2 Механизм зрения

В соответствии с современными представлениями восприятие того или иного цвета человеком происходит за счет воздействия лучистой энергии на

три типа фоторецепторов, чувствительных к красному, зеленому и синему свету, имеющихся в сетчатке глаза. Мозг воспринимает суммарный сигнал от рецепторов каждого типа как определенный цвет.

Наибольшее световое ощущение вызывает монохроматическое излучение с длиной волны 555 нм.

Непосредственно светочувствительными элементами являются зрительные рецепторы - палочки и колбочки. В сетчатке глаза имеется примерно 120 млн. палочек и 7 млн. колбочек.

В функциональном отношении палочки отвечают за скотопическое (ночное) зрение, т.е. за зрение при низких уровнях освещенности (менее 0,1 люкс). При высоких уровнях освещенности (свыше 500 люкс) палочки не работают, и цветовое зрение полностью обеспечивается колбочками. Это зрение называют фототропическим или дневным. Между этими двумя уровнями освещенности зрение обеспечивается и палочками и колбочками, такое зрение называют мезопическим или сумеречным зрением.

На рисунке 13 представлена кривые чувствительности человеческого глаза. Пики чувствительности колбочек лежат в синей (420 нм), зеленой (530 нм) и желто-зеленой (560 нм) областях спектра, в то время как длина волны пика чувствительности палочек расположена в 496 нм. Если построить спектры поглощения в зависимости от волнового числа (величины, обратной длине волны), то они будут иметь одинаковую форму и ширину полос.

λ, нм

Рисунок 13 – Кривые чувствительности фоторецепторов человеческого глаза

Любое изменение в спектре поглощения зрительных пигментов будет приводить к изменению дневной спектральной чувствительности зрительной системы. При отсутствии колбочек, чувствительных к длинноволновому излучению (протанопии), глаз воспринимает только средний и коротковолновый участок видимого спектра. Длина волны максимума чувствительности у протанопов сдвигается в сторону коротких длин волн.

На рисунке 14 представлен спектр поглощения колбочек аномальных дейтеронопов и протанопов по сравнению со спектром поглощения колбочек у лиц с нормальным цветовым зрением.

Длина волны, нм

нормальный

Рисунок 14 - Смещения чувствительности глаза от чувствительности среднего наблюдателя

С другой стороны, кривая спектральной чувствительности для дейтеранопов складывается из спектров поглощения коротко- и длинноволновых колбочек.

Менее 0,01% всех людей страдают полной цветовой слепотой (монохроматы). Монохроматы различают только градации серого.

Нарушения цветового зрения гораздо чаще встречаются у мужчин, чем у женщин. Частота протаномалии у мужчин составляет примерно 0,9%, протанопии - 1,1%, дейтераномалии 3-4% и дейтеранопии - 1,5%. Тританомалия и тританопия встречаются крайне редко. У женщин дейтераномалия встречается с частотой 0,3%, а протаномалии - 0,5% [4].

3 Цвет пигментированных лакокрасочных материалов

В соответствии с ГОСТ Р 52489 – 2005 цвет - это свойство излучаемого, прошедшего через объект, рассеянного или отраженного света вызывать определенные зрительные ощущения в соответствии с его спектральным составом.

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (таблица 2). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны [2-4,33].

Таблица 2 –Электромагнитные излучения

Название диапазона	Длины волн, λ	Источники
Радиоволны: - сверхдлинные; - длинные; - средние; - короткие; - ультракороткие.	более 10 км 10 км - 1 км 1 км - 100 м 100 м - 10 м 10 м - 2 мм	Атмосферные явления. Переменные токи в проводниках и электронных потоках (колебательные контуры).
Оптическое излучение: 1) Инфракрасное излучение: - коротковолновая область; - средневолновая область; - длинноволновая область 2) Видимое излучение 3) Ультрафиолетовое: - ближний диапазон; - дальний диапазон (вакуумный).	0,74 - 2,5 мкм 2,5 - 50 мкм 50 - 2000 мкм 760 - 360 нм 380 - 200 нм 200 - 10 нм	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях
		Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Ионизирующее электромагнитное излучение: 1) Рентгеновское 2) Гамма излучение	0,005 - 10 нм < 5×10−3 нм	Радиоактивный распад, в результате комптон-эффекта гамма-излучения Изомерный переход, ядерные реакции, синхротронное излучение

Иногда, характеризуя выбранный участок спектра, пользуются не длиной волны, а частотой колебаний (в с^-1) [3,4]:

;

где с = 3^. 10¹⁰ см/с – скорость света в вакууме;

- длина волны, см.

Или обратной величиной длины волны (волновым числом, см^-1).

В пределах видимого глазом излучения человек различает изменение длины волны как изменение цвета. Первые попытки классификации цветов были сделаны еще в Древней Греции.

Исаак Ньютон, изучавший солнечный свет и причины возникновения цветов, доказал, что существуют семь основных цветов, смешением которых можно получить все имеющиеся в природе оттенки. Это цвета спектра солнечного света: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Ньютон впервые ввел понятие цветовой модели, которая в дальнейшем получила название цветового круга Ньютона. Он использовал этот цветовой круг для систематизации многообразия цветов и определения цвета их смеси. В основу графического сложения цветов Ньютон положил правило нахождения центра тяжести [3-5].

На рисунке 15 представлен спектр разложения белого света, проходящего через призму [34].

Рисунок 15 – Спектр, полученный при прохождении белого света через призму

Задача оценки цвета не решается простым измерением распределения энергии излучения по спектру. По интервалу, занимаемому излучением, цвет можно указать вполне однозначно: если тело излучает или отражает в пределах 565- 580 нм, то цвет его всегда жёлтый. Однако обратное заключение верно не всегда - по известному цвету излучения невозможно уверенно указать его спектральный состав.

Если вещество поглощает какую-то часть спектра, то оно будет окрашено в цвет, дополнительный к поглощенному. Дополнительными называют цвета, способные при сложении давать белый цвет. Ниже приведена зависимость цвета вещества от цвета и длины волны поглощенного света (таблица 3) [2].

Таблица 3 – Взаимосвязь полосы поглощения и цветового тона

Цвет поглощенного света Цвет объекта
4 00-435
4 35-490
4 90-510
5 10-560
5 60-580
5 80-595
5 95-610
6 10-675