Раздел II. Физические основы цвета

ИСТОРИЯ ТЕОРИИ О СВЕТЕ

С начала времен и по сегодняшний день лучшие умы человечества размышляли над загадкой видимого мира и зрительного восприятия. Пришли к заключению, что цвет тесно связан со светом, а в большинстве случаев, просто невозможен без него. Таким образом, свет и цвет являясь одновременно и предметом духовных и эстетических исканий, и считаясь философской или теософской проблемой, рассматривались и с точки зрения естественных наук - физики и физиологии.

Долгое время содержание понятий света и цвета было неразрывно связано с восприятием художника или ученого, исследовавшего этот вопрос, а значит было субъективным и зависело от физиологии, психологии и способности исследователей осознать и выразить свои впечатления.

Ещё в XVI веке удалось отделить свет от зрения благодаря опытам с "камерой-обскурой", позволившим получить изображение объектов действительного мира не только в глазу или на картинах. Однако объективная наука о свойствах света утверждается только в XVII веке в рамках физической оптики. Объективность цвета и света доказывается исследованиями Декарта, Гука, Гюйгенса и, особенно, Ньютона.

Наибольшее практическое значение для нас имеет открытие Исаака Ньютона,

• разложение белого света на спектр.

• доказал закономерность возникновения цветных лучей и их последовательности в спектре.

• открыл, что различный угол преломления лучей разного цвета позволяет объяснить происхождение цвета на поверхности тел. Тела имеют различную окраску, потому что их поверхности способны отражать одни лучи и поглощать другие.

• создал объективную физическую основу систематики цвета, выделив цвета, наиболее различаемые глазом, как основные: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

• Изучив результаты смешения цветных лучей, создал простейший инструмент для их расчета - спектр, замкнутый в круг.

После Ньютона оптика как наука разделилась на собственно физическую оптику и физиологическую. Было сделано немало открытий в обеих областях и создано несколько теорий о свете.

1 Свет как электромагнитное волновое движение. Электромагнитная волна - это распространяющееся в пространстве электромагнитное поле. Электромагнитные волны переносят энергию. Одной из ключевых характеристик света является длина волны.

Длина волны - это расстояние, на которое распространяется колебание за время одного периода, где период - это наименьшее время за которое повторяется каждое значение изменяющейся величины.

Скорость распространения всех видов электромагнитных колебаний величина постоянная и равна приближенно 300 000 км/с. Диапазон длин волн оптического излучения (света) заключен между величинами 380 и 760 нм (нанометров, 1 нм = 10^-9м). К оптическому излучению примыкают невидимые электромагнитные излучения, также причисляемые к световым - ультрафиолетовые (380-10 нм) и инфракрасные (760 нм - 0,01 см).

В оптической области каждой длине волны соответствует ощущение, какого-либо цвета:

Границы участков, нм	Цвет
760—620	Красный
620—585	Оранжевый
585—575	Желтый
575—550	Желто-зеленый
550—510	Зеленый
510—480	Голубой
480—450	Синий
450—380	Фиолетовый

В спектре белого солнечного света различают семь основных цветов, перечисленных выше (кроме желто-зеленого). Глаз среднего наблюдателя способен различить в спектре белого света около 120 цветов. Это так называемый непрерывный спектр, характерный для всех тел накаливания, т. е. таких источников света, у которых энергия теплового излучения преобладает над световой. В спектре идеально белого света лучи всех длин волн несут одинаковую энергию.

Для удобства обозначения цветов принято деление спектра оптического излучения на три области:

• длинноволновую-760-600 нм (от красного до оранжевого);

• средневолновую -600-500 нм (от оранжевого до голубого);

• коротковолновую-500-380 нм (от голубого до фиолетового).

Это деление оправдывается качественными различиями между цветами, входящими в различные области спектра.