1. Развития науки о цвете в XVIIв. Открытия И.Ньтона..

 Занимаясь усовершенствованием телескопов. Ньютон обратил внимание на то. что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено. Он заинтересовался этим и первый «исследовал разнообразие световых лучей и проистекающие отсюда особенности цветов, каких до того никто даже не подозревал» (слова из надписи на надгробном памятнике Ньютону). Радужную окраску изображения, даваемого линзой, наблюдали, конечно, и до него. Было замечено также, что радужные края имеют предметы, рассматриваемые через призму. Пучок световых лучей, прошедший через призму, окрашивается по краям.

Ньютон догадался направить на призму световой пучок малого поперечного сечения. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов. Стилизованное изображение опыта Ньютона показано на рисунке 16. Следуя многовековой традиции, согласно которой радуга считалась состоящей из семи основных цветов. Ньютон тоже выделил семь цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранже­вый и красный. Саму радужную полоску Ньютон назвал спектром.

Рис. 16

     Закрыв отверстие красным стеклом. Ньютон наблюдал на стене только красное пятно, закрыв синим стеклом, наблюдал синее пятно и т. д. Отсюда следовало, что не призма окрашивает белый свет, как предполагалось раньше. Призма не изменяет свет, а лишь разлагает его на составные части (см. рис. I).

Рис. I. Схема разложения белого света с помощью призмы. Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует.

     Белый свет имеет сложную структуру. Из него можно выделить пучки различных цветов, и лишь совместное их действие вызывает у нас впечатление белого цвета. В самом деле, если с помощью второй призмы, повернутой на 180° относительно первой, собрать все пучки спектра, то опять получится белый свет (см. рис. II). Выделив же какую-либо часть спектра, например зеленую, и заставив свет пройти еще через одну призму, мы уже не получим дальнейшего изменения окраски.

Рис. II. Разложение и синтез белого света с помощью призм.

     Другой важный вывод, к которому пришел Ньютон, был сформулирован им в трактате по «Оптике» следующим образом: «Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости» (для них стекло имеет различные показатели преломления). Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других – красные. Зависимость показателя преломления света от его цвета Ньютон назвал дисперсией

3.Основные этапы в истории развития науки о цвете

Рассматривая историческое развитие науки о цве­те, можно выделить три основных периода, кото­рые отличаются различным толкованием природы цвета. Первый ха­рактеризуется отсутствием точного научного подхода к явлениям природы; второй — период научного познания различных частных обла­стей и, наконец, третий — период создания научных систем.

При первом знакомстве с учением о цвете кажется странным, что на его развитие столь малое влияние оказали художники. Но исторический обзор этого учения показывает, насколько тесно проблема цвета свя­зана с вопросами света, зрения и с областью эмоциональных пережива­ний человека.

Изучением этих вопросов в свое время занималась философия и лишь позднее — естественные и технические науки.

В эпоху античности и средневековья уже были достигнуты значи­тельные успехи в области использования цвета. Объясняется это глав­ным образом тонким чувством цвета; о природе же цвета в те времена имелись лишь весьма смутные представления.

Лишь Исаак Ньютон положил конец этому, донаучному периоду в истории развития учения о цвете и создал фун­дамент для этого учения, основанный на законах естествознания. Этот первый шаг, конечно, не мог помешать тому, что и в последующее вре­мя еще часто встречались ненаучные представления о цвете.

В учении о цвете переплетаются философские, эстетические и естественнонаучные проблемы. Весьма затрудняет изучение вопросов цве­та тот факт, что все эти науки имеют разные способы рассмотрения явлений, разные методы исследования и, наконец, разную терминоло­гию.

Третий, современный период (начиная с Вильгельма Оствальда) характеризуется развитием всеобъемлющей теории, усовершенствова­нием колориметрии (измерения цветов), систематизацией цветов, а так­же накоплением значительного опыта в области цветового оформления пространства. Это создает возможность научно обоснованного, целенаправленного применения цвета во всех тех областях, где есть потреб­ность в цветовом оформлении.

4.Видимый спектр электромагнитных излучений.

Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом^[1]. Чувствительность человеческого глаза к электромагнитному излучению зависит от длины волны (частоты) излучения, при этом максимум чувствительности приходится на 555нм (540 терагерц), в зелёной части спектра^.

Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте в работе «Теория Цветов». Ньютон первый использовал слово спектр (лат. spectrum — видение, появление) в печати в 1671 году, описывая свои оптические опыты. Он сделал наблюдение, что когда луч света падает на поверхность стеклянной призмы под углом к поверхности, часть света отражается, а часть проходит через стекло, образуя разноцветные полосы. Учёный предположил, что свет состоит из потока частиц (корпускул) разных цветов, и что частицы разного цвета движутся с различной скоростью в прозрачной среде. По его предположению, красный свет двигался быстрее чем фиолетовый, поэтому и красный луч отклонялся на призме не так сильно, как фиолетовый. Из-за этого и возникал видимый спектр цветов.

Ньютон разделил свет на семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, индиго и фиолетовый. Число семь он выбрал из убеждения (происходящего от древнегреческих софистов), что существует связь между цветами, музыкальными нотами, объектами Солнечной системы и днями недели^[6][8]. Человеческий глаз относительно слабо восприимчив к частотам цвета индиго, поэтому некоторые люди не могут отличить его от голубого или фиолетового цвета. Поэтому после Ньютона часто предлагалось считать индиго не самостоятельным цветом, а лишь оттенком фиолетового или голубого (однако он до сих пор включён в спектр в западной традиции). В русской традиции индиго соответствует синему цвету.

При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разными углами. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены с помощью света одной длины волны (точнее, с очень узким диапазоном длин волн), называются спектральными цветами^[12]. Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице (в пример 2 цвета предлагаю):

Цвет	Диапазон длин волн, нм	Диапазон частот, ТГц	Диапазон энергии фотонов, эВ
Фиолетовый	380—440	680—790	2,82—3,26
Синий	440—485	620—680	2,56—2,82

Билет 5

Относительная яркость

Яркость (относительная яркость) — это отношение величины потока света, отраженного от данной поверхности, к величине потока света, на нее падающего. Измеряется коэффициентом отражения ρ (ро). Удобно измерять яркость при помощи шкалы ахроматических (серых) накрасок, коэффициент отражения которых измерен заранее лейкометром, фотометром.Насыщенность, или чистота, цвета зависит от степени «разбавления» спектрального цветового тона белым, черным или серым (раз-

личной светлоты). Чем больше «примесь» белого (или серого), тем менее насыщен-

ным, чистым является цветовой тон. Он светлеет или темнеет по сравнению со 100 %-м чистым цветовым тоном. Например, зеленый цвет, имеющий цветовой тон λD— 530 нм и насыщенность (чистоту) — 0,7, представляет собой спектральный цветовой тон с длиной волны 530 нм, состоящий на 70 % из чистого зеленого (данного цветового

тона) и на 30 % из белого цвета.

Максимальнонасыщенные цвета — это цвета спектра и пурпурного ряда (неспектральные).

Цвета с сильно выраженной хроматичностью называются н а с ы-

щ е н н ы м и.

М а л о н а с ы щ е н н ы е цвета — это цвета, «разбавленные» в той или иной степени ахроматическими, например: бледно-зеленый, бледно-голубой, светло-сиреневый, розовый, светло-оранжевый, бежевый, а также темно-синий, коричневый, темно-зеленый, темно красный, серо-фиолетовый, темно-коричневый, серо-синий, вишнево-черный.

Качественной характеристикой хроматических цветов является

цветность: цветовой тон и насыщенность (чистота), а ахроматиче-

ских цветов — только светлота. Насыщенность цветов (так же как и яркость) неодинакова по отношению друг к другу. Желтый цвет наименее насыщен в спектре, к краям спектра насыщенность повышается. Но по светлоте (яркости) желтый доминирует над другими спектральными цветами.

Ахроматический (т. е. бесцветный) цвет — название нелогичное, но принятое и устоявшееся в цветоведении. С точки зрения спектральной теории цвета неправильно называть ахроматические цветkа (черные, серые, белые) цветами, поскольку они лишены основной характеристики хроматических цветов — цветового тона, а также насыщенности. Если чистота хроматических спектральных цветов равна 100 % то чистота цветового тона и насыщенности ахроматических цветов равна 0. Поэтому нельзя буквально понимать смысл словосочетаний: белый, серые, черный цвета, но к таким словосочетаниям привыкли,они удобны в разговорной и профессиональной лексике, а потому и закрепились в цветоведении. Смешение хроматических и ахроматических цветов образует все богатство сложных (смешанных) цветов и их оттенков, наблюдаемых нами в природе и созданной человеком предметно-пространственной среде. Это бежевые, коричневые, оливковые, зелено-коричневые, синевато- и красновато-коричневые, все цветные оттенки серых (с разным количеством серого разной светлоты в смесях с хроматическими цветами) и многие другие цвета.

