Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цвет и дизайн. Учебное пособие
.pdf
11
Форма кривой спектрального распределения f(λ) зависит от
природы излучающего тела и его состояния.
Возбужденные атомы (одноатомные газы Не, Ne, пары
некоторых металлов – Na, Hg) испускают линейчатые спектры. На рис.
1а изображен спектральный состав света, излучаемого парами натрия,
возбужденными в электрической дуге.
Этот спектр состоит из двух очень узких, близких друг к другу
интенсивных линий, расположенных в желтой части спектра.
Возбужденные молекулы испускают полосатые спектры. Серии
очень близких линий группируются на отдельных участках спектра и
заполняют целые полосы, как показано на рис. 1б.
Накаленные твердые тела испускают сплошной спектр типа,
изображенного на рис. 1в. С возрастанием температуры интенсивность
излучения разных участков возрастает в различной степени и
меняется вся форма кривой f(λ).
Таким образом, спектральный состав видимого излучения
характеризуется не одним каким-либо числом, а всей функцией f(λ), т.е.
бесчисленным множеством ее значений при всех длинах видимых волн:
λ
фиолет
< λ < λ
. (4)
красн
Функцию f(λ) можно количественно измерить, пропуская
излучение через спектральный аппарат (призму, дифракционную
решетку) и пространственно разделяя лучи различных длин волн.
Однако в наш глаз все эти лучи приходят совместно и вызывают в
нем ощущение одного определенного цвета.
Самый полный, яркий и богатый спектр у солнца. Благодаря
ему мы воспринимаем окружающий мир во всем разнообразии и
прелести его красок. Спектральный состав солнечного излучения,
доходящего через атмосферу до Земли, имеет характер, близкий к
изображенному на рис. 1в, изменяется в зависимости от времени суток
и атмосферных условий и не представляет собой совокупности
небольшого числа отдельных монохроматических волн. В силу этих
условий эволюция органов слуха и основные светочувствительные
элементы глаза не являются анализаторами, настроенными в резонанс
с определенными частотами излучения. Приходящий от определенного
участка тела в наш глаз лучистый поток данного спектрального
состава, определяемого видом функции f(λ), вызывает определенные
12
химические превращения зрительного пурпура и создает в мозгу
единое впечатление цвета данного участка. При этом, ввиду
определенных физиологических свойств глаза, связь между
спектральным составом излучения и ощущением определенного цвета
неоднозначна.
Основные и дополнительные цвета
Все многообразие цветов можно разделить на две большие
группы. Цвета бывают ахроматические и хроматические. Группу
ахроматических цветов составляют белый, черный и результат их
смешения – бесчисленное разнообразие серых цветов. Все остальные
цвета являются хроматическими.
Многообразие же хроматических цветов и их оттенков
получается благодаря бесконечному числу их смешения друг с другом.
Основными называют те три цвета, с помощью которых могут
быть получены любые другие цвета: красный, синий, желтый. Процесс
получения других цветов – цветовой синтез – основан на сложении
основных цветов (аддитивный синтез) или на вычитании основных
цветов из белого (субстрактивный синтез).
Дополнительными (производными) называют цвета излучений,
которые при смешении (сложении) создают излучение белого цвета. К
дополнительным относятся цвета аддитивного и субстрактивного
синтеза.
Основные цвета субстрактивного синтеза можно представить
как цвета, получающиеся вычитанием из белого цвета трех основных
цветов.
Основные признаки цвета
Различать цвета, соединять их в гармоническое единство,
создавая определенный художественный образ, помогает знание их
характеристик. К основным характеристикам можно отнести
следующие:
– цветовой тон (оттенок цвета) – это качество цвета,
позволяющее дать ему название и обозначаемое такими терминами, как
«желтый», «зеленый», «синий» и т.д. Эта характеристика присуща
только хроматическим цветам; естественной природной шкалой
цветовых тонов является спектр солнечного света;
13
– яркость (светлота) – это степень отличия цвета от черного или
белого; самым светлым является белый цвет, самым темным – черный;
в гамме спектральных цветов самым светлым воспринимается желтый
цвет, а самым темным – фиолетовый; светлотные отношения очень
важны в композиции, так как одни и те же цветовые тона вызывают у
зрителя различные ощущения в зависимости от степени их светлоты.
