Lumină și culoare în mediu. Lumină și culoare: elementele de bază ale elementelor de bază. Lumină și culoare în natură

Posibilitatea descompunerii luminii a fost descoperită pentru prima dată de Isaac Newton. Un fascicul îngust de lumină, trecut de el printr-o prismă de sticlă, a fost refractat și a format o bandă multicoloră pe perete - spectrul.

Spectrul de culori poate fi împărțit în două părți. O parte include culori roșu, portocaliu, galben și galben-verde, cealaltă parte include verde, albastru, indigo și violet.

Lungimea de undă a razelor din spectrul vizibil este diferită - de la 380 la 760 mmk. Dincolo de partea vizibilă a spectrului se află partea invizibilă a acestuia. Părți ale spectrului cu o lungime de undă mai mare de 780 mmk numit infraroșu sau termic. Ele sunt ușor de detectat de un termometru instalat în această parte a spectrului. Părți ale spectrului cu o lungime de undă mai mică de 380 mmk se numesc ultraviolete (Fig. 1—vezi Anexa). Aceste raze sunt active și afectează negativ rezistența la lumină a unor pigmenți și stabilitatea filmelor de vopsea.

Orez. 1. Descompunerea spectrală a unui fascicul de culoare

Razele de lumină care emană de la diferite surse de lumină au o compoziție spectrală diferită și, prin urmare, diferă semnificativ în culoare. Lumina unui bec electric obișnuit este mai galbenă decât lumina soarelui, iar lumina unei lumânări cu stearina sau parafină sau a unei lămpi cu kerosen este mai galbenă decât lumina unui bec electric. Acest lucru se explică prin faptul că undele corespunzătoare culorii albastre predomină în spectrul unui fascicul de lumină de zi, iar undele de culoare roșie și portocalie predomină în spectrul unui fascicul de la un bec electric cu wolfram și mai ales cu filament de carbon. Prin urmare, același obiect poate căpăta o culoare diferită în funcție de sursa de lumină cu care este iluminat.

Ca urmare, culoarea camerei și a obiectelor din ea capătă diferite nuanțe de culoare sub iluminare naturală și artificială. Prin urmare, atunci când selectați compoziții colorate pentru pictură, este necesar să țineți cont de condițiile de iluminare în timpul funcționării.

Culoarea fiecărui obiect depinde de proprietățile sale fizice, adică de capacitatea de a reflecta, absorbi sau transmite razele de lumină. Prin urmare, razele de lumină care cad la suprafață sunt împărțite în reflectate, absorbite și transmise.

Corpurile care reflectă sau absorb aproape complet razele de lumină sunt percepute ca opace.

Corpurile care transmit o cantitate semnificativă de lumină sunt percepute ca transparente (sticlă).

Dacă o suprafață sau un corp reflectă sau transmite în aceeași măsură toate razele părții vizibile a spectrului, atunci o astfel de reflexie sau penetrare a fluxului luminos se numește neselectivă.

Deci, un obiect pare negru dacă absoarbe aproape toate razele spectrului în mod egal și alb dacă le reflectă complet.

Dacă privim obiectele prin sticlă incoloră, vom vedea adevărata lor culoare. Prin urmare, sticla incoloră transmite aproape complet toate razele de culoare ale spectrului, cu excepția unei cantități mici de lumină reflectată și absorbită, care constă și din toate razele de culoare ale spectrului.

Dacă înlocuim sticla incoloră cu albastru, atunci toate obiectele din spatele sticlei vor apărea albastre, deoarece sticla albastră transmite în principal razele albastre ale spectrului și absoarbe aproape complet razele altor culori.

Culoarea unui obiect opac depinde, de asemenea, de reflectarea și absorbția undelor de compoziție spectrală diferită de către acesta. Deci, un obiect pare albastru dacă reflectă doar razele albastre și absoarbe restul. Dacă un obiect reflectă roșu și absoarbe toate celelalte raze ale spectrului, el apare roșu.

O astfel de penetrare a razelor de culoare și absorbția lor de către obiecte se numește selectivă.

Tonuri de culoare acromatice și cromatice. După proprietățile lor de culoare, culorile care există în natură pot fi împărțite în două grupe: acromatice sau incolore și cromatice sau colorate.

Nuanțele acromatice includ alb, negru și o gamă de gri intermediare.

Grupul de tonuri de culoare cromatică este format din roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, violet și nenumărate culori intermediare.

Un fascicul de lumină de la obiectele pictate în culori acromatice este reflectat fără a suferi modificări vizibile. Prin urmare, aceste culori sunt percepute de noi doar ca albe sau negre cu o serie de nuanțe intermediare de gri.

Culoarea în acest caz depinde numai de capacitatea corpului de a absorbi sau de a reflecta toate razele spectrului. Cu cât un obiect reflectă mai multă lumină, cu atât este mai alb. Cu cât un obiect absoarbe mai multă lumină, cu atât pare mai negru.

În natură, nu există niciun material care să reflecte sau să absoarbă 100% din lumina care cade pe el, așa că nu există nici alb perfect, nici negru perfect. Cea mai albă culoare este pulberea de sulfat de bariu chimic pur, presată într-o țiglă, care reflectă 94% din lumina care cade pe ea. Albul de zinc este oarecum mai închis decât sulfatul de bariu, chiar mai închis decât albul de plumb, gipsul, albul litopon, hârtie de scris premium, creta, etc. Cea mai întunecată suprafață este catifea neagră, reflectând aproximativ 0,2% din lumină. Astfel, putem concluziona că culorile acromatice diferă unele de altele doar prin luminozitate.

Ochiul uman distinge aproximativ 300 de nuanțe de culori acromatice.

Culorile cromatice au trei proprietăți: nuanță, luminozitate și saturație.

Nuanța este o proprietate a culorii care permite ochiului uman să perceapă și să identifice roșu, galben, albastru și alte culori spectrale. Există mult mai multe tonuri de culoare decât există nume pentru ele. Gama principală, naturală, de tonuri de culoare este spectrul solar, în care tonurile de culoare sunt aranjate în așa fel încât trec treptat și continuu unele în altele; roșu prin portocaliu se transformă în galben, apoi prin verde deschis și verde închis în albastru, apoi în albastru și în final în violet.

Luminozitatea este capacitatea unei suprafețe colorate de a reflecta mai mult sau mai puțin razele de lumină incidente. Cu mai multă reflexie a luminii, culoarea suprafeței pare mai deschisă, cu mai puțin - mai întunecată. Această proprietate este comună tuturor culorilor, atât cromatice, cât și acromatice, astfel încât orice culoare poate fi comparată prin luminozitate. Pentru culoarea cromatică a oricărei lumini, este ușor să ridicați o culoare acromatică similară cu ea în luminozitate.

În scopuri practice, la determinarea luminozității, se folosește așa-numita scară de gri, care constă dintr-un set de colorații 1 de culori acromatice, trecând treptat de la cel mai negru, gri închis, gri și gri deschis la aproape alb. Aceste coloranti sunt lipite intre gaurile din carton, fiecare colorant este marcat cu coeficientul de reflexie al unei culori date. Scara se aplică pe suprafața studiată și, comparând-o cu colorarea, privită prin orificiile scalei, se determină luminozitatea.

Saturația unei culori cromatice este capacitatea sa de a-și menține tonul de culoare atunci când în compoziția sa sunt introduse diferite cantități de culoare acromatică gri, egale cu ea în luminozitate.

Saturația diferitelor tonuri de culoare nu este aceeași. Dacă orice culoare spectrală, să zicem galbenul, este amestecată cu gri deschis, egală cu ea în luminozitate, atunci saturația tonului de culoare va scădea oarecum, va deveni mai palidă sau mai puțin saturată. Adăugând în continuare gri deschis la galben, vom obține tonuri din ce în ce mai puțin saturate, iar cu o cantitate mare de gri, nuanța galbenă va deveni abia vizibilă.

Dacă trebuie să obțineți o culoare albastră mai puțin saturată, va trebui să introduceți o cantitate mai mare de gri, egală în lumină cu albastru decât în ​​experimentul cu galben, deoarece saturația albastrului spectral este mai mare decât galbenul spectral.

Puritatea culorii este modificarea luminozității culorii sub influența luminii mai mult sau mai puțin acromatice (de la negru la alb). Puritatea tonului de culoare este de mare importanță atunci când alegeți o culoare pentru vopsirea suprafețelor.

Amestecarea culorilor. Percepția culorilor pe care le vedem în jurul nostru este cauzată de acțiunea asupra ochiului a unui flux de culori complex, format din unde luminoase de diferite lungimi. Dar nu avem impresia de pestriță și multicolor, deoarece ochiul are proprietatea de a amesteca diverse culori.

Pentru a studia legile amestecării culorilor, aceștia folosesc dispozitive care fac posibilă amestecarea culorilor în diferite proporții.

Cu ajutorul a trei lumini de proiectie cu lămpi de putere suficientă și trei filtre de culoare - albastru, verde și roșu - se pot obține diverse culori amestecate. Pentru a face acest lucru, filtrele de lumină sunt instalate în fața lentilei fiecărei lămpi, iar fasciculele de culoare sunt direcționate către un ecran alb. La suprapunerea în perechi a fasciculelor de culoare pe aceeași zonă, se obțin trei culori diferite: combinația de albastru și verde dă o pată albastră, verde și roșu - galben, roșu și albastru - violet. Dacă, totuși, toate cele trei fascicule de culoare sunt direcționate către o zonă, astfel încât să se suprapună reciproc, atunci cu ajustarea corespunzătoare a intensității fasciculelor de lumină folosind diafragme sau filtre gri, puteți obține o pată albă.

