В опыте Ньютона через круглое отверстие в ставне окна пучок солнечного света падал на стеклянную призму, преломлялся в ней, и на экране отбрасывалось изображение радужного чередования цветов - спектр. Ньютон нашел, что сама стеклянная призма не изменяет солнечный свет, а разлагает его на составные части, излучения различной преломляемости и различного цвета. Выделяя излучения какого-либо цвета из спектра и вторично пропуская их через призму, Ньютон пришел к выводу о том, что они больше не расщепляются в спектр, так как являются простыми или однородными по составу.

Прозрачные вещества (стекло, вода) плотнее воздуха и потому замедляют движение света. В стекле, например, свет движется со скоростью около 200 ООО км/с. Замедляя свет, стекло изменяет направление его движения. Луч света, падающий на поверхность стекла под некоторым углом к ней, меняет свое направление в толще стекла, так как здесь скорость света уменьшается. Выходя из стекла, луч света снова меняет свое направление, скорость света опять возрастает. Призма - это брусок стекла в форме клина. Лучи света, падающие под углом к одной из поверхностей призмы, отклоняются в одном направлении. Но так как не все частицы света движутся с одинаковой скоростью, они отклоняются по-разному: красный цвет, обладающий большей скоростью, отклоняется меньше всех, а синий - обладает меньшей скоростью и отклоняется сильнее. Проходя через вторую поверхность призмы, лучи еще раз отклоняются и откладываются на экране в радужный спектр.

Спектр - совокупность цветовых полос, получающихся при прохождении светового луча через преломляющую среду

.

Разные длины волн спектра вызывают разное восприятие цвета. И хотя спектр непрерывный, его условно изображают в виде ряда отдельных цветов. В действительности все цвета спектра постепенно переходят один в другой (рис. 1).

Ньютон первоначально обозначил спектр семью цветами. Но сколько бы ни выделялось цветов видимого спектра, порядок их следования всегда остается неизменным: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Для удобства запоминания этой последовательности можно воспользоваться следующей фразой:

Схема разложения света призмой

Синий Голубой Зеленый Желто - зеленый Желтый

Оранжевый Красный

--Инфракрасный 770 нм

--Ультрафиолетовый 380 нм Фиолетовый

«Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Этот порядок следования может быть изменен и на обратный, однако оранжевый всегда будет находиться между красным и желтым, а зеленый - между желтым и голубым. Ньютон также смог измерить достаточно точно длины световых волн, не обладая совершенными измерительными приборами.

Совокупность излучений, расположенных в ряд по длинам волн или частотам колебаний, называется спектром. Спектр электромагнитных волн условно делят на три участка: гамма- лучи, участок оптического излучения и радиоволны. Границы между этими участками строго не устанавливаются. Они зависят от способа получения волн.

Гамма-лучи Оптическое излучение Радиоволны

1—и ы

А -$ -2 1 О I 2 3 -4 5 6 - 8 9 10 II

10 L0 10 10 10 10 10 11) 10 10 ю ю 10 10 10 10

i 11 I 11 I I I I I I 11 I I I I

--Ультрафиолетовый 380 нм Фиолетовый 1

i 11 I 11 I I I I I I 11 I I I I 1

1.2. Цвет 6

Спектральные кривые двух объектов 1

Таблица цветовой температуры солнечного света и других излучений 3

1.3. Основные характеристики цвета 7

1.4. Систематизация цветов 9

1.5. Цветовой круг 15

Схема субтрактивного смешения цветов 18

Общие закономерности смешения цветов 18

2.1. Строение глаза и его работа 20

2.2. Теория ощущения цвета 28

3.1. Физиологическое действие цвета 31

Качество цвета 36

Количество цвета 36

Время воздействия 36

Наличие физической или умственной работы 38

Фактор нервной системы 38

3.1.1. Цвет и его меего в пространстве 38

Ощущения, вы зываемые цветом в зависимости от его месторасположения в пространстве 39

3.1.2. Цветовоснриятие и разные виды восприятия 39

Наименьшей различительной способностью обладают горько-сладкий, сладко-соленый, щелочь, вяжущий. Цвета, вызывающие ассоциации вкусов, делятся на три группы.Первая группа 1

Вторая группа 1

Третья группа 1

Первая группа 2

Вторая группа 3

Общие выводы 3

3.2. Эмоциональное действие цвета 5

Связь цветов и вызываемых эмоций 6

3.2.3. Влияние особенностей личности на восприятие цвета 7

Характеристики людей, выбирающих определенные цвета 7

Ассоциативные характеристики теплых и холодных цветов 15

Сравнительные ассоциативные характеристики белого, серого и черного цветов 15

Контексты интерпретации значения цвета 2

Предпочтение цветов в различных эмоциональных состояниях (по В.Ф. Петренко и В.В. Кучеренко) 8