Ахроматические цвета различаются только по светлоте. Светлота
цветов ассоциируется в нашем сознании с количеством черной и белой
краски в их смеси. Светлотою же пользуются для характеристики
освещенности различных деталей. Субъективная оценка светлоты
разноокрашенных деталей определяется в результате сопоставления их
с ахроматическими цветами разной светлоты;
– насыщенность – степень или сила выражения цветового тона,
это степень отличия хроматического цвета от равного ему по светлоте
ахроматического; самыми насыщенными являются спектральные цвета,
у которых нет ахроматических примесей и цветовой тон
воспринимается резко; чем ближе цвет к серому, тем он менее
насыщен; насыщенность определяет активность цвета: спектральные
цвета более активны, чем малонасыщенные.
Эта характеристика цвета указывает на количество краски или
на концентрацию красителя. Насыщенность – субъективная
характеристика цвета, поэтому обычно говорят «сильный цвет» или
«блеклый цвет».
Существует двойственное толкование понятия цвета – как
признака окраски и как цвета, обусловленного различиями в
освещении. Сопоставляя разноокрашенные предметы, говорят об их
цветовом тоне. Под цветовым тоном в этом случае понимают
светотеневые и светло-теневые соотношения.
Помимо цветового тона, насыщенности и светлоты
употребляют и другие субъективные характеристики: желтые и
красные цвета называют теплыми, синие и зеленые – холодными.
Колорит
Колорит (от латинского color – цвет, краска) – это система
соотношения цветов, образующая определенное единство и
являющаяся эстетическим проявлением красочного многообразия
действительности. Колорит является одним из важнейших средств
14
эмоциональной выразительности, существенным компонентом
художественного образа произведения.
Характер колорита связан с содержанием и общим замыслом
произведения искусства, с эпохой, стилем, а также индивидуальностью
человека.
В колорите цвета соединяются по принципу соподчиненности,
они находятся в тесном взаимодействии и сотрудничестве.
Количественно и качественно здесь различаются главные цвета,
определяющие общий колористический настрой композиции, и
второстепенные, помогающие достижению цветового богатства и
активному звучанию главных цветов.
По характеру преобладающих цветовых сочетаний колорит
может быть спокойным и напряженным; холодным и теплым; светлым
и темным; радостным и мрачным и т.п.
По степени насыщенности и силе цвета различают яркий или
блеклый, активный или сдержанный колорит.
В любом случае цвета, составляющие колорит, должны
согласовываться друг с другом по законам гармонии.
Простые и сложные световые излучения
Световые излучения, воздействующие на глаз и вызывающие
ощущения цвета, подразделяют на простые и сложные.
Простые (монохроматические) излучения не могут быть
разложены ни на какие другие цвета.
Если спектральный состав двух цветов одинаков, цвета
называются изомерными. Если же излучения одного цвета имеют
разный спектральный состав, такие цвета называются метамерными.
Именно на этой особенности человеческого зрения построены все
системы синтеза цветов.
Свет, излучаемый обычными источниками, а также свет,
отраженный от несветящихся тел, всегда имеет сложный спектральный
состав, т.е. состоит из суммы различных монохроматических
излучений.
Цветовая температура
Температура, при которой абсолютно черное тело излучает свет
такого же спектрального состава, как рассматриваемый свет,
15
называется цветовой температурой. Она указывает только на
спектральное распределение энергии излучения, а не на температуру
источника. Так, свет голубого неба соответствует цветовой
температуре около 12500–25000 К, т.е. гораздо выше температуры
солнца. Цветовая температура выражается в Кельвинах (К).
Понятие цветовой температуры применимо только к тепловым
(раскаленным) источникам света. Свет электрического разряда в газах
и парах металлов (натриевые, ртутные, неоновые лампы) не может
быть охарактеризован величиной цветовой температуры.
Естественные излучения небосвода не являются в полной мере
температурными, (т.е. исходящими из раскаленных тел), тем не менее
они характеризуются цветовой температурой достаточно точно.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1) Что такое цвет тела?
2) Какие цвета называют ахроматическими, а какие хроматическими?
3) Какие цвета являются основными?
4) Какие цвета относятся к дополнительным?
