Varför kommer föremål i olika färger? Varför är världen färgstark?

Många människor är intresserade av frågan om varför det här eller det föremålet har vissa färger, eller i allmänhet, varför är världen färgad? Samtidigt ser vi allt i belysning i olika färger, och i sin frånvaro blir världen svartvit. Det finns flera teorier om denna fråga, som var och en har rätt att existera. Men ändå är de flesta forskare överens om att det inte finns något som heter färg alls. Vi är omringade elektromagnetiska vågor, som var och en har en viss längd. Varje typ av elektromagnetisk våg har en spännande effekt på våra ögon, och de förnimmelser som uppstår i detta fall ger upphov till vissa "imaginära färger" i vår syn.

Det mesta av ovanstående har redan mottagits vetenskapliga bevis. Således har det preciserats att näthinnan i vårt öga har tre typer av speciella receptorer - koner. Varje typ av sådana receptorer är inställd för att uppfatta en viss typ av del av spektrumet (det finns tre huvuddelar: blå, röd och grön). Av dessa tre färger genom kombinationer kan du få alla befintliga nyanser i världen. Detta är ganska normalt för vår syn, som är trikromatisk färg.

Vårt öga kan bara fånga det synliga området av spektrumet, det vill säga bara en del av elektromagnetiska vibrationer. Så för att blå färg ska visas måste elektromagnetiska vågor med en längd på 440 nanometer nå näthinnan, för röda - 570 nanometer och för gröna - 535 nanometer. Det är lätt att märka att rött och grönt har mycket nära våglängdsområden, vilket leder till att vissa personer med störning i näthinnan inte kan skilja mellan dessa två färger.

Men hur blandas dessa färger och skapar unika nyanser? Naturen har försett oss med denna egenskap. Detta sker automatiskt, och vi kommer inte att kunna se hur blandningen sker, eller vilka färger den eller den nyansen består av. Receptorer i näthinnan uppfattar spektra och skickar signaler till hjärnan, vilket fullbordar bearbetningsprocessen och producerar en viss färg. Det är tack vare hjärnan som vi får tydliga konturer av föremål och deras färgdetaljer. Den här egenskapen har antagits av konstnärer som, precis som kottar, blandar primärfärger och får alla typer av nyanser för sina verk.

Varför ser vi allt svart på vitt på natten? Allt beror på ljuset, utan vilket vi inte kommer att kunna se absolut någonting. Receptorerna - koner, som diskuterades ovan, och som faktiskt är ansvariga för färgseende, har mycket låg ljuskänslighet, och i svagt ljus "fungerar de helt enkelt inte".

Passion för färg

Färguppfattning. Fysik

Vi tar emot cirka 80 % av all inkommande information visuellt
Vi kommer att veta världen 78 % på grund av syn, 13 % på hörsel, 3 % på taktila förnimmelser, 3 % på lukt och 3 % på smaklökar.
Vi minns 40 % av det vi ser och bara 20 % av det vi hör*
*Källa: R. Bleckwenn & B. Schwarze. Designhandledning (2004)

Färgens fysik. Vi ser färg bara för att våra ögon kan registrera sig elektromagnetisk strålning i sitt optiska område. Och elektromagnetisk strålning är radiovågor och gammastrålning och röntgenstrålning, terahertz, ultraviolett, infrarött.

Färg är en kvalitativ subjektiv egenskap hos elektromagnetisk strålning i det optiska området, bestämt på basis av den framväxande
fysiologisk synförnimmelse och beroende på ett antal fysiska, fysiologiska och psykologiska faktorer.
Uppfattningen av färg bestäms av en persons individualitet, såväl som den spektrala sammansättningen, färgen och ljusstyrkan kontrasterar med omgivningen Ljuskällor,
såväl som icke-lysande föremål. Fenomen som metamerism, individuella ärftliga egenskaper hos det mänskliga ögat är mycket viktiga.
(uttrycksgrad av polymorfa visuella pigment) och psyke.
Enkelt uttryckt är färg den känsla som en person får när ljusstrålar kommer in i ögat.
Samma ljusexponering kan orsaka olika förnimmelser hos olika människor. Och för var och en av dem kommer färgen att vara annorlunda.
Därav följer att debatten "vad färg egentligen är" är meningslös, eftersom för varje observatör äkta färg- den han ser själv

Syn ger oss mer information om den omgivande verkligheten än andra sinnen: vi får det största flödet av information per tidsenhet genom våra ögon.