4.1. Светлотный контраст 10

4.2. Хроматический контраст 11

4.3. Краевой контраст 1

4.4. Последовательный контраст 1

4.5. Явление иррадиации 2

4.6. Способы увеличения и уменьшения контрастов 3

Понижение чувствительности глаза к световому раздражению в полной мере относится и к ахроматическим гонам. Если продолжительное время смотреть на белый цвет, то он темнеет, если смотреть на черный цвет - он светлеет.5. ЦВЕТОВАЯ ГАРМОНИЯ 5

Гармония - есть соответствие частей целого, построенного на контрасте при качественном и количественном равновесии. 5

Эта система количественных соотношений имеет силу только для цветов, имеющих максимальную насыщенность с характерной яркостью и систематизированных в единый цветовой график - цветовой круг.5.1. Принципы построения цветовой гармонии 5.1.1. Цветовая гармония взаимно-дополнительных цветов 7

5.1.2. Цветовая гармония на цветовой триаде 7

5.1.3. Гармония родственных цветов 8

5.2. Некоторые способы построения цветовой гармонии 8

Схема хроматических интервалов 1

5.2.2. Способ геометрических схем 1

Геометрические схемы способа построения гармонии 2

6. ЦВЕТ И ПЛОСКОСТЬ 3

Форма цветового пятна 3

Качество цвета 4

Цветовой тон 4

Светлота 4

Насыщенность 5

Материальность цвета 5

Весовые качества цвета 8

Контур 8

Ахроматический контур 8

Отношения объекта с фоном 9

7.1. Формообразующее действие полихромии 10

В пространственной форме формообразующее действие полихромии может возникнуть при использовании 3-4 ступеней активности. Это объясняется тем, что пространственная форма больше расчленена, чем объемная.7.2. Взаимодействие цвета со свойствами объемно-пространственной формы 11

Величина 12

Масса 12

Фактура 13

Светотень 13

Положение в пространстве 14

приложение 1. Сравнение характеристик цветовых моделей RGB и CMYK 16

МОДЕЛЬ RGB 16

Ограничения RGB модели 17

МОДЕЛЬ CMYK 18

Ограничения CMYK модели 19

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Воздействие неполярных цветовых пар (по Г. Фрилингу и К. Ауэру) 22

Спектр оптического излучения делят на четыре участка: рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, видимые лучи и инфракрасные лучи. Излучения, воспринимаемые человеческим глазом, называются видимыми. Под действием излучений в светочувствительных веществах глаза происходят электрохимические превращения. Это приводит к возникновению в глазном нерве импульсов электрического тока, которые передаются в мозг. В результате этого, в зависимости от величины действия энергии, а также её спектрального состава, возникает ощущение света и цвета. Человеческий глаз в условиях интенсивного дневного освещения в среднем воспринимает излучения с длиной волн от 380 до 770 нм.

Световое излучение создается источником света. Существуют естественные и искусственные источники свста. К естественным источникам света относятся: Солнце, звезды, полярное сияние, молния, светящиеся насекомые и растения. Свеча, лампы, экран монитора и другие относятся к искусственным источникам света.

Источники света мы видим, потому что создаваемое ими излучение попадает к нам в глаза. Но мы видим также и тела, не являющиеся источниками света - стены комнаты, предметы, дома, Луну, планеты и т.п. Мы видим их только тогда, когда они освещены источниками света. Излучение, идущее от источников света, освещает поверхность предмета, а отражаясь от нее, изменяет свое направление и попадает в глаза.

1.2. Цвет

С древних времён ученые пытались объяснить природу цвета. Аристотель (384 - 322 гг. до н.э., греческий философ) считал, например, что причиной возникновения цвета является смешение света с темнотой. Занимались этой проблемой и такие ученые, как: Декарт (1596 - 1650 гг., французский философ и математик), Кеплер (1571 - 1630 гг., немецкий астроном), Гук (1635 - 1703, английский физик). Причину цвета многие ученые тех времен связывали со свойствами самого света, а не с работой глаза.

В 1664 - 1668 гг. великий английский физик и математик Исаак Ньютон (1643 - 1727 гг.) провел серию опытов по изучению солнечного света и причин возникновения цветов. Результаты исследований были опубликованы в 1672 г. под названием «Новая теория света и цветов». Этой работой он заложил основы современных научных представлений о цвете.1. ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ЦВЕТА 1.1. Свет

Существенный элемент жизненной среды человека - свет. Для человека, как и для всякого животного, ведущего дневной образ жизни, свет является условием для наиболее активной деятельности. 24-часовой цикл природного освещения определяет ритм нашей жизни. Свет несет теплоту. Свет - источник наших ощущений. Действие света на человека многообразно.

