1.2 Визуальные свойства цвета и света
Для того, чтобы понять, чем для нас представляется цвет, вводится такое понятие как спектр. Спектр (здесь дисперсионный спектр) - многоцветная полоса, получающаяся при прохождении светового луча через стеклянную призму или какую-либо другую преломляющую свет среду. Впервые белый свет был разложен на составляющие его цвета Исааком Ньютоном [4]. Это учение послужило основой для дальнейшего развития физики в области света. Сейчас свет представлен более сложными понятиями.
По своей природе цвет обладает тремя основными составляющими:
светлота – количественная характеристика цвета, зависит от мощности цвета (формула 4);
P
=
(4)
где P – мощность излучения, Вт
W – энергия излучения, Дж
- временной промежуток для расчетов, с
тон – задается степенью распределения излучения в спектре видимого света. Именно тон определяет название цвета, каким мы знаем «красный», «синий» и т.д.;
насыщенность – степень отличия хроматического цвета от ахроматического, т.е. какого-либо чистого цвета от смеси различных цветов.
Тон и насыщенность определяют еще одно свойство цвета – цветность. Цветностью называется качественная характеристика цвета, которая зависит от длины волны излучения. Служит для описания хроматического цвета (рисунок 1).
Рисунок 1 – тень от любого предмета - демонстрация примера одинаковой цветности, но разной светлоты
С физической точки зрения тон определяется такой величиной как частота излучения. Зная частоту излучения и скорость света в данной среде, можно найти и длину волны излучения по формуле 2. Рассчитав длину волны для каждого тона, можно получить следующую таблицу:
Цвет (тон) |
Диапазон длин волн, нм |
Диапозон частот, ТГц |
|
фиолетовый |
400-450 |
750-700 |
|
синий |
450-500 |
700-650 |
|
голубой |
500-550 |
650-600 |
|
зеленый |
550-600 |
600-550 |
|
желтый |
600-650 |
550-500 |
|
оранжевый |
650-700 |
500-450 |
|
красный |
700-750 |
450-400 |
|
|
|
|
|
Источник. Составлено автором. |
|
||
Таблица 1 – диапазон длин волн спектра для вакуума и воздуха
На основе наличия цветности и светлоты цвета делят на:
хроматический цвет – такой цвет, который воспринимается глазом человека и обладающий цветным оттенком. Тогда хроматический свет – любой цвет, за исключением ахроматических, отличающийся цветностью или определенным значением тона;
ахроматический цвет – тон, не имеющий цветность и отличающийся от хроматического только по светлоте. Ахроматический бестонный цвет характеризуется нулевыми значениями чистоты цвета и насыщенности. Воспринимается как серые цвета (от белого до черного) с отсутствием цветовых оттенков. Термин предложен Американской комиссией по колориметрии в 1922 г. для обозначения белого-серого-черного ряда цветов [1]. Ахроматичностью определяется затемненность (загрязненность) цвета краски и количественно оценивается величина серого компонента, присутствующего в краске.
По своей физиологии свет обладает множеством измеряемых характеристик, каждая из которых несет уникальную функцию. Сложность анализа комбинирования и результата этих характеристик приводит к выводу, что изучение света и цвета как его характеристики будет продолжаться еще длительное время. Те физические формулы и понятия, что описаны в данной главе, вполне подтверждают это.