Strålar som reflekteras från föremål kommer in genom pupillen på näthinnan, som är en genomskinlig sfärisk skärm 0,1 - 0,5 mm tjock, på vilken den omgivande världen projiceras. Näthinnan innehåller 2 typer av ljuskänsliga celler: stavar och kottar.

Färg kommer från ljus
För att se färger behöver du en ljuskälla. I skymningen tappar världen sin färg. Där det inte finns något ljus kan färg inte uppstå.

Med tanke på det enorma antalet färger och deras nyanser på flera miljoner dollar måste en färgare ha djup, omfattande kunskap om färguppfattning och färgens ursprung.
Alla färger representerar en del av en ljusstråle - elektromagnetiska vågor som kommer från solen.
Dessa vågor är en del av det elektromagnetiska strålningsspektrumet, vilket inkluderar gammastrålning, röntgenstrålning, ultraviolett strålning, optisk strålning (ljus), infraröd strålning, elektromagnetisk terahertzstrålning,
elektromagnetiska mikro- och radiovågor. Optisk strålning är den del av elektromagnetisk strålning som våra ögonsensorer kan uppfatta. Hjärnan bearbetar signaler som tas emot från ögonsensorer och tolkar dem till färg och form.

Synlig strålning (optisk)
Synlig, infraröd och ultraviolett strålning utgör den så kallade optiska delen av spektrumet i ordets vida bemärkelse.
Identifieringen av en sådan region beror inte bara på närheten till motsvarande delar av spektrumet, utan också på likheten mellan de instrument som används för dess studie och som utvecklats historiskt främst i studien av synligt ljus (linser och speglar för fokusering av strålning). , prismor, diffraktionsgitter, interferensanordningar för att studera den spektrala sammansättningen av strålning och etc.).
Frekvenserna av vågor i det optiska området av spektrumet är redan jämförbara med de naturliga frekvenserna för atomer och molekyler, och deras längder är jämförbara med molekylstorlekar och intermolekylära avstånd. Tack vare detta blir fenomen orsakade av materiens atomstruktur betydelsefulla i detta område.
Av samma anledning, tillsammans med vågegenskaperna, framträder även ljusets kvantegenskaper.

Den mest kända källan till optisk strålning är solen. Dess yta (fotosfär) värms upp till en temperatur av 6000 grader Kelvin och lyser med starkt vitt ljus (maximalt av det kontinuerliga spektrumet solstrålning ligger i det "gröna" området på 550 nm, där ögats maximala känslighet är belägen).
Det är just för att vi föddes nära en sådan stjärna som denna del av spektrumet av elektromagnetisk strålning direkt uppfattas av våra sinnen.
Strålning inom det optiska området uppstår i synnerhet när kroppar värms upp (infraröd strålning kallas även termisk strålning) på grund av atomers och molekylers termiska rörelse.
Ju mer en kropp värms upp, desto högre frekvens vid vilken maximum av dess strålningsspektrum ligger (se: Wiens förskjutningslag). När den värms upp till en viss nivå börjar kroppen lysa i det synliga området (glödlampa), först rött, sedan gult, och så vidare. Och vice versa, strålning från det optiska spektrumet har en termisk effekt på kroppar (se: Bolometri).
Optisk strålning kan skapas och detekteras i kemiska och biologiska reaktioner.
En av de mest kända kemiska reaktionerna, som är en mottagare av optisk strålning, används i fotografering.
Energikällan för de flesta levande varelser på jorden är fotosyntes - en biologisk reaktion som sker i växter under påverkan av optisk strålning från solen.