Глаз и мозг - части целого, зрение и мышление связаны воедино. Физическое действие света на человека всегда сопровождается психофизиологическим и эстетическим воздействиями.

Свет - носитель лучистой энергии, распространяющейся в межзвездном пространстве со скоростью около 300 ООО км/с.

Лучистая энергия - одна из форм энергии. Она существует в виде электромагнитных волн, которые распространяются в пространстве до тех пор, пока не будут поглощены веществами и не преобразуются в какую-либо другую форму энергии: химическую, электрическую, тепловую.

Электромагнитные волны представляют собой колебания взаимосвязанных электрических и магнитных сил, действие которых распространяется во все стороны от источника. Электромагнитные волны могут распространяться как в материальных средах - веществах, - так и в пустоте - вакууме. Лучистая энергия передается от источника энергии способом излучения. Излучение - это испускание электромагнитной энергии природными телами или искусственно созданными устройствами - источниками излучений. Излучение энергии происходит не непрерывно, а отдельными порциями - квантами. Волновая и квантовая теории не противоречат друг другу, а

отражают только разные стороны одних и тех же явлений. В исследование явления СВЕТ и создание его модели внесли огромный вклад И. Ньютон, X. Гюйгенс, М. Планк, А. Эйнштейн и др.

Кванг света был назван фотоном. Фотон можно представить в виде пульсирующего пучка энергии, перемещающегося в пространстве. Каждый фотон начинает и прекращает свое существование с определенным уровнем энергии. Уровень энергии фотона не изменяет скорость его перемещения, поскольку скорость света - величина, постоянная для всех фотонов. Уровень энергии фотона определяет частоту его пульсации. Чем больше энергия фотонов, тем выше частота их пульсации. Фотоны с большей энергией перемещаются на более короткие расстояния между пульсациями. Иными словами, их длина волны короче. Чем меньше энергия фотонов, тем меньше частота пульсации, а длина волны больше. Основные характеристики электромагнитных волн:

А. - длина волны;

С - скорость в пустоте (299 792,5 км/с);

v - частота;

А - амплитуда.

Измеряется длина волны в нанометрах (нм) 1нм = 10 'м.

А

•У

Чем больше энергия, тем короче волна

X Длина волны Чем меньше энергия, тем длиннее волна

Шкала электромагнитных волн Длины волн

Название цвета	Длина волны по Ньютону	Длина волны, XIX в.
Крайний фиолетовый	406	393
Между индиго и фиолетовым	439	426
Между синим и индиго	459	454
Между зеленым и синим	492	492
Между желтым и зеленым	532	536
Между оранжевым и желтым	571	587
Между красным и оранжевым	596	647
Крайний красный	645	760

Первой составляющей цветового события является свет. Видимый свет практически всегда состоит из сочетания фотонов разных длин волн. Наблюдаемый конкретный цвет определяется особым сочетанием длин волн, или спектральной энергией.

Чисто белый цвет содержит равные количества фотонов из всей видимой области спектра длин волн. Свет от пятна пурпурной краски содержит в основном коротковолновые (синие) и длинноволновые (красные) фотоны и совсем немного средневолновых фотонов. А свет, исходящий от зеленого пятна, содержит, главным образом, средневолновые (зеленые) фотоны, хотя имеет и небольшое количество фотонов других длин волн. Эти спектральные энергии могут быть представлены графиком.

Спектральные кривые двух объектов

100%

Белый объект

L Зсл	Зный
\объ	ект
\
\,	/ f
>.1

'урпурный [ Зсл'

бъектI у

II

II

ч

X / \

700нм

400нм 500им бООнм Длины волн

Источники света, в том числе Солнце или, например, электрическая лампа, излучают свет исключительно благодаря тепловой энергии, выделяемой атомами. Они служат примерами абсолютно черных тел. Спектральный состав излучения абсолютно черного тела зависит от его температуры. Со спектральным составом излучения связан и его цвет. Эта связь используется для характеристики источников света величиной цветовой температуры. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (t° С + 273,2°).

При низких температурах абсолютно черное тело выделяет тепло в длинноволновой части спектра, и поэтому в его свете преобладают длины волн красного и жёлтого. При температуре 2000° К мы видим тускло-красный свет. При температуре от 3000 до 4000° К окраска света меняется на оранжевую и желтую. А при температуре от 5000 до 7000° К абсолютно черное тело излучает свет, относительно ровно охватывающий всю область спектра, в результате чего свет получаст более нейтральную белую окраску. При температуре от 9000° К и выше в излучении преобладают короткие волны, а, значит, свет приобретает голубоватую окраску. У естественного света цветовая температура сильно изменяется в зависимости от состояния погоды и времени дня. Разный спектральный состав излучений и у искусственных источников света.

