<<
>>

2.1. Физическая природа света и цвета

Свет воспринимается глазом и вызывает ощущение различных цветов. Человек ощущает цвет при попадании в глаз света, то есть световой энергии.

Свет представляет собой один из видов электромагнитных колебаний, к которым относятся также радиоволны, инфракрасные, рентгеновские лучи и другие разновидности электромагнитного излучения.

Электромагнитные излучения распространяются в виде волн и характеризуются длиной волны и ее амплитудой.

Длина волны определяется расстоянием А (рис. 10) между максимальными гребнями волн. Высота волны над средним уровнем определяет амплитуду колебания, а (рис. 10). Длина волны обозначается буквой λ и в видимой части спектра выражается в нанометрах (нм), то есть 10-9 м.

Рис. 10. График волнообразного излучения: А – длина волны;

а – высота волны

При наличии излучений с одинаковыми длинами волн, но с различной амплитудой колебаний свет качественно одинаков, однако интенсивность его будет различна. Излучения с различными длинами волн даже при одинаковых амплитудах колебаний дают качественно различный свет. Таким образом, амплитуда колебаний определяет ее количественную характеристику – интенсивность света.

Глаз человека чувствителен к весьма малой области электромагнитных колебаний с длиной волны 380–760 нм. Световые волны в этих пределах, действуя на глаз, вызывают ощущение света. Электромагнитные волны в пределах названных длин носят название видимого света. Свет, состоящий из колебаний только одной частоты, называется простым, или монохромным (газосветные лампы, свечение которых происходит при прохождении электрического тока через газы или металлические пары: неон, аргон, ртуть и др.). такие лампы излучают свет, состоящий из небольшого числа отдельных монохроматических колебаний.

Излучение обычных источников света – дневной свет, свет электрических ламп накаливания – состоит из смеси большого числа излучений с различными длинами волн и содержит волны всех длин видимой части спектра. Такой свет называется сложным, или смешанным.

Ощущения, получаемые глазом в результате действия различных спектральных излучений даже при одинаковой интенсивности, обладают различной светлотой. Это связано с тем, что глаз имеет неодинаковую чувствительность к лучам различной длины волны.

Максимальной чувствительностью глаз обладает к желто-зеленым лучам с длиной волны 555 нм; минимальной – к лучам обоих концов спектра (рис. 11).

Рис. 11. Кривая спектральной чувствительности глаза

Пучок солнечного света, проходя через стеклянную призму, образует непрерывный спектр, цвета которого измеряются от красного через о, ж, з, г, с к фиолетовому. Диапазон длин волн оптического излучения (света) заключен между величинами 380–760 нм. К оптическому излучению примыкают невидимые электромагнитные излучения – ультрафиолетовые (380 – 10 нм) и инфракрасные (780 – 0,01 нм).

Каждой длине волны соответствует ощущение какого-либо цвета (табл. 1).

Таблица 1

Длина волн основных цветов

Цвет Длина волны, нм Ширина спектра, нм
Красный 760–620 160
Оранжевый 620–585 35
Желтый 585–575 10
Желто-зеленый 575–550 25
Зеленый 550–510 40
Голубой 510–480 30
Синий 480–450 30
Фиолетовый 450–380 70

Скорость распространения всех видов электромагнитных колебаний равна примерно 300000 км/с (с – скорость распространения). В спектре белого солнечного света различают семь основных цветов, кроме желто-зеленого. Глаз наблюдателя способен различить в спектре белого света около 120 цветов – это так называемый непрерывный спектр, характерный для всех тел накаливания.

Спектр оптического излучения делится на три области (зоны):

1) длинноволновую – 760–600 нм (от красного до оранжевого);

2) средневолновую – 600–500 нм (от оранжевого до синего);

3) коротковолновую – 500–380 нм (от синего до фиолетового).

Сумма монохроматических лучей первой зоны дает ощущение красного цвета, второй – зеленого, третьей – синего. Для излучения, имеющего белый цвет, характерна одинаковая мощность излучения во всех трех зонах.

Спектры излучения делятся на линейчатые и непрерывные. К линейчатым относятся спектры, в которых имеется одна или несколько спектральных линий (это спектры монохромного света). К непрерывным относятся спектры, в которых представлены излучения всех длин волн видимой части спектра (это спектры смешанного света).

