Landsberg-1985-T3

НИЯ отчасти перекрывают друг" друга, то общая часть изо­

бражения будет освеЩена всеми лучами спектра и будет б е­ Л о Й.

штриховкой, окрашены в разные цвета, а часть С - белая. Цвета участков А и В носят название доnолнumелы-tых,

ибо они дополняют друг друга до белого цвета.

Варьируя описаН!lые опыты, можно подобрать весьма

большое Еоличество сочетаний дополнительных цветов.

Некоторые из них I1риведены в табл. 10.

Дополните.~ьные цвета l\ЮЖНО получать и при помощи соответственным образом подобранных цветных СтеЕОЛ. Если стекла выбраны удачно, то, получив с их помощью два цветных изображения, частично накладывающихся

друг на друга, мы можем получить картину, подобную изоб­

раженной на рис. 315. Два дополнительных цвета в совокуп­

удачно ДОПОJlняет соответствующий участок зеленого. Од­ нако наиболее совершенными дополнитеJIЬНЫМИ цветами

являются цвета, полученные разделением спектра белого

света на две части.

§ 164. Спектральны й состав света раз.~ичных источников.

Опытами Ньютона было установлено, что солнечный свет

имеет сложный хараЕтер. Подобным же обраЗО~I, т. е. ана­

лизируя состав света при ПО~IOщи ПРИЗ:,IЫ, можно убедить.

ся, что свет БОJIьшинства других источников (лампа нака­ ливания, дуговой фонарь и т. д.) имеет такой же характер. Сравнивая спектры этих свеТ5IЩИХСЯ тел, обнаружим, что cooТI3eTcTBeHHыe учасТ!<и спеЕТРОВ обладают различной яр­

костью, т. е. в различных спектрах энергия распределена

39S

тела, преломляясь и частично поглощаясь в них, либо в бо­

лее или менее полной степени отражаясь от их поверхности.

Таким образом, спектральный состав света, дошедшего

до нашего глаза, может оказаться значительно II з м е н е н­

н ы М благодаря описанным выше процессам отражения, rюглощения и т. д. В громадном большинстве случаев все подобные процессы ведут только к ослаблению тех или иных

спектральных участков и могут даже полностью устранить

некоторые из таких участков, но не добавляют к свету, при­

шедшему от источника, излучения тех длин волн, которых

в не:\! не было. Однако и такие процессы могут иметь место

(например, в ЯВ,lениях флюоресценции).

§ 166. КоэффициеНТbI поглощения, отражения и пропуска­ ния. Цвет раЗсlИЧНЫХ преЮ.1етов, освещенных одним и тем

же источнико:-! света (наПРЮ.1ер, солнцеf), бывает весьма

разнообразен, нес"ютря на то, что все эти предметы осве­

щены светом одного состава. Основную роль в таких эф­

фектах играют явления отражения и пропускания света.

Как уже было выяснено, световой поток, падающий на тепо,

частично отражается (рассеивается), частично пропускается

и частично поглощается телом. доля светового потока, уча­

ствующего в каждо:-! из этих процессав, опреде.lяется с

помощью соответствующих коэффициентов: отражения р,

пропускания Т и поглощения а (см. § 76).

Каждый из указанных коэффициентов (а, р, Т) может

зависеть от длины волны (цвета), благодаря чему и возни­

кают разнообразные эффекты при освещении тел. Нетрудно видеть, что какое-либо тело, у которого, например, для

красного света коэффициент пропускания велик, а коэффи­ циент отражеНIIЯ мал, а для зеленого, наоборот, будет

казаться красным в проходящем свете и зелеНЫJl.! в отражен­

ном. Такими свойствами обладает, например, хлорофилл -

зеленое вещество, содержащееся в листьях растений и обус­

ловливающее зеленый цвет их. Раствор (вытяжка) хлоро­

филла в спирту оказывается на просвет красным, а на

отражении - зеленым.