Взаимосвязь основных характеристик цвета может быть представлена в условно-графических координатных системах цветового пространства.

Билет 6

Понятие "степень белизны", в каких единицах она измеряется. Приведите примеры веществ с разной степенью белизны.

БЕЛИЗНА. Термин белизна по своему содержанию близок понятиям яркость и светлота, однако, в отличие от них, он содержит оттенок качественной и, даже в какой-то мере, эстетической характеристики. Что такое белизна? Если светлота характеризует восприятие яркости, то белизна характеризует восприятие отражательной способности. Чем больше поверхность отражает падающего света, тем она будет белее. Теоретически это поверхность, отражающая все падающие на нее лучи, однако на практике таких поверхностей не существует.

Тело, которое совершенно не отражает свет, называют абсолютно черным. Но это тоже теоретическое понятие. Поскольку чернота видна, значит отражает хоть какую-то толику света.

Художник Ивенс следующим образом определял различие между белым, серым и черным: «Белое – это феномен, относящийся полностью к восприятию поверхности, серое – восприятие относительной светлоты поверхности, черное – положительное восприятие недостаточности стимула для обеспечения должного уровня зрения».

На практике ахроматические цвета при сопоставлении всегда имеют какие-то цветовые оттенки.

ПОСТОЯНСТВО БЕЛИЗНЫ. Явление константности цвета или света сводится к тому, что, не смотря на непостоянство и изменчивость получаемых сетчаткой глаза световых сигналов, в восприятии мы получаем более или менее постоянный образ, соответствующий реальному объекту.

Белый лист бумаги воспринимается белым, и в слабо, и в ярко освещенном помещении.

Зрительная оценка белизны поверхности зависит, таким образом, от количества света, отражаемого поверхностью, и от установки восприятия.

Билет 7

Цветовой тон

ЦВЕТОВОЙ ТОН. То, что художники, да и обычные люди, называют цветом, в цветоведении называется цветовым тоном. Так, например, говорят о цветовых и тоновых отношениях. Такое употребление термина цвет исключает возможность видеть в нем одновременно и цвет и свет. Мы имеем хроматические и ахроматические цвета. Цветовой тон – это общее понятие и скорее относится не к отдельному цветовому пятну, а к предмету в целом, в нашем индивидуальном видении. Это понятие можно применять в смысле: хорошо по цвету, не чувствует цвет и т.п. Под цветовым тоном мы понимаем то, что позволяет нам любой хроматический цвет отнести по сходству к тому или иному цвету спектра… Трава – зеленая, рожь – желтая, небо – голубое.

Если светлота зависит от количества отражаемой красочным пятном лучистой энергии, то цветовой тон в основном определяется волновым составом отраженного светового потока.

Цвет – свойство тел создавать определенные зрительные ощущения в зависимости от длины отраженной волны. Светлота – количественная характеристика, а цветовой тон – качественная, характеризующая монохромность отраженной волны. Термины светлота и цветовой тон тесно связаны по своему содержанию с понятиями свет и цвет.

Билет 8

Светлота

Светлота-степень отличия данного цвета от черного измеряемая числом порогов различения от данного цвета до темного. Светлота- это признак определяющий цвет как светлый или темный. В цветовом круге большей светлотой обладает желтый, а наименьшей фиолетовый.

СВЕТЛОТА или ТОН. Любые цвета и оттенки можно сравнить по светлоте, то есть определить, какой из них темнее, а какой светлее. Светлота – качество, присущее как хроматическим, так и ахроматическим цветам. Любой хроматический цвет можно сравнить по светлоте с ахроматическим цветом.

Различные варианты краски одного и того же цвета, но усиленного или ослабленного, называются оттенками или тонами. Под тоном надо подразумевать количество света, отражаемое поверхностью. Тон – количество света, заключенного в данном цвете. Тон, то есть степень насыщенности светом, а светлота, как известно, неотъемлемое качество любого цвета.

