Свет и цвет. Волновая природа цвета

Все разнообразие окружающего мира мы видим благодаря свету и зрению. Свет излучают различные накаленные тела – солнце, нить элек­трической лампы, раскаленный ме­талл, газы, пламя керосиновой лам­пы, костер и т.д., которые называют первоисточниками света. Состав све­та, освещающего различные предме­ты, в значительной мере влияет на видимый человеком цвет этих пред­метов.

Под воздействием световых волн с колебаниями различной частоты у человека возникают различные све­товые и цветовые ощущения. Свет распространяется волнами опреде­ленной длины. Длина волны – это расстояние, на которое распростра­няется колебание за один период, т.е. за время, необходимое для одно­го полного колебания. Длина волны света обозначается греческой бук­вой X и измеряется в микрометрах (мкм).

Видимый спектр, т.е. диапазон волн, воспринимаемый человеком, ог­раничен волнами длиной приблизи­тельно 396 – 760 мкм. Некоторые ис­следователи считают, что глаз человека способен ощущать световые лучи в пределах 302 – 950 мкм, однако чувствительность глаза к крайним ви­димым лучам в сотни раз меньше, чем к световым лучам с длиной волны 396 – 760 мкм.

Прямой свет первоисточников (Солнца и т.д.) падает на окружающие предметы и объекты, при этом непро­зрачные предметы часть лучей погло­щают, а часть отражают. Цвет не­прозрачного предмета определяется светом, который от него отражается. У прозрачных предметов или имею­щих в своей структуре просветы или микропоры (например, ткани) часть лучей отражается, часть поглощается и часть пропускается. В результате все предметы и объекты сами становятся источником отраженного света, и до­вольно значительного, как, например, Луна, Земля, небесные тела и т.д.

Прямой свет определяет харак­терную окраску основного освещения объектов и предметов, их наиболее освещенные места, блики. Отраженный свет – второсте­пенный по силе источник света, определяет, во-первых, общую окраску теней и полутонов. Отраженный от предмета свет, в свою очередь, падает на со­седние предметы, вызывая рефлексы.

Цвет — это свойство тел вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого, или видимого излучения.

Цвета, входящие в солнечный спектр, и соответствующая им длина световых волн следующие (в ммк):

Фиолетовый 400 – 430 Синий 430 – 470
Голубой 470 – 500 Зеленый 500 – 535
Желтый 535 – 595 Оранжевый 595 – 620
Красный 620 – 700

Глаз человека воспринимает лучистую энергию как видимый цвет с длиной волн 400 – 760 нанометров.

Единицей измерения длины волны оптической области спектра излучений является нанометр (нм); 1 нм = 1 х 10 ^-3 мк (микрон) = 1 х 10 ^{-6 мм (миллиметров).}

Цветовой спектр

Ньютон впервые сформулировал мысль о сложном составе белого сол­нечного света. Если на пути солнеч­ного луча поставить стеклянную трехгранную призму, то вместо бело­го светового луча появится цветная полоса из различных цветов, называ­емая спектром.

Рисунок 3 – Разделение белого светового луча на цвета спектра

Рисунок 4 – Преломление светового луча через призму

Цвета в спектре рас­полагаются в определенном порядке: красный, оранжевый, желтый, зеле­ный, голубой, синий, фиолетовый. Каждый цвет постепенно, без резких границ, посредством множества про­межуточных цветов переходит в дру­гой цвет. Те же чистые, яркие, спект­ральные цвета можно увидеть в радуге. Цвета радуги - это спектр, который мы наблюдаем в естественных природных условиях (преломление и отражение солнечных лучей в дождевых каплях, рассеянных в воздухе).

Рисунок 5 – Расположение цветов в радуге

Первая попытка привести видимые цвета в систему принадлежала Исааку Ньютону. Цветовая система Ньютона – цветовой круг, составленный из семи секторов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Это расположение цветов –КОЖЗГСФ -легко запомнить по фразе – КАЖДЫЙ ОХОТНИК ЖЕЛАЕТ ЗНАТЬ, ГДЕ СИДИТ ФАЗАН.

Цвета, отличающиеся различной цветностью (красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие, фио­летовые) называют хроматическими.

В спектре нет белых, серых цветов, а также черного цвета. Эти цвета, от­сутствующие в спектре, можно отли­чить лишь по светлоте. Группубелых, серых ичерных цветовназывают ахро­матическими (бесцветными).

Если же два крайних цвета спектра – красный и фиолетовый смешать между собой, то полу­чится новый промежуточный цвет – пурпур­ный. Добавив пурпурный цвет к спектральным, можно спектр замкнуть в кольцо – цветовой круг, то есть расположить все спектральные и пурпурный цвет по окружности.

В результате мы имеем восемь цветов, считающихся в практике наиболее важны­ми: это желтый, оранжевый, красный, пур­пурный, фиолетовый, синий, голубой и зе­леный. Цветовые круги могут быть различны­ми по количеству содержащихся в них цве­тов, например: восемь, двенадцать, шестнадцать,

Рисунок 6 – Цветовой круг (8 цветов)

двад­цать четыре и т. д. (наш глаз в состоянии раз­личить более 150 оттенков цветов). Однако последовательность цветов в любом цвето­вом круге, как и в спектре, сохраняется одна и та же с той же последовательностью цве­тов, как в спектре.

Хроматические цвета отличаются друг от друга по трем признакам: цве­товому тону, насыщенности и светлоте.