Світло і колір в природі

Світло - це видиме випромінювання, т. Е. Електромагнітні хвилі вінтервале частот, що сприймаються людським оком (7,5 • 10¹⁴-4,3 • 10¹⁴Гц).

Колір - одна з властивостей матеріального світу, сприймається какосознанное зорове відчуття. Той чи інший колір «присвоюється» людиною об`ектамв процесі їх зорового сприйняття. У переважній більшості випадків цветовоеощущеніе виникає в результаті впливу на око потоків електромагнітного ізлученіяіз діапозона довжин хвиль, в якому це випромінювання сприймається оком (видимий діапазон- довжини хвиль від 380 до 760нм).

Вчення про сукупність даних фізики, фізіології, психології идругих наук про колір називається кольорознавства. Кольорознавство включає фізичну теоріюцвета, теорію колірного зору, питання вимірювання і кількісного вираження кольору (колориметрії), впливу кольору на людину, що розглядаються з точки зору, фізіології, психології та естетики. Знання кольорознавства - найважливіша умова правильного решеніявопросов, що виникають при створенні штучної колірної середовища людини.

Потік променевої енергії, падаючи на поверхню, частково пронікаетв глиб тіла і згасає в міру проникнення його в товщу, а частково отражаетсяот поверхні. Ступінь згасання залежить від характеристики променевого потоку і свойствтела, в якому відбувається процес. У такому випадку говорять, що поверхня поглощаетлучі.

Залежно від відстані, на яке світловий промінь пронікаетв глиб тіла до повного згасання, всі тіла умовно поділяють на прозорі, полупрозрачниеі непрозорі. Абсолютно прозорим для всіх променів вважають тільки вакуум. До прозрачнимтелам відносяться повітря, вода, скло, кришталь, деякі види пластмас. Металлипрінято вважати непрозорими. Фарфор, матове скло - напівпрозорі тіла.

Відображення променів. Промінь світла, падаючи на гладку поверхню, отражаетсяот неї під тим же кутом, т. Е. Кут падіння променя дорівнює куту його віддзеркалення. За характеруотраженія променів світла поверхні ділять на дзеркальні, глянсові і матові.

Дзеркальні поверхні відображають практично весь променевої потокпод тим же кутом до поверхні, не розсіюючи його.

Глянцеві поверхні, наприклад забарвлені емалевими фарбами, відображають значну частину променів в напрямку, близькому до дзеркального, несколькорассеівая їх. Прикладом такого роду поверхонь є поверхні, окрашенниеемалевимі фарбами.

Матові поверхні розсіюють промені світла в результаті некоторойшероховатості (наприклад, свіжа висохла штукатурка, стіна, покрита клейовою фарбою, незабарвлене дерево).

Заломлення світла і дисперсія

 Падаючи під кутом до поверхні і переходячи з одного середовища в іншу, промінь світла змінює свій первісний напрямок - заломлюється. Так, проходячи черезстеклянную призму, промінь заломлюється двічі і дає на екрані замість круглого белогопятна яскраво забарвлену веселкову смужку, що називається спектром. Це явище получілоназваніе дисперсії (від латинського слова dispergo - розкидаю).

Ріс.66. Спектральний розташування кольорового променя

Ісаак Ньютон в 1666г. поклав початок вивченню дисперсії света.В спектрі розрізняють сім основних кольорів, поступово переходять з одного в інший, займаючи в ньому ділянки різного розміру (рис. 66). Це об`ясняетсятем, що колірні промені, що входять до складу білого кольору, неоднаково преломляютсяпрізмой. Найменше відхилення від первісного напрямку отримує червона частьспектра, найбільше - фіолетова, отже, найменший показник преломленіяу червоних променів, найбільший - у фіолетових.

Якщо з спектра виділити пучок променів одного кольору, наприклад червоного, і пропустити його через другу призму, то пучок внаслідок заломлення відхилиться, але вже не розкладаючись на складові тони і не змінюючи кольору.

Кольорові пучки такого роду називаються однорідними або монохроматіческімі.Мощность однорідного (монохроматичного) випромінювання вимірюють у ватах.

Що вийшли з призми кольорові промені спектра можна зібрати лінзойілі другий призмою і отримати на екрані пляму білого світла. Розкладанням пучка белогосвета на спектр встановлено, що біле світло складається з кольорових променів. Довжина волілучей видимого спектру різна і лежить приблизно в межах від 380 до 760нм.

Невидима частина спектра - це хімічно активні ультрафіолетовиелучі з довжиною хвиль менше 380Нм і теплові - інфрачервоні з довжиною хвиль более780нм. Наявністю невидимих променів в сонячному світлі пояснюється частково разрушітельноевліяніе світла на пігменти і лакофарбові покриття. Деякі штучні істочнікісвета (наприклад, ртутна лампа, багата ультрафіолетовими променями) застосовують дляіспитанія пігментів на світлостійкість.

Залежно від спектрального складу об`єкту, що відбивається променевого потокаповерхності ділять на дві групи: поверхні ахроматичних тонів (безбарвні) іхроматіческіе (кольорові).

Ахроматические і хроматичні тони

 Поверхні ахроматичних тонів володіють властивістю отражатьлучевой потік однаково всіма частинами видимого світла. Ці поверхні викликають ощущеніебелих, чорних і всіх проміжних сірих тонів. Подібні відображення лучевогопотоканазиваются невибірковими, вони відрізняються одне від іншого коеффіціентомотраженія, визначальним їх светлоту.

Ахроматична шкала, якою користуються для візуального определеніякоеффіціента відбиття світла поверхнею, являє собою набір викрасок (зразків) безбарвних тонів різної світлини - від білого до чорного.

Важко відшукати поверхні чистого ахроматичні тони. Ізвестниразлічние види теплих і холодних тонів, які умовно в побуті прийнято називатьсеримі, але в деяких є домішка спектральних колірних тонів.

Поверхні хроматичних тонів володіють властивістю ізбірательногоотраженія променів. У потоці відбитого світла переважають монохроматичні промені одного декількох видів. Такі поверхні відрізняються один від одного трьома властивостями: колірним тоном, светлотой і насиченістю.

Тон - основна характеристика кольору, що визначається длінойволни, яка відповідає переважному монохроматичному випромінюванню. Природним рядом колірних тонів є спектр сонячного світла.

Светлотой називається ряд відтінків одного і того ж цветовоготона від чисто білого до чистого спектрального кольору. Оцінюється коеффіціентомотраженія.

Насиченість визначається вмістом чистого монохроматіческогоцвета в змішаному відбитому світловому потоці. Насиченість кольору характеризує степеньразбавленія спектрального кольору білим.