Färg spelar en stor roll i livet vanlig person. En kolorists liv är tillägnad färg.

Det är märkbart att färgerna i spektrumet, som börjar med rött och passerar genom motsatta nyanser, kontrasterar med rött (grönt, cyan), sedan förvandlas till violett, igen närmar sig rött. Sådan närhet synlig uppfattning violetta och röda färger beror på att de frekvenser som motsvarar det violetta spektrumet närmar sig frekvenser som är exakt dubbelt så höga som frekvenserna för rött.
Men dessa sist angivna frekvenser ligger redan utanför det synliga spektrumet, så vi ser inte övergången från violett tillbaka till rött, som sker i färghjulet, som inkluderar icke-spektrala färger, och där det finns en övergång mellan rött och violett genom lila nyanser.

När en ljusstråle passerar genom ett prisma bryts dess komponenter med olika våglängder i olika vinklar. Som ett resultat kan vi observera ljusets spektrum. Detta fenomen är väldigt likt regnbågsfenomenet.

Det är nödvändigt att skilja solljus och ljus som kommer från artificiella ljuskällor. Endast solljus kan betraktas som rent ljus.
Alla andra artificiella ljuskällor kommer att påverka färguppfattningen. Till exempel producerar glödlampor varmt (gult) ljus.
Fluorescerande lampor producerar oftast kallt (blått) ljus. För korrekt färgdiagnos är det nödvändigt dagsljus eller en ljuskälla som är så nära den som möjligt.
Endast solljus kan betraktas som rent ljus. Alla andra artificiella ljuskällor kommer att påverka färguppfattningen.

Olika färger: Färguppfattning baseras på förmågan att särskilja förändringar i nyansriktning, ljushet/ljusstyrka och färgmättnad i det optiska området med våglängder från 750 nm (röd) till 400 nm (violett).
Genom att studera färguppfattningens fysiologi kan vi bättre förstå hur färg bildas och använda denna kunskap i praktiken.

Vi uppfattar alla olika färger endast om alla konsensorer är närvarande och fungerar normalt.
Vi kan urskilja tusentals olika tonriktningar. Den exakta mängden beror på ögonsensorernas förmåga att upptäcka och särskilja ljusvågor. Dessa förmågor kan utvecklas genom träning och träning.
Siffrorna nedan låter otroligt, men det här är de verkliga förmågorna hos ett friskt och vältränat öga:
Vi kan urskilja cirka 200 rena färger. Genom att ändra deras mättnad får vi cirka 500 varianter av varje färg. Genom att ändra deras lätthet får vi ytterligare 200 nyanser av varje variant.
Ett vältränat mänskligt öga kan urskilja upp till 20 miljoner färgnyanser!
Färg är subjektiv eftersom vi alla uppfattar det olika. Även om dessa skillnader är obetydliga så länge våra ögon är friska.

Vi kan urskilja 200 rena färger
Genom att ändra mättnaden och ljusheten i dessa färger kan vi urskilja upp till 20 miljoner nyanser!

"Du ser bara det du vet. Du vet bara vad du ser."
”Man ser bara den drivna. Du vet bara vad som är synligt."
Marcel Proust (fransk författare), 1871-1922.

Uppfattningen av nyanser av samma färg är inte densamma för olika färger. Vi uppfattar förändringar mest subtilt i det gröna spektrumet - en förändring i våglängd på bara 1 nm räcker för att vi ska se skillnaden. I det röda och blåa spektrat är en förändring i våglängd på 3-6 nm nödvändig för att skillnaden ska bli märkbar för ögat. Kanske berodde skillnaden i en mer subtil uppfattning av det gröna spektrumet på behovet av att skilja ätbart från oätligt vid tiden för vår arts ursprung (professor, doktor i arkeologi, Hermann Krastel BVA).