5) Излучение какого цвета образуется при смешении дополнительных
цветов?
6) Что такое цветовой тон?
7) Дайте определение яркости (светлоты) цвета?
8) Что такое насыщенность цвета?
9) Что такое колорит?
10) Какие световые излучения называют сложными, а какие простыми?
11) Дайте определения цветовой температуры.
16
3. Распространение света
В однородной среде свет распространяется прямолинейно. На
этом свойстве света основана геометрическая, или лучевая оптика,
изучающая законы распространения света методами геометрии.
Эти методы, не находясь в противоречии с действительностью,
позволяют значительно упростить все расчеты, связанные с постройкой
и применением оптических приборов, объяснить образование
изображений, вычислить аберрации (недостатки) оптических систем и
т.д. Явления, связанные с волновой природой света, в геометрической
оптике не рассматриваются.
В качестве основных понятий в геометрической оптике приняты
луч и светящаяся точка. Лучом называют линию, определяющую
направление распространения световых волн и световой энергии; под
светящейся точкой понимается источник света бесконечно малых
размеров.
В тех случаях, когда источник света или освещенная
поверхность имеют определенные размеры, они рассматриваются как
совокупность, или геометрическое место светящихся точек с
присущими этим точкам свойствами.
Отражение света
Известно, что все, что окружает нас и попадает в поле нашего
зрения, либо излучает свет, либо его отражает (или пропускает, в
случае прозрачных предметов). Если спектр излучаемой телом энергии
совпадает (или перекрывается) со спектром видимого излучения,
человек воспринимает его как светящийся предмет. Цвет этого тела
зависит от спектрального состава излучения.
Как отмечалось, все видимые тела в природе можно разделить
на самосветящиеся (источники света) и несамосветящиеся
(отражающие и пропускающие свет).
Яркость отражающей поверхности зависит от ее освещения и
от ее отражательных свойств. Окраска несамосветящихся предметов
определяется их оптическими свойствами: спектральным отражением,
спектральным пропусканием и рассеянием света.
Избирательное спектральное отражение выражается в том, что
от поверхности окрашенного предмета окрашивающий свет отражается
в меньшей мере, чем от абсолютно белой поверхности, полностью
17
отражающей весь падающий на нее свет (рис. П1а). Серая поверхность
равномерно поглощает световые волны разной длины. Отраженный от
нее свет не меняет своего спектрального состава, изменяется только
интенсивность излучения (рис. П1б). Черные поверхности,
существующие в природе, практически полностью поглощают
падающий на них свет (рис. П1в). Идеально черная поверхность не
отражает света вообще. Подобные поверхности, отражающие и
поглощающие различные цветовые лучи в равной мере, называются
ахроматическими (бесцветными). Все остальные поверхности поразному отражают свет с разной длиной волны
Спектральное отражение, так же как и спектральное
пропускание, обусловлено тем, что красящее вещество, содержащееся в
предмете, по-разному поглощает монохроматические излучения, т.е.
обладает различным спектральным поглощением.
Интенсивность отраженного света зависит как от природы
отражающей поверхности, так и от угла падения светового луча. Белая
бумага, например, отражает более 80% падающего на нее света, а
черная краска, которой напечатан текст, – всего лишь 2–3 %.
Блестящие и матовые поверхности также по-разному отражают свет.
Так, в случае блестящих полированных поверхностей наблюдается
зеркальное отражение, т.е. угол падения светового луча равен углу его
отражения (закон отражения света), в то время как матовая поверхность
отражает более или менее равномерно во все стороны, т.е. фактически
мы имеем дело с рассеянием света.
Избирательное рассеяние света – дисперсия – выражается в
том, что различные монохроматические излучения рассеиваются поразному. Избирательное рассеивание зависит от размеров мельчайших
частиц отражающей свет поверхности. Определенное
монохроматическое излучение отражается от частицы только в том
случае, когда его длина волны меньше диаметра частицы. Если
мельчайшие частицы малы, чтобы рассеивать длинноволновое
излучение, но достаточно велики, чтобы отражать коротковолновое
излучение, рассеяние будет избирательным. Красные и оранжевые
спектральные излучения станут проходить беспрепятственно, а синие и
фиолетовые будут рассеиваться.
