Физические основы учения о цвете (общие положения). Свойства света
Общие положения
Свет - это электромагнитное излучение. Видимый спектр является частью электромагнитного излучения с длиной волны от 380 до 760 нм (1 им (нанометр)=0,001 мкм=0,000001 мм). К лучистому потоку примыкают невидимые электромагнитные излучения, также причисляемые к световым -ультрафиолетовые(380-10 нм) и инфракрасные (760нм-0,01 см).
Различные по длине световые волны по-разному преломляются и вызывают различные цветовые ощущения. Цвет - это свойство света вызывать определенные зрительные ощущения в соответствии со спектральным составом отражаемого или искусственного излучения.
Физическая природа цвета на земле определяется:
-спектральным составом (цветом) излучения источника света (солнца, других естественных и искусственных источников излучения);
-спектральными характеристиками отражающей поверхности (светопроницаемости, преломляющей способности и др.);
-общим уровнем освещенности.
Простейшей цветовой моделью является линейная - спектр, полученный Ньютоном при разложении солнечного луча трехгранной призмой. Такая простейшая модель позволяет давать оценку характерных цветов и переходов между ними. Спектр имеет семь цветов, а также в нем можно выделить три области оптического излучения:
длинноволновую - 760-600 нм (от красного до оранжевого);
средневолновую - 600-500 нм (от оранжевого до голубого);
коротковолновую - 500-380 нм (от голубого до фиолетового).
Свойства света
Световой поток, достигая поверхности тела, может быть отражен (полностью или частично) или поглощен. Существует два типа отражения: зеркальное и диффузное (рис.2.1а,б).
Зеркальным является отражение от гладкой полированной поверхности. Лучи света, падающие на такую поверхность, отражаются параллельно. При этом угол падения равен углу отражения.
Диффузное отражение происходит от грубой неровной поверхности (мел, матовая бумага и т.д.). Углы между лучами параллельного светового потока и отдельными участками поверхности различны. И как следствие углы отражения не равны между собой. В зависимости от способности к отражению световых лучей, поверхности воспринимаются как не цветовые (ахроматические) или цветовые (хроматические). Способность тел избирательно отражать определенную длину волн видимого спектра присуще хроматическим поверхностям. Именно эти поверхности человек воспринимает окрашенными.
а)
Зеркальное отражение
Ахроматические поверхности в зависимости от освещения и вида поверхности имеют ахроматические цвета - белый, серый, черный. Человеческий глаз может различить до 200 градаций серого цвета.
Хроматические и ахроматические цвета и их характеристики.
Рис.2.3
Ахроматический ряд
Цветовой гон - качество цвета, в отношении когорого этот цвет можно приравнять к одному из спектральных цветов. Цветовой тон определяется длиной волны (X ).
760-620 нм красный
620-585 нм оранжевый
585-575 нм желтый
575-550 нм желто-зеленый
550-510 нм зеленый
510-480 нм голубой
480-450 нм синий
450-380 нм фиолетовый
Ахроматические цвета цветового тона не имеют.
Светлота - степень отличия данного цвета от черного, измеряемая числом порогов. На практике вместо светлоты измеряют относительную яркость. Измерение относительной яркости проводится путем сравнения на глаз цвета поверхности с образцами серой шкалы.Насыщенность - степень отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического, измеряемая числом порогов различия от данного цвета до ахроматического. В цветоведение принято измерять не насыщенность, а чистоту.Чистота цвета - доля чистого спектрального в общей яркости данного цвета. Самыми чистыми являются спектральные цвета. Их чистота составляет 100%. Чистота ахроматического цвета равна нулю.Прибавляя к спектральному цвету ахроматическую составляющую, можно получить большое количество тонов одного и того же цвета. При этом с уменьшением доли хроматической составляющей цветового тона, будет понижаться воспринимаемая чистота. Состояние цветового тона и насыщенности называется цветностью. Цветность является качественной характеристикой цвета.Ахроматические цвета цветности не имеют.Характеристики цвета могут меняться при освещении различными источниками света. При свете ламп накаливания, цвета длинноволновой области спектра становятся насыщеннее, их яркость повышается; коротковолновые, особенно синий и голубой, тускнеют, становятся сероватыми; желтые теряют насыщенность и светлеют. При свете люминесцентных ламп белого и голубовато-белого света выигрывают коротковолновые цвета и голубовато-зеленые - их насыщенность и яркость возрастает. Длинноволновые - теряют насыщенность и могут быть сильно искажены фиолетовым или серым налетом.