Un dispozitiv simplu pentru amestecarea culorilor este o roată. Două cercuri de hârtie de culori diferite, dar de același diametru, tăiate de-a lungul razei, sunt introduse unul în celălalt. În acest caz, se formează un disc cu două culori, în care, prin deplasarea poziției reciproce a cercurilor, puteți modifica dimensiunea sectoarelor colorate. Discul asamblat este pus pe axa platanului și pus în mișcare. Din alternanța rapidă, culoarea celor două sectoare se îmbină într-unul singur, creând impresia unui cerc cu o singură culoare. În condiții de laborator, de obicei folosesc o placă turnantă cu un motor electric având cel puțin 2000 rpm.

Cu ajutorul unui turnant, puteți obține un amestec de mai multe tonuri de culoare, combinând în același timp numărul corespunzător de discuri multicolore

Amestecarea spațială a culorilor este utilizată pe scară largă. Culorile apropiate unele de altele, privite de la distanță, par să se îmbine și să ofere un ton de culoare amestecat.

Pictura monumentală mozaică se bazează pe principiul amestecării spațiale a culorilor, în care modelul este compus din particule mici individuale de minerale multicolore sau sticlă, dând culori amestecate la distanță. Pe același principiu, utilizarea desenelor multicolore rulante pe un fundal colorat etc., este construită în timpul lucrărilor de finisare.

Metodele enumerate de amestecare a culorilor sunt optice, deoarece culorile se adună sau se îmbină într-o culoare totală pe retina ochiului nostru. Acest tip de amestecare a culorilor se numește conjunctiv sau aditiv.

Dar nu întotdeauna la amestecarea a două culori cromatice se obține o culoare cromatică mixtă. În unele cazuri, dacă una dintre culorile cromatice este completată cu o altă culoare cromatică special selectată pentru aceasta și amestecată într-o proporție strict definită, se poate obține o culoare acromatică. În acest caz, dacă s-ar folosi culori cromatice care sunt apropiate ca puritate de culorile spectrale, s-ar obține o culoare albă sau gri deschis. Dacă proporționalitatea este încălcată în timpul amestecării, tonul de culoare se va dovedi a fi culoarea care a fost luată mai mult, iar saturația tonului va scădea.

Două culori cromatice care formează o culoare acromatică atunci când sunt amestecate într-o anumită proporție se numesc complementare. Amestecarea culorilor complementare nu poate produce niciodată un nou ton de culoare. În natură, există multe perechi de culori complementare, dar în scopuri practice, din perechile principale de culori complementare se creează o roată de culori de opt culori, în care culorile complementare sunt plasate la capete opuse ale aceluiași diametru (Fig. 2 - vezi Anexa).

Orez. 2. Roata de culori a culorilor complementare: 1 - interval mare, 2 - interval mediu, 3 - interval mic

În acest cerc, culoarea complementară roșu este verde-albăstrui, portocaliu este albastru, galben este albastru, galben-verde este violet. În orice pereche de culori complementare, una aparține întotdeauna grupului de tonuri calde, cealaltă grupului de tonuri reci.

Pe lângă amestecarea conjunctivă, există amestecarea subtractivă a culorilor, care constă în amestecarea mecanică a vopselelor direct pe paletă, compoziții de vopsea în recipiente sau aplicarea a două straturi transparente colorate unul peste altul (glazură).

La amestecarea mecanică a vopselelor, nu se obține adăugarea optică a razelor colorate pe retina ochiului, ci scăderea din fasciculul alb care ne luminează amestecul de culori, acele raze care sunt absorbite de particulele colorate ale vopselelor. Deci, de exemplu, atunci când un obiect pictat cu un amestec colorat de pigmenți albastru și galben (cadmiu albastru prusac și galben) este iluminat cu un fascicul de lumină albă, particulele albastre de albastru prusac vor absorbi razele roșii, portocalii și galbene, iar particulele galbene de cadmiu vor absorbi razele violete, albastre și albastre. Verzi și aproape de ele vor rămâne neabsorbite razele verzi-albăstrui și galben-verzui, care, reflectate de obiect, vor fi percepute de retina ochiului nostru.

Un exemplu de amestecare subtractivă a culorilor este un fascicul de lumină trecut prin trei pahare - galben, cyan și magenta, care sunt plasate unul după altul și direcționate către un ecran alb. În locurile în care două pahare se suprapun - violet și galben - obțineți o pată roșie, galben și albastru - verde, cyan și violet - albastru. Va apărea o pată neagră unde trei culori se suprapun simultan.

Cuantificarea culorilor. Nuanța, puritatea culorii și reflexia luminii sunt cuantificate.

Ton de culoare notat cu litera greacă X, este determinată de lungimea de undă și variază de la 380 la 780 mmk.

Gradul de diluare a culorii spectrale, sau puritatea culorii, este indicat prin literă R. O culoare spectrală pură are o puritate egală cu unu. Puritatea culorilor diluate este mai mică de unu. De exemplu, o culoare portocalie deschisă este definită de următoarele caracteristici digitale:

λ=600 mmk; R = 0,4.

În 1931, Comisia Internațională a revizuit și a aprobat un sistem de determinare grafică a culorii, care este și astăzi în vigoare. Acest sistem este construit în coordonate dreptunghiulare bazate pe trei culori primare - roșu, verde și albastru.

Pe fig. 3, A este prezentată diagrama internațională de culori, pe care este trasată o curbă de culori spectrale cu o lungime de undă de λ \u003d 400-700 mmk. În mijloc este alb. Pe lângă curba principală, pe grafic sunt trasate nouă curbe suplimentare, care determină puritatea fiecărei culori spectrale, care se stabilește prin trasarea unei linii drepte de la o culoare spectrală pură la alb. Liniile curbate suplimentare au denumiri digitale, care determină puritatea culorii. Prima curbă, situată la culoarea albă, are denumirea digitală 10. Aceasta înseamnă că puritatea culorii spectrale este de 10%. Ultima curbă suplimentară este numerotată 90, ceea ce înseamnă că puritatea culorilor spectrale situate pe această curbă este de 90%.

Graficul conține, de asemenea, culori magenta care sunt absente în spectru, care sunt rezultatul amestecării culorilor spectrale violet și roșu. Au o lungime de undă cu denumiri digitale care au o contur.

Pentru a determina o culoare a cărei caracteristică digitală este cunoscută (de exemplu, λ = 592 mmk, P\u003d 48%), găsim pe curba graficului o culoare care are o lungime de undă λ \u003d 592 mmk, trageți o linie dreaptă de la punctul găsit pe curbă până la punctul respectiv E, iar la intersecția dreptei cu curba suplimentară marcată 48, punem un punct, care determină culoarea care are aceste denumiri digitale.

Dacă știm valorile coeficienților de-a lungul axelor XȘi La, de exemplu de-a lungul axei X 0,3 și La 0,4, găsim valoarea de-a lungul abscisei K= 0,3 și de-a lungul axei y - K= 0,4. Stabilim că valorile indicate ale coeficienților corespund unei culori verde reci cu lungimea de undă λ = 520 mmkși puritatea culorii P = 30%.

Cu ajutorul graficului, este, de asemenea, posibil să se determine culori complementare reciproc, care sunt situate pe o linie dreaptă care intersectează întregul grafic și trece prin punct E. Să presupunem că este necesar să definim o culoare suplimentară la portocaliu cu o lungime de undă de λ=600 mmk. Desenarea unei linii dintr-un punct dat pe o curbă printr-un punct E, intersectează curba pe partea opusă. Intersecția va fi la 490, ceea ce înseamnă albastru închis cu o lungime de undă de λ = 490 mmk.

Pe fig. 3, A(vezi anexa) prezintă același grafic ca în fig. 3, dar realizat la culoare.

Orez. 3 Diagramă internațională de culori (alb-negru)

Orez. 3. Diagramă internațională de culori (culoare)

A treia cuantificare a culorii este reflectanța culorii luminii, care este indicată în mod convențional cu litera greacă ρ. Este întotdeauna mai mic de unu.Coeficienții de reflexie ai suprafețelor vopsite sau căptușite cu diverse materiale au un impact imens asupra iluminării încăperilor și sunt întotdeauna luați în considerare la proiectarea finisării clădirilor în diverse scopuri. Trebuie avut în vedere că odată cu creșterea purității culorii, coeficientul de reflexie scade și, invers, odată cu pierderea purității culorii și apropierea acesteia de alb, coeficientul de reflexie crește. Coeficientul de reflexie a luminii de către suprafețe și materiale depinde de culoarea acestora:

Suprafețe vopsite în culori (ρ, % ):

alb ...... 65-80

crema ...... 55-70

galben pai.55-70

galben ...... 45-60

verde închis ...... 10 - 30

albastru deschis ...... 20-50

albastru ...... 10-25

albastru închis ...... 5 - 15

negru ...... 3 - 10

Suprafețe furniruite ( ρ, % )

marmură albă ...... 80

caramida alba ...... 62

» galben ...... 45

» roșu ...... 20

gresie ...... 10-15

asfalt ...... 8-12

Anumite tipuri de materiale ( ρ, % ):

alb de zinc pur ...... 76

lithopon pur ...... 75

hârtie ușor gălbuie ...... 67

var stins ...... 66,5

Suprafețe acoperite cu tapet ρ, % ):

gri deschis, nisip, galben, roz, albastru pal ..... 45-65

întuneric diverse culori...... 45

La vopsirea și acoperirea suprafețelor se folosesc de obicei culori care reflectă lumina în următoarele procente: pe tavane - 70-85, pe pereți (partea superioară) - 60-80, pe panouri - 50-65; culoarea mobilierului și echipamentelor - 50-65; sexe - 30-50. Acoperirile mate ale placajului cu reflectare difuză (difuzată) a luminii creează condiții pentru cea mai uniformă (fără strălucire) iluminare, care asigură condiții normale pentru organele vizuale.