Färgbilderna som dyker upp i våra sinnen är samarbetet mellan ögonsensorerna och hjärnan. Vi "känner" färger när konformade sensorer i ögats näthinna genererar signaler när de utsätts för specifika våglängder av ljus och överför dessa signaler till hjärnan. Eftersom färguppfattning inte bara involverar ögonsensorerna, utan också hjärnan, ser vi som ett resultat inte bara färg, utan får också ett visst känslomässigt svar på det.

Vår unika färguppfattning förändrar inte på något sätt vår känslomässiga reaktion på vissa färger, konstaterar forskare. Oavsett vilken färg blått är för en person, blir de alltid lite mer lugna och avslappnade när man tittar på himlen. Korta vågor av blått och blå färger lugna en person, medan långa vågor (röd, orange, gul), tvärtom, ger aktivitet och livlighet till en person.
Detta system för reaktion på färger är inneboende i varje levande organism på jorden - från däggdjur till encelliga organismer (till exempel encelliga organismer "föredrar" att bearbeta spritt gult ljus under fotosyntesprocessen). Man tror att detta förhållande mellan färg och vårt välbefinnande och humör bestäms av tillvarons dag/natt-cykel. Till exempel i gryningen färgas allt varmt och ljusa färger- orange, gul - detta är en signal till alla, även den minsta varelse, att det har börjat ny dag och det är dags att börja jobba. På natten och mitt på dagen, när livets flöde saktar ner, dominerar blå och lila nyanser runt omkring.
I sin forskning noterade Jay Neitz och hans kollegor från University of Washington att förändring av färgen på diffust ljus kan förändra fiskens dagliga cykel, medan att ändra intensiteten på detta ljus inte har någon avgörande effekt. Detta experiment är grunden för forskarnas antagande att det är tack vare dominansen av blå färg i nattatmosfären (och inte bara mörkret) som levande varelser känner sig trötta och vill sova.
Men våra reaktioner beror inte på de färgkänsliga cellerna i näthinnan. 1998 upptäckte forskare en helt separat uppsättning färgreceptorer - melanopsiner - i det mänskliga ögat. Dessa receptorer bestämmer mängden blått och gula blommor i utrymmet runt oss och skicka denna information till områden i hjärnan som ansvarar för att reglera känslor och dygnsrytm. Forskare tror att melanopsiner är en mycket gammal struktur som var ansvarig för att bedöma antalet blommor tillbaka i urminnes tider.
”Det är tack vare detta system som vårt humör och aktivitet stiger när orange, rött eller gul a, säger Neitz. "Men vår individuella egenskaper uppfattningar om olika färger är helt olika strukturer - blå, gröna och röda kottar. Därför kan det faktum att vi har samma känslomässiga och fysiska reaktioner på samma färger inte bekräfta att alla människor ser färger på samma sätt."
Människor som på grund av vissa omständigheter har nedsatt färguppfattning kan ofta inte se rött, gult eller blått, men deras känslomässiga reaktioner skiljer sig inte desto mindre från de allmänt accepterade. För dig är himlen alltid blå och den ger alltid en känsla av frid, även om din "blå" är en "röd" färg för någon.

Tre egenskaper hos färg.

Mättnad– graden av skillnad mellan en kromatisk färg och en akromatisk färg lika ljushet, färgens "djup". Två nyanser av samma ton kan skilja sig åt i graden av blekning. När mättnaden minskar, flyttas varje kromatisk färg närmare grått.

Färg ton- en egenskap hos färg som är ansvarig för dess position i spektrumet: vilken kromatisk färg som helst kan klassificeras som en specifik spektralfärg. Nyanser som har samma position i spektrumet (men skiljer sig till exempel i mättnad och ljusstyrka) tillhör samma ton. När tonen ändras, till exempel blå till den gröna sidan av spektrat, ersätts den av blå, och i motsatt riktning - violett.
Ibland är en förändring i färgton korrelerad med "värmen" i en färg. Således kallas röda, orange och gula nyanser, eftersom de motsvarar eld och orsakar motsvarande psykofysiologiska reaktioner, varma toner, blått, indigo och violett, liksom färgen på vatten och is, kallas för kallt. Det bör beaktas att uppfattningen av färgens "värme" beror på både subjektiva mentala och fysiologiska faktorer (individuella preferenser, observatörens tillstånd, anpassning, etc.) och på objektiva sådana (närvaron av en färgbakgrund). , etc.). Det bör särskiljas fysiska egenskaper vissa ljuskällor - färgtemperatur från den subjektiva känslan av "värme" av motsvarande färg. Färg värmestrålning när temperaturen stiger passerar den genom "varma nyanser" från rött till gult till vitt, men färgen cyan har den maximala färgtemperaturen.

