Виды спектров излучения.

Физики различают среди спектров источников света две большие группы: с одной стороны, источники со сплошным спектром и, с другой стороны, источники с дискретным, линейчатым или смешанным спектром.

Непрерывные спектры

Непрерывный спектр присущ всем источникам, которые излучают свет в результате нагрева, то есть свечи, масляные лампы, вольфрамовые лампочки, а также большая часть звезд, в частности, Солнце, обладающее практически сплошным спектром.

Непрерывный спектр характеризуется тем, что в нем представлены волны всех длин. В спектре нет разрывов, и на экране спектрографа можно видеть сплошную разноцветную полосу.

Для оценки цветности источников света с непрерывным спектром используется такая величина как Цветовая температура, которая сравнивается с цветностью нагретого Абсолютно черного тела.

Непрерывный спектра лампы накаливания, свечи и дневного света.

Прежде чем охарактеризовать цветность излучения источников света по представленным графикам, следует отметить, что здесь отображена только видимая часть спектра с ближайшими границами, в то время как большая часть излучения лампы накаливания и свечи приходится на ИК-зону. Этот факт имеет значение, когда источники света сравниваются по эффективности, т.е. по соотношению потребляемой электрической энергии и производимой световой. Источники света с одной мощностью могут давать разное количество света, что происходит в случае с лампами накаливания и энергосберегающими лампами. Последние имеют преимущества, т.к. большую часть их излучения приходится на видимый спектр.

Нам сложно точно оценить цветность свечи и ЛН. Из графика очевидно, что в их спектре больше красных лучей, однако они всё же имеют различия, по которым мы можем их развести. В спектре свечи практически нет ни синих не зеленых лучей, в спектре ЛН – практически отсутствуют только синие, зеленого света сравнительно больше. Это говорит о том, что ЛН желтит, а свет свечи будет близок к оранжевому.

Дневной свет изображен практически прямой линией с небольшим подъёмом в синем. Прямая линия означает равное соотношение света всех длин волн, что характеризует свет как «белый». Подъём в синей части спектра объясняется более высокой чем 5500К цветовой температурой, т.е. это не дневной, а вечерний свет.

Для приведения света от лампы накаливания к цветности дневного света необходимо отрезать красную часть спектра, так чтобы кривая стала прямой. Такая манипуляция снижает эффективность (светоотдачу) источника еще почти в 4 раза.

Линейчатые спектры.

Оценка цветности источников света с линейчатым спектром с помощью цветовой температуры может оказаться некорректной, поэтому говорят в таких случаях о примерной цветовой температуре.

Источниками с дискретным светом являются газы, и, в зависимости от высокой или низкой температуры, они обладают линиями излучения или линиями поглощения в соответствии с природой возбуждения атомов.

Дискретные линейчатые спектры присущи натриевым и ртутным лампам. В их спектрах есть характерные пики монохроматического излучения. Как видно на графике, максимум излучения натриевой лампы приходится на 590нм, которым соответствует оранжевые цвет, что мы и наблюдаем. Несмотря на высокую светоотдачу и возможность экономно светить этими лампами улицы, на съёмках такие лампы оказываются малоэффективными, т.к. большую часть света приходится отрезать. Натриевые лампы не используются для освещения в кино.

Смешанные спектры получаются путем наложения линейчатого и вторичного сплошного спектра, например, флуорисценции. В этом случае свет, испускаемый ионизацией внутри лампы (линейчатый спектр), и свет, излучаемый редкоземельными элементами, напыленными в виде белого порошка на внутреннюю поверхность колбы лампы (сплошной спектр), накладываются друг на друга и тем самым позволяют получить нужное освещение.

Эти лампы имеют несколько пиков, приходящихся на синюю, зеленую и красную часть спектра, что позволяет получить «белый» свет. По графику можно сделать вывод, что энергосберегающая лампа имеет более теплое излучение, поскольку синих лучей в её спектре меньше, чем у двух других люминисцентных ламп.

Спектры отражения некоторых объектов.