1 Vykras numit zone mici colorate care servesc drept mostre

Lumina vizibilă este doar o mică parte a spectrului electromagnetic. Pe lângă acesta, acest spectru include radio și microunde, radiații infraroșii și ultraviolete, precum și raze X și raze gamma. Și doar spectrul vizibil este captat de ochii noștri, doar noi îl interpretăm ca culori!

În realitate, culoarea albastră diferă de, de exemplu, roșu doar prin frecvența oscilațiilor undelor electromagnetice. În același timp, undele radio sunt prea scăzute pentru ca noi să le vedem, iar razele gamma sunt prea mari. A înțeles elementele de bază. Și acum permiteți-mi să vă aduc în atenție fapte curioase despre lumină și diverse culori și nuanțe din natură.

Spectrul de lumină vizibilă

Trecând printr-o prismă, lumina albă „se desparte” și formează un spectru

De fapt, lumina este o energie invizibilă care călătorește prin spațiu cu o viteză extraordinară - 300 de mii de kilometri pe secundă. Pentru ca noi să-l vedem, lumina trebuie să treacă prin cele mai mici particule de praf, fum sau vapori de apă (nori sau ceață). În plus, vederea noastră poate capta razele de lumină dacă acestea cad pe orice obiect solid (pe haine, un perete, un copac sau chiar Luna), reflectă din el și cad pe retină.

Isaac Newton a observat mai întâi că atunci când o rază de lumină trece printr-o prismă, aceasta se refractă, formând un spectru de culori care sunt întotdeauna aranjate în aceeași ordine: de la roșu la violet.

Retina ochiului nostru este formată din două tipuri de celule sensibile la lumină numite bastonașe și conuri. Tijele sunt responsabile pentru detectarea intensității și luminozității luminii, în timp ce conurile percep culoarea și claritatea. Conurile, la rândul lor, sunt împărțite în trei tipuri. Fiecare dintre ele are o sensibilitate maximă la partea roșie, verde sau albastră a spectrului. Aceste culori sunt considerate primare; iar când sunt combinate, se formează altele secundare, precum galben, albastru sau violet. După un principiu similar, formarea a mii de alte nuanțe pe care le vedem zilnic.

Lumina si intuneric

Lumina și întunericul sunt inseparabile

La sfârșitul secolului al XVIII-lea, omul de știință german Johann Wolfgang von Goethe a aflat că dacă te uiți printr-o prismă la un obiect întunecat situat pe un fundal deschis, atunci se va observa o strălucire colorată în jurul lui. Jumătatea sa dreaptă reprezintă tranzițiile dintre culorile alb, galben, roșu și negru, jumătatea stângă - între albastru, cyan, alb și negru. Când aceste două secțiuni sunt suprapuse una peste alta, se formează un spectru inversat.

Culoarea este un contrast între întuneric și lumină. Pe de o parte a spectrului observăm nuanțe calde (galben și roșu, care se transformă în alb și negru), pe de altă parte, dimpotrivă, cele reci (albastru și albastru, trecând mai întâi în alb și apoi în negru).

Probabil ați observat de mai multe ori că soarele care coboară sub orizont este vopsit într-o nuanță roșiatică, iar culoarea cerului se schimbă de la albastru la portocaliu. Aceste schimbări se datorează faptului că, atunci când lumina noastră este joasă deasupra orizontului, razele sale trec prin straturile atmosferice mai dense. Când lumina strălucitoare este estompată prin trecerea printr-un mediu cu densitate optică mare, o percepem ca fiind roșie.

Dacă te uiți în direcția opusă, vei observa că cerul albastru devine albastru închis sau chiar violet. Aceste tonuri în raport cu roșu sunt la capătul opus al spectrului.

umbre colorate

De fapt, toate umbrele sunt la fel - gri!

Dacă te uiți la o fereastră pentru câteva secunde în timpul zilei și apoi închizi ochii, vei vedea pentru scurt timp imaginea ei negativă - un cadru deschis și un mijloc întunecat. Cu alte obiecte colorate puternic luminate, lucrurile sunt similare. Fiecare culoare are propria sa nuanță „negativă”: roșu este cyan, verde este magenta și albastru este galben. Când închizi ochii, în loc de lumină, în fața lor „apare” întunericul. Imaginea ulterioară a imaginilor pe care le-ați văzut rămâne, dar culorile sunt inversate.

Dacă două surse de lumină diferite care sunt aproape una de cealaltă sunt îndreptate către vază, aceasta va arunca două umbre. Dacă o sursă emite albastru, umbra din ea va apărea și albastră, iar cealaltă galbenă. De fapt, ambele umbre sunt la fel, gri. Faptul că ni se par diferite este o consecință a unei iluzii optice.

Ce culoare sunt de fapt obiectele?

Obiectele nu au o caracteristică atât de constantă precum culoarea

Culoarea obiectelor pe care le vedem este determinată de condițiile de iluminare. Să presupunem că ai un tricou verde. Cel puțin la lumina zilei ți se pare verde. Dar ce se întâmplă dacă, de exemplu, intri într-o cameră cu iluminare roșie? Ce culoare va avea atunci? S-ar părea că atunci când roșul și verdele se îmbină, se obține galben, dar în acest caz este necesară o clarificare. Avem iluminare roșie și vopsea verde pe tricoul tău. Este amuzant, dar colorantul verde este produsul amestecării pigmentului albastru cu galben. Nu reflectă roșu. Prin urmare, tricoul tău va apărea negru!Într-o cameră neluminată, privind-o, vei vedea și negru. În principiu, întreaga cameră ți se va părea neagră pentru că obiectele din ea nu sunt iluminate.

Să trecem la un alt exemplu. Pentru a începe, încercați să răspundeți la întrebarea: „Ce culoare are de fapt o banană?”. S-ar părea că întrebarea nu poate fi mai ușor de imaginat. Dar luați în considerare că atunci când o banană este iluminată cu lumină albă, care include toate culorile spectrului pe care le putem vedea, vedeți galbenul pur și simplu pentru că este reflectat, în timp ce toate celelalte nuanțe sunt absorbite de suprafața fructului. Adică o banană poate avea orice culoare, dar cu siguranță nu galbenă. Mai mult decât atât, pur teoretic, banana este albastră, pentru că această culoare este „opusul” galbenului!

Este greu de realizat că obiectele, de fapt, nu au o caracteristică precum culoarea. Și toată varietatea de nuanțe pe care le observăm este doar o interpretare a radiațiilor electromagnetice de către creierul nostru.

Rozul nu există!

Culorile primare alternează cu secundare

Uită-te la roata de culori. Veți vedea că culorile secundare din el alternează cu cele primare. Mai mult, orice nuanță suplimentară se formează prin amestecarea culorilor primare adiacente acesteia. Galbenul este rezultatul fuziunii dintre roșu și verde, cyan este verde plus albastru, iar roz este albastru plus roșu.

În același timp, rozul lipsește din curcubeu! Stii de ce? Faptul este că pur și simplu nu există în natură! Există galben, există albastru, dar nu există roz, deoarece culorile roșu și albastru sunt situate la capetele opuse ale spectrului pe care îl vedem. Prin urmare, ele nu se pot intersecta. Culoarea roz este personificarea a tot ceea ce nu putem vedea în această lume.

Vantablack

Incredibil, acest obiect negru este de fapt voluminos!

Fetele știu că purtarea negru le ajută să arate mai subțiri și adaugă eleganță și rafinament aspectului lor. Dar ați auzit de vantablack, substanța nanotub de carbon care este cea mai neagră substanță cunoscută de știință? Poate suna ciudat, dar vantablack este aproape imposibil de văzut, deoarece nu absoarbe mai mult de 0,035% din lumina care cade pe el.

Oamenii de știință englezi au creat Vantablack în iulie 2014. Această substanță are multe aplicații potențiale. Așadar, intenționează să-l folosească pentru a crea telescoape ultra-sensibile sau avioane stealth. Vantablack este, de asemenea, de interes pentru sculptorul Anish Kapoor, care crede că această substanță va arăta foarte impresionant dacă este folosită ca vopsea pentru a descrie spațiul exterior fără fund.

Oamenii văd nuanțele diferit

Persoanele daltoniste pot vedea roșul ca albastru sau verde.

Știai că rochia roșie de acolo pe fata aceea drăguță poate părea albastră pentru cineva sau, de exemplu, verde? Și care are dreptate?