Det mänskliga ögat är ett organ som ger oss förmågan att se världen omkring oss.
Syn ger oss mer information om den omgivande verkligheten än andra sinnen: vi får det största flödet av information per tidsenhet genom våra ögon.

Varje ny morgon vaknar vi och öppnar ögonen - våra aktiviteter är inte möjliga utan syn.
Vi litar mest av allt på vision och använder den mest för att få erfarenhet ("Jag kommer inte att tro det förrän jag ser det själv!").
Vi säger "med vidöppna ögon" när vi öppnar våra sinnen för något nytt.
Vi använder våra ögon konstant. De tillåter oss att uppfatta föremålens former och storlekar.
Och, viktigast av allt för en kolorist, de tillåter oss att se färg.
Ögat är ett mycket komplext organ i sin struktur. Det är viktigt för oss att förstå hur vi ser färg och hur vi uppfattar de resulterande nyanserna på vårt hår.
Ögats uppfattning är baserad på det ljuskänsliga inre lagret av ögat som kallas näthinnan.
Strålar som reflekteras från föremål kommer in genom pupillen på näthinnan, som är en genomskinlig sfärisk skärm 0,1 - 0,5 mm tjock, på vilken den omgivande världen projiceras. Näthinnan innehåller 2 typer av ljuskänsliga celler: stavar och kottar.
Dessa celler är ett slags sensorer som reagerar på infallande ljus och omvandlar dess energi till signaler som överförs till hjärnan. Hjärnan översätter dessa signaler till bilder som vi "ser".

Det mänskliga ögat är komplext system, huvudmål vilket är den mest exakta uppfattningen, initiala bearbetningen och överföringen av information som finns i den elektromagnetiska strålningen av synligt ljus. Alla enskilda delar av ögat, såväl som cellerna som utgör dem, tjänar till att uppnå detta mål så fullständigt som möjligt.
Ögat är ett komplext optiskt system. Ljusstrålar kommer in i ögat från omgivande föremål genom hornhinnan. Hornhinnan i optisk mening är en stark konvergerande lins som fokuserar divergent olika sidor ljusstrålar. Dessutom förändras den optiska kraften hos hornhinnan normalt inte och ger alltid konstant grad refraktion. Skleran är det ogenomskinliga yttre lagret av ögat och deltar därför inte i att leda ljus in i ögat.
Efter att ha brutits på hornhinnans främre och bakre yta passerar ljusstrålar obehindrat genom den transparenta vätskan som fyller den främre kammaren, ända fram till iris. Pupillen, en rund öppning i iris, tillåter centralt belägna strålar att fortsätta sin resa in i ögat. Fler perifera strålar försenas av irisens pigmentskikt. Därmed reglerar pupillen inte bara mängden ljusflöde till näthinnan, vilket är viktigt för att anpassa sig till olika nivåer belysning, men filtrerar också bort sidostrålar, slumpmässiga, förvrängningsorsakande strålar. Ljuset bryts sedan av linsen. Linsen är också en lins, precis som hornhinnan. Dess grundläggande skillnad är att hos personer under 40 år kan linsen ändra sin optiska kraft - ett fenomen som kallas ackommodation. Således ger objektivet mer exakt fokusering. Bakom linsen finns glaskroppen, som sträcker sig hela vägen till näthinnan och fyller en stor volym av ögongloben.
Ljusstrålar, fokuserade optiskt systemögonen hamnar i slutändan på näthinnan. Näthinnan fungerar som en sorts sfärisk skärm på vilken omvärlden projiceras. Från skolfysikkursen vet vi att en samlingslins ger en inverterad bild av ett föremål. Hornhinnan och linsen är två konvergerande linser, och bilden som projiceras på näthinnan är också inverterad. Med andra ord, himlen projiceras på den nedre halvan av näthinnan, havet på den övre halvan, och skeppet vi tittar på visas på gula fläcken. Gula fläcken, den centrala delen av näthinnan, är ansvarig för hög synskärpa. Andra delar av näthinnan tillåter oss inte att läsa eller njuta av att arbeta på datorn. Endast i gula fläcken skapas alla förutsättningar för uppfattningen av små detaljer av föremål.
I näthinnan avkänns optisk information av ljuskänsliga nervceller, kodad till en sekvens av elektriska impulser och överförs längs synnerven till hjärnan för slutlig bearbetning och medveten uppfattning.

