Главная → Статьи

Свет и цвет в природе

Свет — это видимое излучение, т. е. электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом.

Цвет — одно из свойств материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Тот или иной цвет «присваивается» человеком объектам в процессе их зрительного восприятия. В подавляющем большинстве случаев цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения из диапозона длин волн, в котором это излучение воспринимается глазом (видимый диапазон — длины волн от 380 до 760 нм).

Учение о совокупности данных физики, физиологии, психологии и других наук о цвете называется цветоведением. Цветоведение включает физическую теорию цвета, теорию цветового зрения, вопросы измерения и количественного выражения цвета (колориметрии), влияния цвета на человека, рассматриваемые с точки зрения физиологии, психологии и эстетики. Знание цветоведения — важнейшее условие правильного решения вопросов, возникающих при создании искусственной цветовой среды человека.

Поток лучистой энергии, падая на поверхность, частично проникает в глубь тела и угасает по мере проникновения его в толщу, а частично отражается от поверхности. Степень угасания зависит от характеристики лучевого потока и свойств тела, в котором происходит процесс. В таком случае говорят, что поверхность поглощает лучи.

В зависимости от расстояния, на которое световой луч проникает в глубь тела до полного угасания, все тела условно подразделяют на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные. Абсолютно прозрачным для всех лучей считают только вакуум. К прозрачным телам относятся воздух, вода, стекло, хрусталь, некоторые виды пластмасс. Металлы принято считать непрозрачными. Фарфор, матовое стекло — полупрозрачные тела.

Отражение лучей. Луч света, падая на гладкую поверхность, отражается от нее под тем же углом, т. е. угол падения луча равен углу его отражения. По характеру отражения лучей света поверхности делят на зеркальные, глянцевые и матовые.

Зеркальные поверхности отражают практически весь лучевой поток под тем же углом к поверхности, не рассеивая его.

Глянцевые поверхности, например окрашенные эмалевыми красками, отражают значительную часть лучей в направлении, близком к зеркальному, несколько рассеивая их. Примером такого рода поверхностей являются поверхности, окрашенные эмалевыми красками.

Матовые поверхности рассеивают лучи света в результате некоторой шероховатости (например, свежая высохшая штукатурка, стена, покрытая клеевой краской, неокрашенное дерево).

Преломление света и дисперсия. Падая под углом к поверхности и переходя из одной среды в другую, луч света меняет свое первоначальное направление — преломляется. Так, проходя через стеклянную призму, луч преломляется дважды и дает на экране вместо круглого белого пятна ярко окрашенную радужную полоску, называемую спектром. Это явление получило название дисперсии (от латинского слова dispergo — разбрасываю).

Исаак Ньютон в 1666 г. положил начало изучению дисперсии света. В спектре различают семь главных цветов, постепенно переходящих из одного в другой, занимая в нем участки различного размера. Это объясняется тем, что цветовые лучи, входящие в состав белого цвета, неодинаково преломляются призмой. Наименьшее отклонение от первоначального направления получает красная часть спектра, наибольшее — фиолетовая, следовательно, наименьший показатель преломления у красных лучей, наибольший — у фиолетовых.

Если из спектра выделить пучок лучей одного цвета, например красного, и пропустить его через вторую призму, то пучок вследствие преломления отклонится, но уже не разлагаясь на составные тона и не изменяя цвета.

Цветные пучки такого рода называются однородными или монохроматическими. Мощность однородного (монохроматического) излучения измеряют в ваттах.

Вышедшие из призмы цветные лучи спектра можно собрать линзой или второй призмой и получить на экране пятно белого света. Разложением пучка белого света на спектр установлено, что белый свет состоит из цветных лучей. Длина волн лучей видимого спектра различна и лежит приблизительно в пределах от 380 до 760 нм.

Невидимая часть спектра — это химически активные ультрафиолетовые лучи с длиной волн менее 380 нм и тепловые — инфракрасные с длиной волн более 780 нм. Наличием невидимых лучей в солнечном свете объясняется отчасти разрушительное влияние света на пигменты и лакокрасочные покрытия. Некоторые искусственные источники света (например, ртутная лампа, богатая ультрафиолетовыми лучами) применяют для испытания пигментов на светостойкость.

В зависимости от спектрального состава отражаемого лучевого потока поверхности делят на две группы: поверхности ахроматических тонов (бесцветные) и хроматические (цветные).

Ахроматические и хроматические тона. Поверхности ахроматических тонов обладают свойством отражать лучевой поток одинаково всеми частями видимого света. Эти поверхности вызывают ощущение белых, черных и всех промежуточных серых тонов. Подобные отражения лучевого потока называются неизбирательными, они отличаются одно от другого коэффициентом отражения, определяющим их светлоту.

Ахроматическая шкала, которой пользуются для визуального определения коэффициента отражения света поверхностью, представляет собой набор выкрасок (образцов) бесцветных тонов различной светлоты — от белого до черного.

Трудно отыскать поверхности чистого ахроматического тона. Известны различные виды теплых и холодных тонов, которые условно в обиходе принято называть серыми, но в некоторых имеется примесь спектральных цветовых тонов.

Поверхности хроматических тонов обладают свойством избирательного отражения лучей. В потоке отраженного света преобладают монохроматические лучи одного или нескольких видов. Такие поверхности отличаются друг от друга тремя свойствами: цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.

Цветовой тон — основная характеристика цвета, определяемая длиной волны, которая соответствует преобладающему монохроматическому излучению. Естественным рядом цветовых тонов является спектр солнечного света.

Светлотой называется ряд оттенков одного и того же цветового тона от чисто белого до чистого спектрального цвета. Оценивается коэффициентом отражения.

Насыщенность определяется содержанием чистого монохроматического цвета в смешанном отраженном световом потоке. Насыщенность цвета характеризует степень разбавления спектрального цвета белым.

Ваш отзыв