Există milioane de oameni în lume care văd lumea în culori diferite din cauza unei boli numite daltonism. Unii daltonişti nu pot vedea roşu, alţii albastru sau verde.

Culori interzise

Mă întreb de ce Belarus și Ucraina au folosit combinații de culori interzise pentru a-și crea steaguri? :)

Culorile roșu, galben, verde și albastru în diferite combinații vor ajuta la descrierea tuturor celorlalte nuanțe ale spectrului vizibil. De exemplu, violetul poate fi numit roșu-albastru, verde deschis - galben-verde, portocaliu - roșu-galben și turcoaz - verde-albastru. Dar cum ai numi o culoare roșu-verde sau albastru-galben, doar că nu este amestecată, ci constând din două tonuri în același timp, compensându-se reciproc în ochii noștri? Probabil că nu, pentru că astfel de nuanțe pur și simplu nu există. Apropo, ele sunt numite și „interzise”.

Cum percepem culorile? Conurile din retina noastră disting între tonurile roșii, verzi și albastre pe baza lungimii de undă, care în unele cazuri se pot suprapune. Adică, atunci când undele „verzi” sunt suprapuse peste cele „roșii”, o persoană poate vedea fie galben, fie verde, fie roșu. Totul este determinat de mici diferențe de lungime de undă. Dar o culoare nu poate fi atât verde, cât și roșu, sau, de exemplu, albastru și galben.

În 1983, oamenii de știință englezi Hewitt Crane și Thomas Piantanida au făcut ceea ce parea imposibil! După sute de încercări eșuate, au reușit să recreeze aceleași culori fără nume. Oamenii de știință au realizat imagini care constau în alternarea dungi roșii și verzi (precum și galben și albastru).

Cum văd animalele în natură

Câinii nu văd roșu

Probabil ați auzit că toți câinii sunt daltonici. Dar această afirmație nu este în întregime corectă. Există trei tipuri de conuri în retina umană, dar câinii au unul mai puțin. Prin urmare, în lumea pe care o văd, nu există loc pentru roșu.

Corpul uman emite lumină

Corpul uman chiar strălucește, deși foarte slab

Oamenii de știință de la Universitatea din Kyoto au descoperit că oamenii emit lumină. Adevărat, este de 1000 de ori mai puțin puternic decât cel pe care îl putem vedea cu ochiul liber. Ei atribuie acest lucru prezenței unor produse secundare ale metabolismului nostru - radicali liberi care emit energie. De asemenea, cercetătorii au concluzionat că vârful strălucirii umane are loc în jurul orei 16-00.

Chiar și oamenii cu o imaginație foarte bogată nu își pot imagina nicio culoare „inexistentă”. Și sunt incredibil de multe dintre ele, pentru că vedem doar o sută de miimi din spectru. Sperăm că acum aveți la ce să vă gândiți înainte de a merge la culcare!

Categoria K: Lucrări de pictură

Lumină și culoare în natură

Posibilitatea descompunerii luminii a fost descoperită pentru prima dată de Isaac Newton. Un fascicul îngust de lumină, trecut de el printr-o prismă de sticlă, a fost refractat și a format o bandă multicoloră pe perete - un spectru.

Spectrul de culori poate fi împărțit în două părți. O parte include culori roșu, portocaliu, galben și galben-verde, iar cealaltă parte include verde, albastru, indigo și violet.

Lungimea de undă a razelor din spectrul vizibil este diferită și se află aproximativ în intervalul de la 380 la 760 nm (mmk). Dincolo de partea vizibilă a spectrului se află partea sa invizibilă. Părțile spectrului cu o lungime de undă mai mare de 780 nm se numesc infraroșu sau termic. Ele sunt ușor de detectat de un termometru instalat în această parte a spectrului. Părțile spectrului cu o lungime de undă mai mică de 380 nm se numesc ultraviolete. Aceste raze sunt active chimic; ele distrug pigmenții care nu sunt rezistenti la lumină și accelerează îmbătrânirea peliculelor de vopsea.

Razele de lumină care emană de la diferite surse de lumină au o compoziție spectrală diferită și, prin urmare, diferă semnificativ în culoare. De exemplu, lumina unui bec electric obișnuit este mai galbenă decât lumina soarelui. Acest lucru se explică prin faptul că undele corespunzătoare culorii albastre predomină în spectrul unui fascicul de lumină naturală, în timp ce undele de culoare roșie și portocalie predomină în spectrul unui bec electric cu wolfram și mai ales cu filament de carbon. Prin urmare, același obiect poate căpăta o culoare diferită în funcție de sursa de lumină cu care este iluminat.

Ca urmare, colorarea camerei și a obiectelor din ea este percepută de noi în lumină naturală și artificială cu diferite nuanțe de culoare.

Prin urmare, atunci când selectați compoziții colorate pentru pictură, este necesar să țineți cont de condițiile de iluminare în timpul funcționării.

Culoarea fiecărui obiect depinde de proprietățile sale fizice, adică de capacitatea de a reflecta, absorbi sau transmite razele de lumină. Razele de lumină care cad la suprafață sunt împărțite în reflectate, absorbite și transmise.

Corpurile care reflectă sau absorb aproape complet razele de lumină sunt percepute de noi ca opace, iar corpurile care transmit o cantitate semnificativă de lumină sunt percepute ca transparente (sticlă).

Dacă o suprafață sau un corp reflectă sau transmite în aceeași măsură toate razele părții vizibile a spectrului, atunci o astfel de reflectare sau transmitere a fluxului luminos se numește neselectivă.

Astfel, un obiect apare negru dacă absoarbe aproape toate razele spectrului în mod egal și alb dacă reflectă aproape toate razele spectrului în mod egal.

Dacă privim obiectele prin sticlă incoloră, culoarea lor va rămâne aceeași pentru noi. Prin urmare, sticla incoloră transmite aproape complet toate razele de culoare ale spectrului, cu excepția unei cantități mici de lumină reflectată și absorbită, care constă și din toate razele de culoare ale spectrului.

Daca inlocuim sticla incolora cu albastra, atunci toate obiectele din spatele sticlei vor aparea albastre (sticla albastra transmite in principal doar razele albastre ale spectrului, absorbind aproape in totalitate razele altor culori).

Culoarea obiectelor opace depinde, de asemenea, de reflexia și absorbția undelor de compoziție spectrală diferită de către suprafață. Deci, un obiect pare albastru dacă reflectă doar razele albastre și absoarbe restul; dacă obiectul reflectă roșu și absoarbe toate celelalte raze ale spectrului, este perceput ca roșu etc.

O astfel de transmisie și absorbție a razelor de către obiecte se numește selectivă.

Tonuri acromatice și cromatice. După proprietățile lor de culoare, culorile care există în natură pot fi împărțite în două grupe: acromatice sau incolore și cromatice sau colorate.

Tonurile acromatice includ alb, negru și o gamă de tonuri intermediare de gri.

Grupul de tonuri cromatice de culoare este format din rosu, portocaliu, galben, verde, violet si nenumarate culori intermediare.

Un fascicul de lumină de la obiectele pictate în tonuri acromatice este reflectat fără a suferi modificări vizibile. Prin urmare, aceste tonuri sunt percepute de noi doar ca albe sau negre cu o serie de nuanțe intermediare de gri, care în acest caz depind doar de capacitatea corpului de a absorbi sau de a reflecta toate razele spectrului. Cu cât un obiect reflectă mai multă lumină, cu atât apare mai alb și cu cât un obiect absoarbe mai multă lumină, cu atât apare mai negru.

În natură, nu există niciun material care să reflecte sau să absoarbă toată lumina care cade pe el, așa că nu există nici alb perfect, nici negru perfect. Cel mai alb ton are o pulbere de sulfat de bariu chimic pur presată într-o țiglă, care reflectă 94% din lumina care cade pe ea; albul de zinc este ceva mai inchis decat sulfatul de bariu, albul de plumb este si mai inchis si mai departe, pe masura ce albul scade, sunt localizate: gips, alb litoponic, hartie de scris premium, creta, etc. Cea mai inchisa suprafata este catifea neagra, reflectand aproximativ 0,2% din lumina. Astfel, tonurile acromatice diferă unele de altele doar prin luminozitate. Ochiul uman distinge aproximativ 300 de nuanțe acromatice.

Culorile cromatice au trei proprietăți: nuanță, luminozitate și saturație.

Tonul de culoare este o proprietate a culorii care permite ochiului uman să perceapă și să determine roșu, galben, albastru și alte culori spectrale. Este determinată de lungimea de undă. Există mult mai multe tonuri de culoare decât există nume pentru ele.

Gama principală, naturală, de tonuri de culoare este spectrul solar, în care tonurile de culoare sunt aranjate în așa fel încât trec treptat și continuu unele în altele; roșu prin portocaliu se transformă în galben, apoi prin verde deschis și verde închis - în albastru, apoi în albastru și în final în violet.

Luminozitatea este proprietatea unei suprafețe colorate de a reflecta mai mult sau mai puțin razele de lumină incidente. Cu o reflectare mai mare a luminii, percepem culoarea suprafeței ca lumină, cu una mai mică - ca întunecată. Această proprietate este comună tuturor tonurilor, atât cromatice, cât și acromatice, astfel încât orice tonuri pot fi comparate prin luminozitate. Pentru culoarea cromatică a oricărei lumini, este ușor să captezi un ton acromatic similar cu acesta în luminozitate.