Konsensorer (0,006 mm i diameter) kan urskilja de minsta detaljerna, de blir aktiva i intensivt dagsljus eller artificiell belysning. De uppfattar mycket bättre än pinnar snabba rörelser och ger hög visuell upplösning. Men deras uppfattning minskar när ljusintensiteten minskar.

Den högsta koncentrationen av kottar finns i mitten av näthinnan, vid en punkt som kallas fovea. Här når koncentrationen av koner 147 000 per kvadratmillimeter, vilket ger maximal visuell upplösning av bilden.
Ju närmare kanterna på näthinnan, desto lägre är koncentrationen av konsensorer (koner) och desto högre koncentration av cylindriska sensorer (stavar) som ansvarar för skymning och perifert syn. Det finns inga stavar i fovean, vilket förklarar varför vi ser mörka stjärnor bättre på natten när vi tittar på en punkt bredvid dem, snarare än på dem själva.

Det finns 3 typer av konsensorer, som var och en ansvarar för uppfattningen av en färg:
Rödkänslig (750 nm)
Grönkänslig (540 nm)
Blåkänslig (440 nm)
Funktioner hos koner: Perception under intensiva ljusförhållanden (dagtidsseende)
Uppfattning om färger och små detaljer. Antal kottar i det mänskliga ögat: 6-7 miljoner

Dessa 3 typer av kottar låter oss se alla de olika färgerna i världen omkring oss. Eftersom alla andra färger är resultatet av en kombination av signaler som kommer från dessa 3 typer av koner.

Till exempel: Om ett föremål ser gult ut betyder det att strålarna som reflekteras från det stimulerar rödkänsliga och grönkänsliga kottar. Om färgen på föremålet är orange-gul betyder det att de rödkänsliga kottarna stimulerades kraftigare och de grönkänsliga kottarna stimulerades mindre.
Vi uppfattar vitt i de fall där alla tre typerna av kottar stimuleras samtidigt med samma intensitet. Denna trefärgsvision beskrivs i Young-Helmholtz-teorin.
Young-Helmholtz-teorin förklarar färguppfattning endast på nivån av näthinnans koner, utan att avslöja alla fenomen med färguppfattning, såsom färgkontrast, färgminne, färgsekvensbilder, färgkonstans, etc., såväl som vissa störningar färgseende t.ex. färgagnosi.

Uppfattningen av färg beror på ett komplex av fysiologiska, psykologiska, kulturella och sociala faktorer. Det finns en sk färgvetenskap - analys av processen för perception och färgdiskriminering baserad på systematiserad information från fysik, fysiologi och psykologi. Bärare olika kulturer uppfattar färgen på föremål olika. Beroende på vikten av vissa färger och nyanser i vardagsliv människor kan vissa av dem ha en större eller mindre återspegling av bandet. Förmågan hos färgigenkänning har dynamik beroende på en persons ålder. Färgkombinationer uppfattas som harmoniska (harmoniserande) eller inte.

Färguppfattningsträning.