В дневном свете максимальная световая энергия приходится на синюю часть спектра, а в излучении электрической лампы накаливания – на красную часть спектра. Черное тело поглощает весь падающий на него свет и излучает больше энергии, чем любое другое тело, нагретое до той же температуры. Поэтому абсолютно черное тело может служить образцом при оценке излучательных свойств источника света.

С физической точки зрения, любое сложное излучение определяется спектральной кривой распределения энергии.

Все многообразие окружающих нас предметов можно разделить на две группы: светящиеся и несветящиеся.

К первым относятся все источники света, ко вторым – все тела, отражающие или пропускающие падающий на них свет.

Если цвет излучения источника света зависит только от распределения энергии в спектре, то цвет несветящихся тел определяется спектральной характеристикой отражения или пропускания света, а также характером падающего света (в связи с этим происходит изменение цвета одного и того же предмета от качества освещения).

Несветящиеся предметы при освещении их источниками света пропускают, отражают и поглощают падающий на них свет. Не существует таких тел, которые полностью отражают или пропускают все падающие на них лучи света. Степень пропускания или отражения определяет, является ли данное тело прозрачным или непрозрачным.

Степень прозрачности и непрозрачности тел определяется коэффициентами пропускания и отражения. Эти коэффициенты представляют собой отношение интенсивностей пропущенного или отраженного потока света к падающему на данную поверхность потоку света.

Определение коэффициентов пропускания и отражения производится с помощью спектрофотометров в различных участках спектра.

Спектральные характеристики обычно выражаются графически, причем на оси абсцисс откладывается длина волны (λ), а на оси ординат – коэффициенты пропускания или отражения (табл. 2).

Таблица 2

Величина коэффициента отражения основных цветов

Спектральная зона Коэффициент отражения Длина волн, нм
Фиолетовая 0,12 400–450
Синяя 0,26 450–500
Зеленая 0,35 500–570
Желтая 0,17 570–590
Оранжевая 0,12 590–610
Красная 0,06 610–700

Ахроматические цвета отражают или пропускают в одинаковом количестве все излучения падающего на них белого света (они выражены прямыми линиями) (рис. 12).

Рис. 12. График хроматического и ахроматического излучений:

а – зеленая поверхность; б, в – ахроматические поверхности

Таким образом, ахроматические цветные поверхности неизбирательно и равномерно поглощают свет в отличие от хроматических цветов, являющихся результатом поглощения падающего света.

Для поглощения света в прозрачных телах установлен закон: при поглощении света тем или иным телом поглощается определенная доля падающего на тело монохроматического излучения независимо от силы этого излучения и от величины других излучений.

<< | >>
Источник: Т.А. Зайцева, Н.П. Милова, Т.А. Кравцова. Основы цветоведения. Учебное пособие. Владивосток, Издательство ВГУЭС - 2015. 2015
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме 2.1. Физическая природа света и цвета:

  1. Гл. 2. Природа равномерности и специфика физического и биологического времени
  2. 2.2. Основные характеристики цвета
  3. 1.1. Ахроматические цвета
  4. § 2. Природа физического времени и характер соотношения равномерности времени и закона сохранения энергии.
  5. Говоря о новой физической парадигме, мы использовали термины "торсионное поле", "физический вакуум" и прочее, поскольку рассматривали физическую сторону явления.
  6. 2.3 Физический капитал. Основной и оборотный капитал. Физический и моральный износ. Амортизация.
  7. КОНЕЦ СВЕТА
  8. Посланцы света
  9. МЫСЛЕ-СУЩНОСТИ УВЯЗЫВАЮТСЯ С ФОТОНАМИ СВЕТА
  10. ШАБЛОНЫ СВЕТА И РЕЗОНАНСА
  11. Башня Света (Экстренный метод)
  12. конец света -расчет
  13. Плотин: критика платоновского учения о творении мира и о природе. Природа как иррациональная энергия мировой души
  14. ВОСЬМИОБРАЗНЫЕ ПЕТЛИ СВЕТА И ЭНЕРГИИ