În scopuri practice, la determinarea luminozității, se utilizează așa-numita scară de gri, care constă dintr-un set de colorații de tonuri acromatice, trecând treptat de la cele mai negre, gri închis, gri și gri deschis la aproape alb. Aceste coloranti sunt lipite intre orificiile din carton, pe fiecare colorare este indicat coeficientul de reflexie al unui ton dat. Scara se aplică pe suprafața studiată și, comparând-o cu vopseaua văzută prin orificiile scalei, se determină lejeritatea.

Saturația unei culori cromatice este gradul în care această culoare diferă de un gri acromatic egal cu acesta în luminozitate.

Această proprietate a culorilor cromatice poate fi reprezentată mai clar adăugând la o culoare spectrală, de exemplu galben, un pic de gri egal cu ea în luminozitate. În acest caz, tonul de culoare nu se va schimba, deoarece tonul acromatic adăugat nu are un ton de culoare, iar luminozitatea tonului de culoare nu se va schimba, deoarece griul adăugat este egal cu acesta în luminozitate. Dar culoarea galbenă rezultată va fi vizibil diferită de cea originală - va deveni gri, va deveni mai puțin galbenă. Continuând să adăugați mai mult gri la galben, se obțin o serie de nuanțe galbene intermediare, din ce în ce mai gri, până când galbenul abia se observă. Astfel, atunci când griul este adăugat la galben, saturația de galben este redusă continuu la minimum posibil.

Extrem de saturate și, prin urmare, pure, sunt culorile spectrului. Culorile cromatice rămase sunt mai saturate, cu atât mai pure și mai apropiate de cele spectrale.

Reducerea saturației tonurilor de culoare se realizează prin adăugarea nu numai a unui ton de gri, ci și a oricărui ton acromatic - de la negru la alb. Când se adaugă negru, se obțin tonuri de verde închis, albastru închis, maro și alb - roz, verde pal, albastru deschis. Odată cu adăugarea treptată de alb, împreună cu o scădere a saturației, luminozitatea crește.

Amestecarea culorilor. Percepția culorilor pe care le vedem în jurul nostru este cauzată de acțiunea asupra ochiului a unui flux de culori complex, format din unde luminoase de diferite lungimi. Dar impresia de pestriță și multicolor nu este creată, deoarece ochiul are proprietatea de a amesteca diferite culori.

Pentru a studia legile amestecării culorilor, aceștia folosesc dispozitive și tehnici care fac posibilă amestecarea culorilor în diferite proporții.

Cu ajutorul a trei lumini de proiectie cu lămpi de putere suficientă și trei filtre de culoare - albastru, verde și roșu - se pot obține diverse culori amestecate. Pentru a face acest lucru, filtrele de lumină sunt instalate în fața lentilei fiecărei lămpi, iar fasciculele de culoare sunt direcționate către un ecran alb. La suprapunerea în perechi a fasciculelor de culoare pe aceeași zonă, se obțin trei culori diferite: o combinație de albastru și verde dă o pată albastră, verde și roșu - galben, roșu și albastru - violet. În centru, unde se suprapun toate cele trei fascicule de culoare, cu reglarea corespunzătoare a intensității fasciculelor de lumină folosind diafragme sau filtre gri, puteți obține o pată albă.

Un dispozitiv simplu pentru amestecarea culorilor este o roată. Două cercuri de hârtie de culori diferite, crestate de-a lungul razei și având același diametru, sunt introduse unul în celălalt. În acest caz, se formează un disc cu două culori, în care, prin mișcarea cercurilor, puteți modifica dimensiunea sectoarelor colorate. Discul asamblat este pus pe axa platanului și pus în mișcare. Din alternanța rapidă, culoarea celor două sectoare se contopește într-unul singur. Se pare că cercul este de o singură culoare. În condiții de laborator, se folosește de obicei o placă turnantă cu motor electric cu o viteză de rotație de cel puțin 2000 rpm.

Cu placa turnantă, puteți amesteca mai multe culori combinând numărul adecvat de discuri multicolore în același timp.

În practică, amestecarea spațială a culorilor este utilizată pe scară largă, care se bazează pe obținerea unui efect vizual ca urmare a amestecării a două sau mai multe culori situate aproape una de alta și privite de la o distanță suficient de mare.

Pe principiul amestecării spațiale a culorilor, utilizarea în lucrările de finisare a rulării modelelor multicolore pe un fundal colorat, stropire etc.

Metodele descrise de amestecare a culorilor sunt optice, deoarece culorile se adună sau se îmbină într-o singură culoare totală pe retina ochiului nostru. Acest tip de amestecare se numește conjunctiv sau aditiv.

Dar nu întotdeauna la amestecarea a două culori cromatice se obține o culoare cromatică mixtă. În unele cazuri, dacă una dintre culorile cromatice este completată cu o altă culoare cromatică special selectată pentru aceasta și amestecată într-o proporție strict definită, se poate obține un ton acromatic. Dacă în acest caz s-au folosit culori cromatice care sunt apropiate ca puritate de culorile spectrale, noua culoare rezultată va fi albă sau gri deschis. Dacă proporționalitatea este încălcată în timpul amestecării, tonul de culoare se va dovedi a fi culoarea care a fost luată mai mult, iar saturația tonului va scădea.

Două culori cromatice care formează un ton acromatic atunci când sunt amestecate într-o anumită proporție se numesc culori complementare. Amestecarea culorilor complementare nu poate produce niciodată un nou ton de culoare. În natură, există multe perechi de culori complementare, dar în scopuri practice, o roată de culori de opt culori este creată din perechile de bază de culori complementare, în care culorile complementare sunt plasate la capete opuse ale aceluiași diametru.

În acest cerc, roșul corespunde unui verde-albăstrui suplimentar, portocaliu - albastru, galben - albastru, galben-verde - violet. Trebuie remarcat faptul că în orice pereche de culori complementare, una aparține întotdeauna grupului cald, iar cealaltă grupului rece.

În funcție de intervalul în care sunt situate tonurile de culoare, combinațiile lor capătă o armonie mai mare sau mai mică. Cele mai armonioase tonuri de culoare sunt situate în intervale mari și mici, cele mai puțin - în intervale medii (1/4 din cerc).

Pe lângă conjunctiv, există un amestec subtractiv, sau mecanic, de culori. Acest tip de amestecare, spre deosebire de cea optică, constă în amestecarea mecanică a vopselelor direct pe paletă, a compozițiilor de vopsea - în recipiente, sau în aplicarea a două straturi transparente colorate unul peste altul (glazură).

La amestecarea mecanică a vopselelor, nu se obține adaosul optic de raze colorate pe retina ochiului, ci, dimpotrivă, scăderea din fasciculul alb care iluminează amestecul nostru de culori, acele raze care sunt absorbite de particulele colorate ale vopselelor. Deci, atunci când un fascicul alb de lumină luminează un obiect pictat cu un amestec colorat de pigmenți albastru și galben, de exemplu, albastru prusac și cadmiu galben, particulele albastre de albastru prusac vor absorbi razele roșii, portocalii și galbene, iar particulele galbene de cadmiu vor absorbi violet, albastru și albastru. Verzi și aproape de ele vor rămâne neabsorbite razele verzi-albăstrui și galben-verzui, care, reflectate de obiect, vor fi percepute de retina ochiului nostru.

Un exemplu de amestecare subtractivă a culorilor este un fascicul de lumină trecut prin trei pahare - galben, cyan și magenta - plasate unul după altul și direcționat către un ecran alb. În locurile în care două pahare se suprapun - violet și galben - obțineți o pată roșie, galben și albastru - verde, cyan și violet - albastru. În locurile în care trei culori se suprapun simultan, va apărea o pată neagră.

Cuantificarea culorilor. Nuanța, puritatea culorii și reflexia luminii sunt cuantificate.

Tonul de culoare este determinat de lungimea de undă și variază de la 380 la 780 nm. În mod convențional, tonul de culoare este notat cu litera greacă k (lambda).

O astfel de definiție a culorii poate fi reprezentată grafic sub forma unei diagrame, la un moment dat construită de Isaac Newton. Diagrama este un cerc de-a lungul căruia culorile primare ale spectrului sunt situate în secvența spectrală. Cercul se închide cu o culoare mixtă roșu-violet (magenta). Un ton alb cu P = 0,0 este plasat în centrul cercului. De la centru la cercul principal, cinci cercuri concentrice sunt situate la o distanță egală cu semne care indică puritatea culorilor spectrale - 0,2; 0,4; 0,6; 0,8. De-a lungul razelor care merg de la centru la partea cercului care denotă una sau alta culoare spectrală, este situată aceeași culoare spectrală, dar cu puritate diferită de la alb la pur spectral. Pe fig. 55, punctul indică locația pe diagramă de culoare portocalie deschisă cu o lungime de undă de k = 600 nm și o puritate a culorii de P = 0,4.

În prezent, există un sistem grafic de definire a culorilor construit în coordonate dreptunghiulare bazat pe trei culori primare - roșu, verde și albastru.

