Физика цвета

В 1676 году сэр Исаак Ньютон с помощью трёхгранной призмы разложил белый солнечный свет на цветовой спектр. Подобный спектр содержал все цвета за исклю­чением пурпурного. Ньютон ставил свой опыт следующим образом (рис. 1)солнечный свет пропускался через узкую щель и падал на призму. В призме луч белого цвета расслаивался на отдельные спектральные цвета. Разложенный таким об­разом он направлялся затем на экран, где возникало изображение спектра. Непрерывная цветная лента на­чиналась с красного цвета и через оранжевый, жёлтый, зелёный, синий кончалась фиолетовым. Если это изоб­ражение затем пропускалось через собирающую линзу, то соединение всех цветов вновь давало белый цвет. Эти цвета получаются из солнечного луча с помощью преломления. Существуют и другие физические пути образования цвета, например, связанные с процессами интерференции, дифракции, поляризации и флуорес­ценции.

Если мы разделим спектр на две части, например - на красно-оранжево-жёлтую и зелёно-сине-фиолетовую, Рис.1 и соберём каждую из этих групп специальной линзой, то в результате получим два смешанных цвета, смесь которых в свою очередь также даст нам белый цвет. Два цвета, объединение которых даёт белый цвет, назы­ваются дополнительными цветами. Если мы удалим из спектра один цвет, например, зелё­ный, и посредством линзы соберём оставшиеся цвета — красный, оранжевый, жёлтый, синий и фиолетовый, — то полученный нами смешанный цвет окажется крас­ным, то есть цветом дополнительным по отношению к удалённому нами зелёному. Если мы удалим жёлтый цвет, — то оставшиеся цвета - красный, оранжевый, зе­лёный, синий и фиолетовый — дадут нам фиолетовый цвет, то есть цвет, дополнительный к жёлтому. Каждый цвет является дополнительным по отношению к смеси всех остальных цветов спектра. В смешанном цвете мы не можем увидеть отдельные его составляющие. В этом отношении глаз отличается от музыкального уха, которое может выделить любой из звуков аккорда. Различные цвета создаются световыми волнами, которые представляют собой определённый род электро­магнитной энергии.

Человеческий глаз может воспринимать свет только при длине волн от 400 до 700 миллимикрон:

1 микрон или 1 т = 1/1000 мм = 1/1 000000 м. 1 миллимикрон или 1 мт = 1/1 000 000 мм .Длина волн, соответствующая отдельным цветам спект­ра, и соответствующие частоты (число колебаний в се­кунду) для каждого призматического цвета имеют сле­дующие характеристики;

Длина волны Частота колебаний в н/м в секунду

Цвет

Красный 800 - 650 400 - 470 млрд. Оранжевый 640 - 590 470 - 520 млрд.

Жёлтый 580 - 550

520- 590 млрд. 590-650 млрд. 650-700 млрд. 700 - 760 млрд. 760 - 800 млрд.

Зелёный 530 - 490

Голубой 480 - 460

Синий 450 - 440

Фиолетовый 430 - 390

Отношение частот красного и фиолетового цвета при­близительно равно 1:2, то есть такое же как в музыкаль­ной октаве.

Каждый цвет спектра характеризуется своей длиной волны, то есть он может быть совершенно точно задан длиной волны или частотой колебаний. Световые волны сами по себе не имеют цвета. Цвет возникает лишь при восприятии этих волн человеческим глазом и мозгом. Каким образом он распознаёт эти волны до настоящего времени ещё полностью не известно. Мы только знаем, что различные цвета возникают в результате количест­венных различий светочувствительности.

Остается исследовать важный вопрос о корпусном цвете предметов. Если мы, например, поставим фильтр, про­пускающий красный цвет, и фильтр, пропускающий зе­лёный, перед дуговой лампой, то оба фильтра вместе дадут чёрный цвет или темноту. Красный цвет поглоща­ет все лучи спектра, кроме лучей в том интервале, кото­рый отвечает красному цвету, а зелёный фильтр задер­живает все цвета, кроме зелёного. таким образом, не пропускается ни один луч, и мы получаем темноту. По­глощаемые в физическом эксперименте цвета называ­ются также вычитаемыми.

Цвет предметов возникает, главным образом, в процес­се поглощения волн. Красный сосуд выглядит красным потому, что он поглощает все остальные цвета светового луча и отражает только красный. Когда мы говорим: «эта чашка красная», то мы на самом деле имеем в виду, что молекулярный состав поверхно­сти чашки таков, что он поглощает все световые лучи, кроме красных. Чашка сама по себе не имеет никакого цвета, цвет создаётся при её освещении. Если красная бумага (поверхность, поглощающая все лучи кроме красного) освещается зелёным светом, то бумага покажется нам чёрной, потому что зелёный цвет не содержит лучей, отвечающих красному цвету, кото­рые могли быть отражены нашей бумагой. Все живописные краски являются пигментными или ве­щественными. Это впитывающие (поглощающие) крас­ки, и при их смешивании следует руководствоваться правилами вычитания. Когда дополнительные краски или комбинации, содержащие три основных цвета — жёлтый, красный и синий — смешиваются в определён­ной пропорции, то результатом будет чёрный, в то вре­мя как аналогичная смесь невещественных цветов, по­лученных в ньютоновском эксперименте с призмой дает в результате белый цвет. поскольку здесь объединение цветов базируется на принципе сложения, а не вычита­ния.