Тела, у которых для всех лучей поглощение велИlЮ, а

отражение и пропускание очень малы, будут черными

непрозрачными телами (например, сажа). Для очень белого

непрозрачного тела (окись магния) коэффициент р близок к

единице для всех длин волн, а коэффициенты а И т очень малы. Вполне прозр.ачное стекло имеет малые коэффициен­ ты отражения р и поглощения а и коэффициент пропу­ скания т, близкий к единице для всех длин волн; наоборот,

397

Краски, поглощающие падающий на них свет в очень

тонком слое, называются кроющими. Краски, действие ко­

торых обусловлено участием многих слоев зерен, носят наз­

вание ЛЕССUРО80ЧfibtХ. Последние позволяют добиваться

очень хороших эффектов путем смешивания нескольких

сортов цветных зерен (стирание на палитре). В результате

можно получить разнообразные цветовые эффекты. Инте­

ресно отметить, что смешение лессировочных красок, соот­

ветствующих дополнительным цветам, должно привести к

очень т е м н ы м о т т е н к а м. Действительно, пусть в краске С1\Iешаны крзсные и зеленые зерна. Свет, рассеянный

красными зернами, будет поглощаться зелеными и наоборот,

так что из слоя краски свет почти не будет выходить. Та­

ким образом, смешение красок дает совершенно иные

результаты, чем смешение света соответствующих цветов.

Это обстоятео1ЬСТВО должен иметь в виду ХУДОЖНIIК !JРИ

смешивании красок.

§ 168. Цветные тела, освещенные цветным светом. Все

вышесказанное относится к освещению беЛЫl\! спето:'.!. Если же спектра.1ЬНЫЙ состзв падающего света значительно отличается от дневного, то эффекты освещения ",югут быть совершенно иными. Яркие красочные места цпетной карти­

ны выглядят тe.vIНы",ш, если в падающем спете отсутствуют

как раз те длины волн, для которых эти :\IecTa Ю\[еют БО.1ЬШОЙ коэффициент отражения. Даже переход от ДI1еПI!ОГО освеще­

ния к искусственному вечернему может значительно изме­

нить соотношение оттенков. В дневном свете ОТНОСИТС.1ьная .

доля желтых, зеленых и синих лучей гораздо больше, че:\! в

искусственном свете. Поэтому желтые и зеленые материи

кажутся при вечернем освещении более тусклыми, чем днем,

асиняя при дневном свете ткань нередко кажется сопсем

черной при лампах. С этим обстоятельстпом должны счи­

таться художники и декораторы, выбирающие краски для

театрального представления или для парада, происходяще­ го днем на открытом воздухе.

ВО МНОГИХ производствах, где важна праВНЛЬJIая оценка оттенков, например при сортировке пряжи, работа при вечеРllем освещении очень

затруднена или даже COBce~! невозможна. Поэтому 13 подобllЫХ УСЛОВИЯХ

рационально прн~!енеIlие ламп дневного света, т. с. ламп, спектральный состав света КОТОРЫХ был бы по возможности близок к спектральному

составу дневного освеЩl'.НИЯ (см. § 187).

§ 169. Маскировка и демаскировка. Даже при ярком осве­

щении мы не в состоянии различать тела, цпет которых не

отличается от цвета окружающего фона, т. е. тела, для кото-

399

рых коэффициент р имеет для всех длин волн практически

те же значения, что и для фона. Поэтому, например, так

трудно различить животных с белым мехом или людей в

белой одежде на снежной равнине. Этим пользуются в воен­

ном деле для цветовой маскировки войск и военных объек­

тов. В природе, в процессе естествепного отбора, многие

животные приобрели защитную окраску (мимикрия).

Из вышеизложенного понятно, что наиболее совершен­ ной маскировкой является подбор такой окраски, у которой коэффициент отражения р для в с е х Д л и н в о л н име­ ет те же значения, что и у окружающего фона. Практически

этого очень трудно достичь, и поэтому нередко ограничи­

ваются подбором близких коэффициентов отражения для излучения, которое играет особо важную роль при дневном

освещении и наблюдении глазом. Это - по преимуществу

желто-зеленая часть спектра, к которой особенно чувстви­

телен глаз и которая сильнее других представлена в сол­

нечном (дневном) свете. Однако если замаскированные с

таким расчетом объекты наблюдать не глазом, а фотографи­

ровать, то маскировка может утратить свое значение.