Orez. 1. Schema roții culorilor

A treia cuantificare a culorii este reflectanța culorii a luminii, care este desemnată în mod convențional cu litera greacă g (rho). Este întotdeauna mai puțin de unu. Coeficienții de reflexie ai suprafețelor vopsite sau căptușite cu diverse materiale au un impact uriaș asupra iluminării încăperilor și sunt întotdeauna luați în considerare la proiectarea finisării clădirilor în diverse scopuri. Odată cu creșterea purității culorii, reflectanța scade și invers, cu o pierdere a purității culorii! iar pe măsură ce se apropie de alb, reflectanța crește.

Instalatorii de interior trebuie să cunoască coeficienții de reflexie a luminii ai diferitelor materiale utilizate în vopsire, tapet și placarea suprafețelor.

La vopsirea și fațarea suprafețelor se folosesc culori care reflectă lumina în următoarele procente: tavane - 70-85; pereți (partea superioară) -60-80; pereți (panouri) -50-65; mobilier si utilaje - 50-65; etaje - 30-50. În același timp, culorile mate și placarea cu reflectare difuză (difuzată) a luminii creează condiții pentru cea mai uniformă (fără strălucire) iluminare, care asigură condiții normale pentru organele vizuale.

- Lumină și culoare în natură

Faptul că culoarea este o undă electromagnetică percepută de ochiul uman și de partea vizibilă a spectrului, I. Newton descrise în Optică. În ciuda faptului că cu mult înainte de aceasta, filozoful și naturalistul englez Roger Bacon a observat și spectrul optic într-un pahar cu apă, prima explicație a radiațiilor vizibile a fost dată de I. Newton. Încercări similare de a studia culoarea au fost efectuate puțin mai târziu. Johann Goethe în lucrarea „Teoria florilor”, în secolul al XVIII-lea, în Rusia, M. V. Lomonosov.

I. Newton a reușit să descompună lumina albă în culorile spectrului, ceea ce a fost primul progres semnificativ în studiul culorii.

Principala condiție prealabilă pentru descoperirea spectrului de către oamenii de știință a fost dorința de a îmbunătăți lentilele pentru telescoape: principalul dezavantaj al imaginilor telescopice a fost prezența marginilor de culoare irizată.

În 1666, la Cambridge, a făcut un experiment cu privire la descompunerea culorii albe de către o prismă: un fascicul de lumină a pătruns într-o cameră întunecată printr-o mică gaură rotundă într-un obloane, iar în calea ei a apărut o prismă triedrică de sticlă, un fascicul de lumină în care refractat. Pe ecranul din spatele prismei a apărut o bandă multicoloră, numită mai târziu spectru. El a stabilit că un fascicul de lumină albă de zi este alcătuit din raze de diferite culori și anume: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru (cian), indigo și violet intens.

Newton I. Optica sau un tratat despre reflexii, refracții, îndoiri și culori ale luminii. - M.: Editura de stat de literatură tehnică și teoretică, 1954.

El a explicat că amestecul lor este principalul motiv pentru varietatea armoniilor de culoare, bogăția culorilor naturii.

De asemenea, a descoperit că un fascicul colorat, reflectat și refractat de un număr infinit de ori, rămâne aceeași culoare, ceea ce înseamnă că culoarea este o anumită caracteristică stabilă. De asemenea, a observat că atunci când se adaugă lumină albă unui fascicul colorat, aceasta devine mai complexă, drept urmare culoarea este rarefiată și slăbește până când dispare complet, cu formarea de gri sau alb. Astfel, cu cât culoarea este mai complexă, cu atât este mai puțin plină și mai intensă.

I. Newton a mai stabilit că este posibil, dimpotrivă, prin amestecarea celor șapte culori ale spectrului, să se obțină din nou alb. Pentru a face acest lucru, a plasat o lentilă biconvexă în calea unui fascicul colorat (spectru) descompus de o prismă, care din nou suprapune diferite culori una peste alta; convergând, ele formează o pată albă pe ecran. Dacă, pe de altă parte, în fața lentilei este plasată o bandă opacă îngustă (în calea razelor colorate) pentru a întârzia orice parte a spectrului, atunci pata de pe ecran va deveni colorată.

Omul de știință a determinat și indicele de refracție al razelor de diferite culori. În acest scop, a fost tăiată o gaură în ecran; prin deplasarea ecranului, era posibil să se elibereze prin orificiu un fascicul îngust de raze de o culoare sau alta. Un astfel de fascicul selectat, refractat în a doua prismă, nu a mai fost întins într-o bandă: corespunde unui anumit indice de refracție, a cărui valoare depinde de culoarea fasciculului selectat. Dependența indicelui de refracție de culoare se numește „dispersie de culoare” (din latină dispergo - eu împrăștie).

Studiind natura luminii și a culorii, Newton a ajuns la concluzia că culorile permanente ale corpurilor naturale apar datorită faptului că unele corpuri reflectă anumite tipuri de raze, în timp ce alte corpuri reflectă alte tipuri mai abundent decât altele. Pulberile colorate, după cum a observat Newoton, suprimă și rețin în sine o parte foarte semnificativă a luminii cu care sunt iluminate. Și devin colorate, reflectând cel mai abundent lumina propriei lor colorări 2 . Newton I. Optica sau un tratat despre bătălii, refracții, îndoiri și culori ale luminii. - M.: Editura de stat de literatură tehnică și teoretică, 1954. - 367 p.

Trebuie spus că, în ciuda cercetărilor ulterioare, această teorie (teoria corpusculară a luminii) nu poate fi considerată incorectă, deoarece culoarea poate fi într-adevăr considerată ca un flux de fotoni - particule elementare fără masă care se mișcă cu viteza luminii și au o sarcină electrică egală cu zero. Un foton ca particulă cuantică este caracterizat de dualitatea undă-particulă, adică de manifestarea atât a proprietăților unei particule, cât și a unei unde. Nu se poate numi pe I. Newton un oponent al teoriei undelor: el nu a respins această idee. Newton a făcut o analogie între culoare și sunet, crezând că ambele fenomene sunt de natură similară, ceea ce probabil a anticipat descoperirea naturii electromagnetice a sunetului și a luminii. „Asemenea sunetului unui clopoțel, al unei coarde muzicale sau al altor corpuri care sună, nu există altceva decât o mișcare oscilantă și nimic altceva decât această mișcare se propagă în aer dintr-un obiect... în acesta din urmă, senzațiile acestor mișcări apar sub formă de flori.”

Pe de altă parte, într-un tratat prezentat Societății Regale în 1675, el scrie că lumina nu poate fi doar vibrații ale eterului, deoarece atunci, de exemplu, se poate propaga de-a lungul unui tub curbat, așa cum face sunetul. Dar el sugerează, de asemenea, că propagarea luminii excită vibrații în eter, ceea ce dă naștere la difracție și alte efecte de undă.

În secolul al XVIII-lea în Rusia, M. V. Lomonosov investigând problemele fenomenelor de culoare și face o serie de descoperiri importante care nu sunt cunoscute pe scară largă. El a descoperit că lumina este, parcă, trei eteri, care curg din soare și corpuri luminoase ca un râu. Eteri au trei tipuri de mișcare, pe care le-a numit neîncetat, tremurător și urât. Fluxurile de eter sunt compuse din trei tipuri de particule de dimensiuni diferite. Dintre acestea, particulele de sare alcătuiesc eter roșu, mercur - galben, sulf - albastru. Culorile rămase sunt formate prin amestecarea roșu, galben și albastru. Particulele eterice aderă la particulele adecvate de pe suprafața obiectelor și le fac să vibreze cu intensitate diferită. O parte din mișcare este astfel transmisă, iar mișcarea rămasă determină culoarea pe care o vedem. Dacă suprafața obiectului a absorbit mișcarea giratorie sau rotativă a particulelor eterice, ochiul vede negru.

Deci Lomonosov a descoperit natura fizică și chimică a culorii .

Conform acestei teorii, temperatura afectează intensitatea vopselei, lucru pe care a dovedit-o prin experiență. Ochiul uman percepe culoarea datorită faptului că mișcarea particulelor eterice, neabsorbite de obiect, produce o mișcare corespunzătoare în partea inferioară a ochiului.

Pe măsură ce teoria ondulatorie a luminii s-a dezvoltat, s-a clarificat că fiecare culoare corespunde unei anumite frecvențe a undei luminii. om de știință englez T. Jung, care în 1800 a dezvoltat teoria ondulatorie a interferenței pe baza lui principiul suprapunerii undelor. Pe baza rezultatelor experimentelor sale, el a estimat destul de precis lungimea de undă a luminii în diferite game de culori.

Conform principiului interferenței (adăugarea neliniară a intensităților mai multor unde luminoase), întunericul poate fi obținut prin adăugarea luminii la lumină, adică stingerea reciprocă a luminii. Jung a explorat diverse aplicații ale principiului interferenței și a ajuns la concluzia că lumina trebuie să călătorească în valuri. S-a dovedit a fi complet imposibil de explicat marginile de interferență în ceea ce privește fluxul de ieșire. El a calculat, de asemenea, lungimea medie de undă a luminii de diferite culori. Thomas Young a sugerat că culorile corespund undelor de diferite lungimi, unde cele mai lungi sunt în razele roșii, iar cele mai scurte în razele violete.