Таблица цветовой температуры солнечного света и других излучений

Источники света	Т° К
Средний дневной свет (свет Солнца и полуденного небосвода)
летнее время	5 700
зимнее время	5 000
Свет неба, полностью закрытого облаками	6 500

Лампы накаливания (25 - 100 Вт)	2 500 - 2 800
Перекальные фотолампы (500 Вт)	3 200
Лампа вспышка	3 400 - 3 700
Галогенные пампы	3 000 - 3 400
Иодно-кварцевые лампы накаливания	3400
Ксен онов ые ла м пы	6 000
Люминесцентные лампы:
лампы дневного света (ЛД, ЛДЦ)	6 500
лампы холодного белого света (ЛХБ)	4 850
лампы белого света (ЛБ)	3 500
ламлы теплою белого света (ЛТБ)	2 700

Поверхности предметов воспринимаются нами по- разному при дневном и искусственном освещении. Это происходит, потому что спектр излучений различный. В составе луча солнечного света излучения дают в сумме белый свет. А в спектре электрической лампы накаливания почти полностью отсутствуют синие и фиолетовые лучи. При освещении лампой накаливания, красные цвета становятся чище и насыщенней, а синие - краснеют и темнеют.

Второй составляющей цветового события является поверхность объекта. Поверхность объектов влияет на изменение светового излучения. Свет падает на объект, проникая определенным образом в атомы на его поверхности. Во время этого взаимодействия объект поглощает одни длины волн и отражает другие. Причем этот процесс происходит не просто. Некоторые лучи, в зависимости от строения поверхности объекта, могут проходить этот путь поглощения- отражения неоднократно, прежде чем они будут отражены окончательно.

Спектральный состав отраженного света отличается от того, который имеется у падающего света. Степень отражения объектом одних длин волн и поглощения других называется спектральной отражательной способностью. При изменении источника света отражательная способность объекта не меняется, хотя появляющаяся при этом спектральная энергия оказывается иной. Таким образом, отражательная способность является неизменяемым свойством объекта. Проницаемый объект, пропускающий свет, также изменяет спектральный состав света, поглощая одни волны и пропуская другие.

Цвет освещенных поверхностей предметов определяется спектральным составом света источника освещения и характером избирательного поглощения-отражения света веществом предмета. Если эти два фактора постоянны, то цвета поверхностей могут значительно изменяться в зависимости от:

• направления освещения (угол падения света, характер освещения: направленное, рассеянное);

• степени ровности поверхности;

• оптической однородности се материала.

Отражение света, в зависимости от условий освещения и свойств поверхности, может быть направленным, рассеянным, смешанным. Зрение всегда направлено, цвет поверхности определяется не всем отражённым от неё светом, а только той частью, которая идёт в определённом направлении и попадает к нам в глаза.

Отраженный свет от предмета, в основном, состоит из двух частей: части, отраженной поверхностью, и части, отраженной с разных глубин поверхностных слоев предмета Поверхностно отраженный свет связан с разбеливающим действием цвета предмета.

Если освещение рассеянное, а поверхность шероховатая, то отраженный свет равномерно распределяется по всемнаправлениям. Поверхностно отраженный свет будет равномерно примешиваться к избирательно изменяемому свету, отраженному из глубинных слоев поверхности предмета.

Если свет направленный и поверхность гладкая, то поверхностно отраженный свет имеет вполне определённое направление и мы можем выбрать такое направление рассматривания, при котором этот свет не попадет к нам в глаза. Цвет поверхности в этом случае будет определяться, в основном, избирательно измененным светом и его насыщенность будет больше, чем в предыдущем случае.

Когда мы можем влиять на условия освещения и рассматривания, мы стремимся к тому, чтобы свет падал на поверхность сбоку, а направление зрения было бы нормально к поверхности. При таких условиях исключаются блики света на поверхности, которые мы видим, когда в глаза попадет поверхностно отраженный свет. При рассматривании фотографий на глянцевой бумаге, мы непроизвольно выбираем такие направления освещения и зрения, при которых поверхностно отраженный свет не попадает к нам в глаза.

Третьей составляющей цветового события является сам человек, способность его системы зрения воспринимать свет. Таким образом, цвет освещенных поверхностей предметов определяется тремя факторами:

1. спектральным составом света источника освещения;

2. характером избирательного поглощения-отражения падающего света поверхностью предмета;

3. способностью системы зрения человека воспринимать

свет.

Цвет - свойство тел или среды вызывать то или иное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отражаемого или излучаемого ими света.