	Цвет голубого неба. Распределение энергии в спектре этого цвета может быть охарактеризовано по трем основным зонам спектра — синей, зеленой и красной, — относительными числами 4:2:1. Такое распределение отвечает Цветовой температуре, примерно, 12000 °К. Эту характерную особенность цвета голубого неба следует иметь в виду кинооператору при попытках имитировать его какими-либо средствами для целей съемки. Особенная осторожность нужна при выборе голубых осветительных светофильтров для освещения белых задников декорации «под небо», что часто требуется при монтажных досъемках павильонных объектов «под натуру».
	Цвет человеческого лица. Для типичого спектрального состава цвета нормальной человеческой кожи характерно: Отлогая форма кривой отражения, соответствующая малой насыщенности этого цвета. Плавный подъем кривой отражения в сторону длинно волновой части спектра с заметно выраженным максимумом в красной области. Тип кривой приближается к типу кривой оранжевого цвета. Средняя высота подъема кривой соответствует среднему коэффициенту отражения для лица — около 40%. Эти особенности спектра цвета кожи имеют особенное значение при экспонировании его на цветных пленках и при пользовании цветными источниками света в портретных съемках.
Отражение в инфракрасной зоне	Цвет натурной зелени. Зелень растительности, которая характеризуется обычно общим названием «зеленого» цвета, отличается большим цветовым многообразием. Ее цвета сильно варьируют по насыщенности, светлоте и оттенкам цветового тона. Цвет зелени варьирует не только в зависимости от породы деревьев и вида трав, но и от времени года, а также от местных микроклиматических условий. Спектральному составу типичного цвета зелени характерно следующее: 1. В видимой части спектра максимум энергии приходится на зеленую зону, но он обычно не достигает высоких значений, какие наблюдаются в насыщенных желтых, оранжевых и красных цветах. Максимум отражения в этой части, пример но, — 0,2. 2. Наряду с лучами зеленой зоны в видимой части спектра, как правило, имеется значительная доля синих и красных лучей, причем красных лучей несколько больше синих. 3. В невидимой инфракрасной части имеется резкий подъем коэффициента отражения до очень большой величины, порядка 0,8, значительно превышающей отражение видимых зеленых лучей.

Высокий уровень отражения зеленью лучей в инфракрасной зоне сделало её хорошим объектом для съёмки на черно-белую инфракрасную пленку. В позитиве зелень выходит очень светлой, часто белой.

Метамеризм цвета.

Метамиризм – это явление, суть которого состоит в том, что два стимула, имеющие непосредственно разные спектральные распределения энергии, могут соответствовать друг другу по цвету.

Один и тот же цвет может быть получен смешением различных излучений. Цвета излучений, имеющие различный спектральный состав, но визуально воспринимающиеся одинаковыми, называются метамерными. Глаз не может понять, как получен цвет, он видит только результат. Только с помощью спектрофотометра это можно узнать.

Метамеризм - ощущение одного и того же цвета можно получить излучениями с разными спектральными характеристиками.

Почему получается фиолетовый, а не пурпурный? Из-за чувствительности глаза. Максимумы в красной зоне кажутся почти невидимыми, потому что здесь мало чувствительности глаза.

Метамерные цвета играют большую роль в практике цветных съемок, так как источники света, имеющие одинаковый цвет, но различный спектральный состав, могут давать заметные изменения цветовых соотношений на цветной пленке. Это важно учитывать при использовании смешанного освещения.

Спектральный состав излучений может быть совершенно различным, а для глаза они неразличимы. Почти для любого излучения можно подобрать много других, совсем иного спектрального состава, все они будут для глаза одинаковы по цвету.

3. Дайте определение понятию зональная диаграмма. Для приведенных Вами спектральных характеристик постройте зональные диаграммы и оцените по ним цветовой тон, насыщенность и (для отражающих объектов) светлоту.

Зональная диаграмма – это упрощенная спектральная характеристика цвета по трем эквивалентным значениям в трех зонах отражения, пропускания или излучения.

Цветовой тон определяется по двум преобладающим зонам. Уровень третьей зоны, наименьший, на цветовой тон не влияет. С уровнем третьей зоны связаны только насыщенность цвета и светлота. Ахроматический цвет будет просто прямой линией.

Насыщенность цвета можно определить по соотношению максимальной и минимальной зон. Если одно значение 0, то это чистый спектральный цвет с насыщенностью 100 %. Чем больше минимальная зона, тем меньше насыщенность. Цвет нулевой насыщенности – ахроматический. Численно насыщенность определяется по формуле:

ρ_max - ρ_max

S = —————

ρ_max

Светлота определяется как среднеарифметическое трех зон.

ρc + ρз + ρк

B = —————

3

Минимальная зона указывает величину примеси белого, то есть разбелку данного цвета. С увеличением разбелки повышается и светлота цвета.

Вот примеры зональных диаграмма некоторых цветов