Odată cu dezvoltarea mecanicii cuantice, ideea a fost stabilită Louis de Broglie despre dualismul corpuscular-undă, conform căruia lumina trebuie să aibă atât proprietăți de undă, ceea ce explică capacitatea sa de difracție și interferență, cât și proprietăți corpusculare, care explică absorbția și radiația ei.

Pentru o înțelegere completă esente de culoare întoarce la conceptul de radiație electromagnetică , adică la o perturbare a câmpului electromagnetic care se propagă în spațiu. Radiația electromagnetică este de obicei împărțită în intervale de frecvență, între care nu există tranziții ascuțite - limitele sunt arbitrare. Figura 2 prezintă întregul spectru de radiații electromagnetice, calibrate prin frecvență descrescătoare: unde radio (începând cu ultralung), radiație infraroșie, lumină vizibilă, ultravioletă, raze X și radiații gamma.

Figura 2 - Spectru complet de radiații electromagnetice

În spectrul general al radiaţiilor electromagnetice radiatii vizibile este un procent foarte mic.

Indiferent dacă ne dăm seama sau nu, suntem în interacțiune constantă cu lumea exterioară și asumăm influența diverșilor factori ai acestei lumi. Vedem spațiul din jurul nostru, auzim constant sunete din diverse surse, simțim căldură și frig, nu observăm că suntem sub influența radiațiilor naturale de fond și ne aflăm constant în zona de radiații care provine dintr-un număr imens de surse de telemetrie, semnale radio și telecomunicații. Aproape totul din jurul nostru emite radiații electromagnetice. Radiația electromagnetică este undele electromagnetice create de diferite obiecte care radiază - particule încărcate, atomi, molecule. Undele sunt caracterizate de frecvența de repetare, lungime, intensitate și o serie de alte caracteristici. Iată doar un exemplu introductiv. Căldura emanată de un foc care arde este o undă electromagnetică, sau mai degrabă radiație infraroșie, și de intensitate foarte mare, nu o vedem, dar o putem simți. Medicii au făcut o radiografie - iradiată cu unde electromagnetice cu putere mare de pătrundere, dar noi nu am simțit și nu am văzut aceste unde. Faptul că curentul electric și toate dispozitivele care funcționează sub influența lui sunt surse de radiații electromagnetice, desigur, știți cu toții. Dar în acest articol nu vă voi spune teoria radiației electromagnetice și natura ei fizică, voi încerca să explic într-un limbaj mai puțin simplu ce este lumina vizibilă și cum se formează culoarea obiectelor pe care le vedem. Am început să vorbesc despre undele electromagnetice pentru a vă spune cel mai important lucru: Lumina este o undă electromagnetică care este emisă de o stare încălzită sau excitată a materiei. Rolul unei astfel de substanțe poate fi jucat de soare, o lampă incandescentă, o lanternă LED, o flacără de foc, diferite tipuri de reacții chimice. Pot fi destul de multe exemple, tu însuți le poți aduce mult mai multe decât am scris eu. Trebuie clarificat faptul că prin termenul lumină înțelegem lumină vizibilă. Toate cele de mai sus pot fi reprezentate sub forma unei astfel de imagini (Figura 1).

Figura 1 - Locul radiațiilor vizibile printre alte tipuri de radiații electromagnetice.

figura 1 radiatii vizibile prezentat sub forma unei scale, care constă dintr-un „amestec” de culori diferite. După cum probabil ați ghicit, asta gamă. O linie ondulată (curbă sinusoidală) trece prin întregul spectru (de la stânga la dreapta) - aceasta este o undă electromagnetică care reflectă esența luminii ca radiație electromagnetică. În linii mari, orice radiație este o undă. Raze X, ionizante, emisii radio (receptoare radio, comunicații televizate) - nu contează, toate sunt unde electromagnetice, doar fiecare tip de radiație are o lungime de undă diferită a acestor unde. O curbă sinusoidală este doar o reprezentare grafică a energiei radiate care se modifică în timp. Aceasta este o descriere matematică a energiei radiate. În figura 1, puteți observa, de asemenea, că unda reprezentată pare să fie ușor comprimată în colțul din stânga și extinsă în dreapta. Acest lucru sugerează că are o lungime diferită în diferite zone. Lungimea de undă este distanța dintre cele două vârfuri adiacente ale sale. Radiația vizibilă (lumina vizibilă) are o lungime de undă care variază de la 380 la 780 nm (nanometri). Lumina vizibilă este doar o legătură a unei unde electromagnetice foarte lungi.

De la lumină la culoare și înapoi

Știți de la școală că dacă puneți o prismă de sticlă în calea unei raze de soare, atunci cea mai mare parte a luminii va trece prin sticlă și puteți vedea dungile multicolore de pe cealaltă parte a prismei. Adică, inițial a existat lumina soarelui - un fascicul de culoare albă, iar după ce a trecut printr-o prismă a fost împărțit în 7 culori noi. Acest lucru sugerează că lumina albă este formată din aceste șapte culori. Amintiți-vă, tocmai am spus că lumina vizibilă (radiația vizibilă) este o undă electromagnetică și, prin urmare, acele dungi multicolore care au apărut după trecerea razei solare printr-o prismă sunt unde electromagnetice separate. Adică se obțin 7 unde electromagnetice noi. Uită-te la figura 2.

Figura 2 - Trecerea unui fascicul de lumină solară printr-o prismă.

Fiecare val are propria lungime. Vedeți, vârfurile undelor învecinate nu coincid între ele: pentru că culoarea roșie (unda roșie) are o lungime de aproximativ 625-740nm, culoarea portocalie (unda portocalie) este de aproximativ 590-625nm, culoarea albastră (unda albastră) este 435-500nm., nu voi da cifre pentru esența rămasă, cred că înțelegi 4 unde. Fiecare undă este o energie luminoasă emisă, adică o undă roșie emite lumină roșie, o undă portocalie emite portocaliu, o undă verde emite verde și așa mai departe. Când toate cele șapte unde sunt emise în același timp, vedem un spectru de culori. Dacă adunăm matematic graficele acestor unde, atunci obținem graficul original al undei electromagnetice a luminii vizibile - obținem lumină albă. Astfel, se poate spune că gamă unde electromagnetice ale luminii vizibile sumă unde de lungimi diferite, care, atunci când sunt suprapuse una peste alta, dau unda electromagnetică inițială. Spectrul „arată în ce constă valul”. Ei bine, pentru a spune simplu, spectrul luminii vizibile este un amestec de culori care alcătuiesc lumina albă (culoarea). Trebuie să spun că și alte tipuri de radiații electromagnetice (ionizante, cu raze X, infraroșii, ultraviolete etc.) au și ele propriile spectre.

Orice radiație poate fi reprezentată ca un spectru, deși nu vor exista astfel de linii colorate în compoziția sa, deoarece o persoană nu este capabilă să vadă alte tipuri de radiații. Radiația vizibilă este singurul tip de radiație pe care o persoană îl poate vedea, motiv pentru care această radiație se numește vizibilă. Cu toate acestea, energia unei anumite lungimi de undă nu are nicio culoare în sine. Percepția umană a radiațiilor electromagnetice în domeniul vizibil al spectrului are loc datorită faptului că în retina umană există receptori care pot răspunde la această radiație.

Dar numai prin adăugarea celor șapte culori primare putem obține alb? Deloc. În urma cercetărilor științifice și a experimentelor practice, s-a constatat că toate culorile pe care ochiul uman le poate percepe pot fi obținute prin amestecarea a doar trei culori primare. Trei culori primare: roșu, verde, albastru. Dacă amestecând aceste trei culori poți obține aproape orice culoare, atunci poți obține alb! Uitați-vă la spectrul care a fost prezentat în Figura 2, trei culori sunt clar vizibile pe spectru: roșu, verde și albastru. Aceste culori stau la baza modelului de culoare RGB (Red Green Blue).

Să verificăm cum funcționează în practică. Să luăm 3 surse de lumină (reflectoare) - roșu, verde și albastru. Fiecare dintre aceste reflectoare emite o singură undă electromagnetică de o anumită lungime. Roșu - corespunde radiației unei unde electromagnetice cu o lungime de aproximativ 625-740nm (spectrul fasciculului este format numai din roșu), albastrul emite o undă de 435-500nm (spectrul fasciculului este format doar din albastru), verde - 500-565nm (numai culoarea verde în spectrul fasciculului). Trei valuri diferite și nimic altceva, nu există un spectru multicolor și culori suplimentare. Acum să direcționăm reflectoarele astfel încât fasciculele lor să se suprapună parțial unele pe altele, așa cum se arată în Figura 3.

Figura 3 - Rezultatul suprapunerii culorilor roșu, verde și albastru.

Uite, în locurile în care razele de lumină se intersectează unele cu altele, s-au format noi raze de lumină - noi culori. Verdele și roșu au format galben, verde și albastru - cyan, albastru și roșu - magenta. Astfel, prin modificarea luminozității razelor de lumină și combinând culorile, puteți obține o mare varietate de tonuri de culoare și nuanțe de culoare. Fiți atenți la centrul intersecției de verde, roșu și albastru: în centru veți vedea alb. Cel despre care am vorbit recent. culoare alba este suma tuturor culorilor. Este „cea mai puternică culoare” dintre toate culorile pe care le vedem. Opusul albului este negru. Culoare neagră este absența completă a luminii. Adică acolo unde nu există lumină - există întuneric, acolo totul devine negru. Un exemplu în acest sens este Figura 4.