действительно, на фотографическую пластинку особенно сильно действует фиолетовое и ультрафиолетовое излучение. Поэтому, если для этой области спектра коэффициенты

отражения у объекта и фона заметно отличаются друг от

друга, то при наблюдении глазом такой Д е Ф е к т маски­

ровки останется незамеченным, но он резко даст себя знать

на фотографии. Так же отчетливо скажется несовершенство

маскировки, если вести наблюдение через светофильтр, практически устраняющий те длины волн, на которые

маскировка по преимуществу рассчитана, например через

синий фильтр. Несмотря на значительное понижение яр­

кости всей картины при рассматривании через такой фильтр,

на ней могут выступать детали, которые были скрыты при наблюдении в белом свете. Соединение фильтра с фотогра­ фией может дать особенно сильный эффект. Поэтому при подборе маскирующих цветов надо быть внимательным к определению р для довольно широкаИ области спектра, в том числе для инфракрасной и ультрафиолетовой.

Светофильтрами пользуются иногда, чтобы улучшить

правильную передачу освещенности при фотографировании.

Ввиду того, что максимумы чувствительности глаза и фото­ пластинки лежат в разных областях (для глаза - желто­ зеленая, для фотопластинки - сине-фиолетовая), зритель­

ное и фотографическое впечатления могут быть довольно

различными. Фигура девушки, одетой в желтую блузку 11

АМ

фиолетовую юбку, кажется глазу светлой в верхней своей

части и темной в нижней. На фотографической же карточке

она может казаться одетой в темную блузку и светлую юt;Sку.

Если же перед фотографическим объективом поставить жел­

тый светофильтр, он изменит соотношение освещеннастей юбки и блузки в сторону, приближающуюся к зрительному впечатлению. Применяя, сверх того, фотопленку с повышен­

ной по сравнению с обычными чувствительностью к длин­ ным волнам (ортохроматические), мы можем добиться до­

вольно правильной передачи освещенности фигуры.

§ 170. Насыщенность цветов. Кроме обозначения цвета­

красный, желтый, синий и т. д.,- мы нередко различаем

цвет по н а с ы Щ е н н о с т и, т. е. по чистоте оттен­

ка, отсутствию белесоватости. Примерам глубоких, или на­ сыщенных, цветов являются спектральные цвета. В них представлена узкая область длин волн без примеси других

цветов. Цвета же тканей и красок, покрывающих предметы,

обычно бывают менее насыщенными и в большей или мень­

шей степени белесоватыми. Причина лежит в том, что

коэффициент отражения большинства красящих веществ не

равняется нулю ни для

одной длины волны. Та­ ким образом, при осве­

щении окрашенной тка­

ни белым светом мы на­ блюдаем в рассеянном

свете по преимуществу

одну область цвета (на­ пример, красную), но к

ней примешивается за­

метное количество и дру­

гих длин волн, дающих

в совокупности белый свет. Но если такой рас­

ткани, то доля преобладающего цвета значительно усилится по сравнению с остальными и белесоватость уменьшится.

Многократное повторение такого процесса (рис. 317) может

привести к ПОJlучению достаточно насыщенного цвета.

401

Если интенсивность падающего света какой-либо длины волны обоз­ начить через /, а коэффициент отражения. для той же длины волны - через Р, то получим после однократного отражения интенсивность /р,

после двукратного / р2, после трехкратного / р8 И т. д. Отсюда видно, что

если р для какого-то узкого спектрального участка равняется, напри­

мер, 0,7, а ДЛЯ остальных равняется 0,1, то после однократного отраже­

НИЯ примесь белого цвета составляет 117, т. е. около] 5%, после дву­

кратного отражения 1/49, т. е. около 2%, и после трехкратного 1/343,

т. е. меньше 0,3%. Такой свет можно считать вполне насыщенным.

Описанным явлением объясняется насыщенность цветов

бархатных тканей, ниспадающих складками драпировок

или реющих знзмен. Во всех этих случаях имеются много­

численные углубления (бархат) или складки окрашенной

материи. Падая на них, бе.1ЫЙ свет претерпевает ;,шогократ­

ное отражение, прежде че",I достигнет глаза наблюдателя.