Исходя из геометрических представлений о луче и светящейся
точке, можно считать, что в любой точке шероховатой поверхности
18
отражение бесконечно малого пучка лучей происходит во всех
возможных направлениях.
Преломление света
При прохождении света через границу раздела двух прозрачных
сред свет меняет направление распространения. Именно преломлением
света объясняется, например, тот факт, что палка, опущенная в воду,
кажется сломанной: свет, отраженный частью палки, находящейся в
воде, при прохождении границы раздела вода – воздух преломляется,
т.е. световые лучи искривляются. Степень искривления световых лучей
зависит от разности скорости света в обеих средах: чем больше
разность, тем сильнее искривление. Отношение скорости света в
вакууме к скорости света в данной среде называется показателем
преломления данной среды.
Переходя из одной прозрачной среды в другую, с иными
физическими свойствами, не перпендикулярно к поверхности раздела
этих двух сред, лучи света изменяют свое первоначальное направление.
Явление это называется преломлением света и также подчиняется
определенным законам.
Если луч идет из «пустоты» в среду, то показатель преломления
называется абсолютным. Если же свет идет из одной среды в другую,
то показатель преломления называется относительным. Показатель
преломления для всех прозрачных тел больше единицы, но в
большинстве случаев не достигает двух. Показатель преломления
воздуха равен 1,00029 (практически 1); воды – 1,334; канадского
бальзама – 1,54; различного стекла – примерно от 1,51 до 1,92.
19
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1) Как распространяется свет в равномерной среде: прямолинейно и
криволинейно?
2) Что называют лучом в геометрической оптике?
3) Что такое светящаяся точка?
4) От чего зависит интенсивность отраженного света?
5) При каком условии определенное монохроматическое излучение
может отражаться от частицы?
6) Каким явлением объясняется тот факт, что палка, опущенная в воду,
кажется сломанной?
7) Что такое показатель преломления?
8) Что такое абсолютный показатель преломления?
9) В каком интервале варьируется показатель преломления прозрачных
тел?
20
4.Теория цветовых ощущений
Чувствительность центров глаза к волнам различной
длины. Восприятие цвета
Цветовое зрение отличает человека от большинства животных.
Зрение – основной канал восприятия окружающего мира, и именно
цвет играет важнейшую роль при интерпретации информации,
полученной через глаза.
Человеческий глаз – исключительно точный инструмент,
чувствительный как к цвету, так и к свету. Он способен различать до
150 тонов, более 10 градаций по насыщенности и свыше 25 яркостных
ступеней. Из этого следует, что человек может воспринимать огромное
количество цветовых сочетаний. Воспитание чувства цвета – вполне
доступная задача для каждого человека с нормальным зрением.
Наши глаза дают нам возможность воспринимать размеры,
форму, фактуру, блеск, прозрачность, мерцание и цвет объектов. Один
из разработчиков ФЭК однажды сказал, что человеческий глаз –
слишком совершенная система, чтобы пытаться создать достаточно
недорогой прибор, способный быть сравнимым с ним.
Человеческий глаз содержит два вида светочувствительных
рецепторов: палочки и колбочки. Палочки обеспечивают черно-белое
зрение и обладают очень высокой чувствительностью. Колбочки же
позволяют человеку различать цвета, но их чувствительность гораздо
ниже. В темноте работают только палочки – именно поэтому, «ночью
все кошки серы». Для палочек излучения с разной длиной волны
отличаются только яркостью, поэтому при низкой освещенности мы, не
различая самих цветов, можем все же определить, что зеленое яблоко
светлее красного.
Существует три типа колбочек, чувствительных к свету с
разной длиной волны. Упрощенно можно сказать, что первый тип
воспринимает световые волны «синей» составляющей цвета, второй –
«зеленой» составляющей и третий – «красной» составляющей. В
зависимости от того, световые волны какой длины и интенсивности
присутствуют в спектре света, те или иные группы колбочек
возбуждаются сильнее или слабее. Рецепторы передают сигналы мозгу,
а мозг интерпретирует эти сигналы как видение цвета. Исходя из этой
особенности строения человеческого глаза, можно сделать вывод, что
цвет трехмерен по самой природе цветового ощущения.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]