Figura 4 - Lipsa emisiei de lumină

Trec cumva imperceptibil de la conceptul de lumină la conceptul de culoare și nu vă spun nimic. E timpul să fie clar. Am aflat că ușoară- aceasta este radiația care este emisă de un corp încălzit sau de o substanță în stare excitată. Principalii parametri ai sursei de lumină sunt lungimea de undă și intensitatea luminii. Culoare este o caracteristică calitativă a acestei radiații, care este determinată pe baza senzației vizuale rezultate. Desigur, percepția culorii depinde de persoană, de starea sa fizică și psihologică. Dar să presupunem că te simți suficient de bine, citind acest articol și poți distinge cele 7 culori ale curcubeului una de cealaltă. Remarc că, în acest moment, vorbim despre culoarea radiației luminoase, și nu despre culoarea obiectelor. Figura 5 prezintă parametrii de culoare și lumină care sunt dependenți unul de celălalt.

Figurile 5 și 6 - Dependența parametrilor de culoare de sursa de radiație

Există caracteristici de bază ale culorii: nuanță, luminozitate (luminozitate), luminozitate (luminozitate), saturație (saturație).

Ton de culoare (nuanță)

- Aceasta este caracteristica principală a unei culori care îi determină poziția în spectru. Amintiți-vă cele 7 culori ale curcubeului - cu alte cuvinte, 7 tonuri de culoare. Ton de culoare roșie, ton de culoare portocalie, ton de culoare verde, albastru etc. Pot fi destul de multe tonuri de culoare, am dat 7 culori ale curcubeului doar ca exemplu. Trebuie remarcat faptul că astfel de culori precum gri, alb, negru, precum și nuanțe ale acestor culori nu aparțin conceptului de ton de culoare, deoarece sunt rezultatul amestecării diferitelor tonuri de culoare.

Luminozitate

- O caracteristică care arată cât de puternic este emisă energie luminoasă a uneia sau a altei tonuri de culoare (roșu, galben, violet etc.). Dacă nu radiază deloc? Dacă nu radiază, înseamnă că nu este acolo, dar nu există energie - nu există lumină, iar acolo unde nu există lumină, există culoare neagră. Orice culoare la scăderea maximă a luminozității devine neagră. De exemplu, un lanț de reducere a luminozității roșului: roșu - stacojiu - visiniu - maro - negru. Creșterea maximă a luminozității, de exemplu, aceeași culoare roșie va da „culoare roșie maximă”.

Lejeritate

– Gradul de apropiere a unei culori (nuanță) față de alb. Orice culoare la creșterea maximă a luminozității devine albă. De exemplu: roșu - purpuriu - roz - roz pal - alb.

Saturare

– Gradul de apropiere al unei culori de gri. Griul este o culoare intermediară între alb și negru. Culoarea gri se formează prin amestecare egal cantități de roșu, verde, albastru cu o scădere a luminozității surselor de radiații cu 50%. Saturația se modifică în mod disproporționat, adică scăderea saturației la minim nu înseamnă că luminozitatea sursei va fi redusă la 50%. Dacă culoarea este deja mai închisă decât gri, va deveni și mai închisă pe măsură ce saturația scade și, pe măsură ce saturația scade și mai mult, va deveni complet neagră.

Asemenea caracteristici de culoare precum nuanța (nuanța), luminozitatea (luminozitatea) și saturația (saturația) stau la baza modelului de culoare HSB (altfel numit HCV).

Pentru a înțelege aceste caracteristici de culoare, luați în considerare paleta de culori a editorului grafic Adobe Photoshop din Figura 7.

Figura 7 - Adobe Photoshop Color Picker

Dacă te uiți cu atenție la imagine, vei găsi un cerc mic, care se află în colțul din dreapta sus al paletei. Acest cerc arată ce culoare este selectată pe paleta de culori, în cazul nostru este roșu. Să începem să ne dăm seama. Mai întâi, să ne uităm la numerele și literele care se află în jumătatea dreaptă a imaginii. Aceștia sunt parametrii modelului de culoare HSB. Litera de sus este H (nuanță, ton de culoare). Determină poziția unei culori în spectru. O valoare de 0 grade înseamnă că este punctul cel mai înalt (sau cel mai jos) de pe roata de culori - adică este roșu. Cercul este împărțit în 360 de grade, adică. Se dovedește că are 360 ​​de tonuri de culoare. Următoarea litera este S (saturație, saturație). Avem o valoare de 100% - asta înseamnă că culoarea va fi „apasată” la marginea dreaptă a paletei de culori și va avea saturația maximă posibilă. Apoi vine litera B (luminozitate, luminozitate) - arată cât de sus este punctul pe paleta de culori și caracterizează intensitatea culorii. O valoare de 100% indică faptul că intensitatea culorii este la maxim și punctul este „apasat” la marginea superioară a paletei. Literele R(rosu), G(verde), B(albastru) sunt cele trei canale de culoare (rosu, verde, albastru) ale modelului RGB. În fiecare, fiecare dintre ele indică un număr care indică cantitatea de culoare din canal. Amintiți-vă de exemplul reflectoarelor din Figura 3, când ne-am dat seama că orice culoare poate fi făcută prin amestecarea a trei fascicule de lumină. Scriind date numerice pe fiecare dintre canale, determinăm în mod unic culoarea. În cazul nostru, canalul de 8 biți și numerele variază de la 0 la 255. Numerele din canalele R, G, B indică intensitatea luminii (luminozitatea culorii). Avem o valoare de 255 în canalul R, ceea ce înseamnă că aceasta este o culoare roșie pură și are luminozitatea maximă. Canalele G și B sunt zerouri, ceea ce înseamnă absența completă a culorilor verde și albastru. În coloana de jos puteți vedea combinația de coduri #ff0000 - acesta este codul de culoare. Fiecare culoare din paletă are propriul cod hexazecimal care definește culoarea. Există un articol minunat Teoria culorii în numere, în care autorul spune cum se determină culoarea prin codul hexazecimal.
În figură, puteți observa și câmpurile tăiate de valori numerice cu literele „lab” și „CMYK”. Acestea sunt 2 spații de culoare, conform cărora culorile pot fi și caracterizate, sunt în general o conversație separată și în această etapă nu este nevoie să aprofundați în ele până nu înțelegeți RGB.
Puteți deschide paleta de culori Adobe Photoshop și vă puteți juca cu valorile culorilor din câmpurile RGB și HSB. Veți observa că modificarea valorilor numerice în canalele R, G și B va schimba valorile numerice în canalele H, S, B.

Culoarea obiectului

Este timpul să vorbim despre cum se întâmplă ca obiectele din jurul nostru să capete culoarea lor și de ce se schimbă odată cu iluminarea diferită a acestor obiecte.

Un obiect poate fi văzut doar dacă reflectă sau transmite lumină. Dacă obiectul este aproape complet absoarbe lumina incidentă, apoi obiectul ia culoare neagră. Și când obiectul reflectă aproape toată lumina incidentă, o primește culoare alba. Astfel, putem concluziona imediat că culoarea obiectului va fi determinată de număr lumina absorbita si reflectata cu care acest obiect este iluminat. Capacitatea de a reflecta și absorbi lumina este determinată de structura moleculară a substanței, cu alte cuvinte, de proprietățile fizice ale obiectului. Culoarea obiectului „nu îi este inerentă prin natură”! Prin natura, conține proprietăți fizice: de a reflecta și de a absorbi.

Culoarea obiectului și culoarea sursei de radiație sunt indisolubil legate, iar această relație este descrisă de trei condiții.

- Prima condiție: Un obiect poate lua culoare doar atunci când există o sursă de lumină. Dacă nu există lumină, nu va fi culoare! Vopseaua roșie într-o cutie va arăta neagră. Într-o cameră întunecată, nu putem vedea sau distinge culori pentru că nu există. Va exista o culoare neagră a întregului spațiu din jur și a obiectelor din acesta.

- A doua condiție: Culoarea unui obiect depinde de culoarea sursei de lumină. Dacă sursa de lumină este un LED roșu, atunci toate obiectele iluminate de această lumină vor avea doar culori roșu, negru și gri.

- Și în sfârșit, a treia condiție: Culoarea unui obiect depinde de structura moleculară a substanței care alcătuiește obiectul.

Iarba verde ne pare verde pentru că, atunci când este iluminată cu lumină albă, absoarbe lungimile de undă roșii și albastre ale spectrului și reflectă lungimea de undă verde (Figura 8).

Figura 8 - Reflectarea undei verzi a spectrului

Bananele din Figura 9 arată galben pentru că reflectă undele care se află în regiunea galbenă a spectrului (undă galbenă a spectrului) și absorb toate celelalte lungimi de undă ale spectrului.

Figura 9 - Reflectarea undei galbene a spectrului

Câinele, cel prezentat în Figura 10, este alb. Culoarea albă este rezultatul reflectării tuturor undelor din spectru.

Figura 10 - Reflectarea tuturor undelor spectrului

Culoarea obiectului este culoarea undei reflectate a spectrului. Acesta este modul în care obiectele capătă culoarea pe care o vedem.

În articolul următor, vom vorbi despre o nouă caracteristică de culoare -