При этом, конечно, ткань представляется БО,'Jее теl\ШОЙ, Чб!,

например, гладкзя натянутая полоса цветного сатина; но

н а с ы Щ е н н о с т ь цвета увеличивается чрезвычайно

сильно, и ткань выигрывает в красоте.

В § 167 мы упоминали, что поверхностный слой любой

краски всегда рассеивзет бе.1ЫЙ свет. Это обстоятел,ство

портит насыщенность цветов картины. ПОЭТО~IУ картины,

писанные масляными красками, обычно покрьшают слое:Vl

лака. Заливая все неровности КР3СКИ, ,1ак создает Г,1аДЕУЮ

зеркальную поверхность Еартины. Белый свет от этой по­

верхности не рассеивается во все стороны, а о т р а ж а­

е т с я по определенному направлению. Конечно, еС1И с\ют­ реть на картину с неудачно выбранной позиции, то таЕОЙ свет будет очень мешать (<<отсвечивание»). Но если рассмат­

ривать картину с других мест, то благодаря лаковому покрытию белый свет от поверхности в этих направлениях

не распространяется, и цвета картины выигрывают в насы­

щенности.

§ 171. Цвет неба и зорь. Изменение спектрального состава

света, отраженного или рассепн!!ого поверхностью тел,

связано с наличием и з б и Р а т е л ь н о г о поглощения

и отражения, выражающегося в заВИС1Jl\ЮСТИ коэффициентов

аи р ОТ длины волны.

Вприроде IIграет большую роль еще одно яв.пение,

ведущее к изменению спектралыIгоо состава солнечного

света. Свет, доходящий до наблюдателя от участков безоб­

лачного небесного свода, далеких от Солнца, характеризу­

ется довольно насыщенным голубым или даже синим оттен­

ком. Несомненно, что свет неба есть солнечный свет, р а с­

е е и в а е мы й в т о л Щ е воздушной атмосферы и по·

402

этому доходящий ДО наблюдателя со всех n-OPOH, ~e

по направлениям, далеким от направления на Солнце.

Рис. 318 поясняет происхождение рассеянного света неба.

Теоретическое исследование и ОПЫТЫ показали, ч1'о тзкое

рассеяние происходит благодаря молеКУЛЯРНОl\lУ строению

воздуха; даже вполне свободный от пыли воздух рассеивает

Рис. 318. Происхождепие цвета неба (свет Солнца, рассеянный В'l'Мo­ сферой). До поверхности Земли (например, точки А) доходит как пря­

мой свет Солнца, так и свет, рассеянный в толще атмосферы. Цвет ~TOГO

рассеянного света и называется цветом неба

солнечный свет. Спектр рассеянного воздухом света замет­

но отличается от спектра прямого солнечного света: в сол­ нечном свете максимум энергии приходится на желто­

зеленую часть спектра, а в свете неба максимум передвинут

к голубой части. Причина лежит в том, что короткие све­ товые волны рассеиваются значительно сильнее длинных.

По расчетам английского физика Джона Стретта лорда Рэлея (1842-1919), подтвержденным измерения!\[и, интен­

сивность рассеянного света обратно пропорциональна чет­ вертой степени длины волны, если рассеивающие частицы малы по сравнению с длиной волны света, следовательно, фиолетовые лучи рассеиваются почти в 9 раз сильнее крас­ ных. Поэтому желтоватый свет Солнца при рассеянии пре­ вращается в голубой цвет неба. Так обстоит де.l0 при рассея­ нии в чистом воздухе (в горах, над океаном). На.l\!чие в воз­ духе сравнительно крупных частичек пыл!! (В городах)

добавляет к рассеянному голубому свету свет, отраженный

частичками пыли, т. е. почти неизмененный СВеТ Солнца.

Благодаря этой примеси цвет неба становится в этих усло­ виях более белесоватым.

ПреимуществеНН0е рассеяние короткых волн ПрИББДИТ

К тому, что доходящий до Земли прямой свет Солнца оказы­ вается более ж е л Т Ы м, чем при наблюдении с большой

403