Простую и достаточно ясную характеристику светлоты применительно к цвету дал немецкий ученый, занимающийся изучением цвета, Оствальд, который считал, что светлота каждого красочного пятна зависит от двух компонентов – от светлоты ахроматического серого, которое есть во всех цветах, и от собственной светлоты цветовых лучей. Можно сказать, что цвет одного и того же цвета может быть светлее и темнее, не меняя цвета. Альберти по этому поводу писал: «Примесь белого не меняет род цвета, но создает его разновидности». Разность светлота дает и создает ощущение объема.

9. Что такое хроматические и ахроматические цвета?

Такие цвета, как черный, белый и серый, называются ахроматические. Они обладают только одной характеристикой – светлотой. В-основном, определяется количеством отраженного от поверхности света. В зависимости от освещенности и способности поверхности отражать цвет в том или ином количестве, можно составить определенный ряд ахроматических тонов, начиная белым и заканчивая черным. Парадоксальность самого названия «ахроматический цвет» заключается в том, что это слово переводится, как «бесцветный цвет»

Действительно, с одной стороны черно-бело-серое можно рассмотреть, как нечто противоположное цвету, а с другой стороны мы ими располагаем, как и другими красками, а, следовательно, нет основания не считать их также цветами, как и все остальные цвета.

Градации чёрного и белого называются ахроматическими("нецветными").

Хроматическими именуют семь основных тонов светового спектра — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Хроматическими являются также все производные семи тонов спектра, кроме смешения дополнительных, уничтожающих друг друга.

Каждый хроматический тон (участок цветового спектра) характеризуется определенной длиной колебания волн электромагнитного поля земли. Глаз человека воспринимает свет, отраженный поверхностью материальных тел, и поскольку каждая поверхность (в зависимости от физических и химических свойств тела) отражает только определенный диапазон колебаний электромагнитного поля, мы видим эти поверхности окрашенными.

Качества хроматических тонов определяются понятиями: насыщенность, яркость, светлота.

* Хроматизмом называли течение импрессионизма во французской живописи в конце XIX — начале XX в. 

Разделение цветов на хроматические и ахроматические практически необходимо.

Расположенные в порядке убывающей светлоты (от светлого ахроматического цвета) образуют ряд, в котором можно выделить 5 основных ступеней:

• черные

• тёмно-серые

• серые

• светло-серые

• белые

*Для научных целей ахроматический ряд значительно более разнообразен.

9. Основные характеристики цвета.

Исследование древнейших культур каменного века показывают, что уже в то время люди придавали особое значение трем цветам: красному, черному и белому. Эти цвета имели символический и магический смысл. У североамериканских индейцев основой мироздания служит число 4 (мир имеет четыре стороны света) и число символических красок тоже четыре: белая, красная, черная и синяя. У древних народов Востока (Китай, Индия) пышно расцветает искусство, развивается космическая система, а вместе с  ней – цветовая. В древнем Китае основным «космообразующим» числом становится 5. 1. Зеленый – синий: весна, дерево, восток, Юпитер, Дракон. 2. Красный: лето, огонь, юг, Марс, Феникс. 3. Белый: осень, металл, запад, Венера, Тигр. 4. Черный: зима, вода, север, Меркурий, Черепаха. 5. Желтый: конец лета, земля, центр, Сатурн, Змея. В древнем Египте цветовая система насчитывает 6 цветов: красный, желтый, зеленый, синий, белый, черный. В древней Греции четырьмя основными цветами считались: черный, красный, белый, желтый. Разумеется, древние греки различали зеленые и синие цвета и пользовались ими, но не считали их основными, т.к. не придавали им «космического» смысла. Итак, цветовые системы древнего мира можно назвать мифологическими. Но уже в  античной Греции появляется попытка классифицировать цвета по естественно-научному принципу. Великий греческий мыслитель Аристотель заметил, что цвет теснейшим образом связан со светом и невозможен без света. Различные хроматические цвета – это различные степени смешения света с темнотой. Белый, черный и все серые называются ахроматическими цветами.

Цвет — одна из основных визуальных характеристик окружающего мира, воспринимаемая человеческим сознанием, средство опознания его свойств, формирования зрительных и эмоционально окрашенных образов, дающих объективную полезную информацию о среде и влияющих на биологическое состояние и психологический тонус человека.

*Цвет, таким образом, имеет физическую природу, а эстетические качества его восприятия зависят от сопоставлений, сравнений.