Att studera färglära och träna färguppfattning är viktigt i alla yrken som arbetar med färg.
Ögonen och sinnet måste tränas för att förstå färgens alla finesser, precis som att klippa eller klippa färdigheter tränas och finslipas. utländska språk: upprepning och övning.

Experiment 1: Gör övningen på natten. Stäng av belysningen i rummet - hela rummet kommer omedelbart att störtas i mörker, du kommer inte att se någonting. Efter några sekunder kommer dina ögon att vänja sig vid svagt ljus och börja upptäcka kontraster allt tydligare.
Experiment 2: Lägg två tomma vita pappersark framför dig. Lägg en fyrkant av rött papper i mitten av en av dem. Rita ett litet kors i mitten av den röda fyrkanten och titta på det i flera minuter utan att ta blicken från det. Titta sedan på ett tomt vitt papper. Nästan omedelbart kommer du att se bilden av en röd fyrkant på den. Endast dess färg kommer att vara annorlunda - blågrön. Efter några sekunder börjar det blekna och kommer snart att försvinna. Varför händer det här? När ögonen var fokuserade på en röd fyrkant, var den typ av kottar som motsvarade denna färg intensivt upphetsad. När du tittar på ett vitt lakan sjunker intensiteten i uppfattningen av dessa kottar kraftigt och två andra typer av kottar - grön- och blåkänsliga - blir mer aktiva.

Objektets färger. Varför ser vi ett pappersark vitt och växtblad gröna? Varför har föremål olika färger?

Färgen på varje kropp bestäms av dess substans, struktur, yttre förhållanden och de processer som sker i den. Dessa olika parametrar bestämmer kroppens förmåga att absorbera strålar av en färg som faller på den (färgen bestäms av ljusets frekvens eller våglängd) och reflektera strålar av en annan färg.

De strålar som reflekteras kommer in i det mänskliga ögat och bestämmer färguppfattningen.

Ett pappersark ser vitt ut eftersom det reflekterar vitt ljus. Och eftersom vitt ljus består av violett, blått, cyan, grönt, gult, orange och rött, så måste ett vitt föremål reflektera Allt dessa färger.

Därför, om på vitt papper När bara rött ljus faller reflekterar papperet det, och vi ser det som rött.

På samma sätt, om bara grönt ljus faller på ett vitt föremål, ska föremålet reflektera grönt ljus och se grönt ut.

Om du rör pappret med röd färg kommer papprets ljusabsorptionsegenskaper att förändras - nu kommer bara röda strålar att reflekteras, alla andra kommer att absorberas av färgen. Papperet blir nu rött.

Trädens löv och gräs verkar grönt för oss eftersom klorofyllet de innehåller absorberar röda, orange, blå och violetta färger. Som ett resultat reflekteras mitten av solspektrumet från växter - grönt.

Erfarenheten bekräftar antagandet att färgen på ett föremål inte är något annat än färgen på det ljus som reflekteras av föremålet.

Vad händer om en röd bok lyser upp med grönt ljus?

Först antog man att grönt ljus skulle göra en bok till rött: när man belyser en röd bok med endast ett grönt ljus, ska detta gröna ljus bli rött och reflekteras så att boken ska se rött ut.

Detta motsäger experimentet: istället för att framstå som röd, framstår boken som svart i det här fallet.

Eftersom den röda boken inte blir grön till röd och inte reflekterar grönt ljus, måste den röda boken absorbera grönt ljus så att inget ljus reflekteras.

Uppenbarligen ser ett föremål som inte reflekterar något ljus ut som svart. Därefter, när vitt ljus lyser på en röd bok, ska boken bara reflektera rött ljus och absorbera alla andra färger.

I verkligheten kommer ett rött föremål att reflektera lite orange och lite lila eftersom färgerna som används för att göra röda föremål aldrig är helt rena.

Liknande grön bok kommer att reflektera huvudsakligen grönt ljus och absorbera alla andra färger, och blå bok reflekterar huvudsakligen blått och absorberar alla andra färger.

Låt oss påminna dig om det röd, grön och blå - primära färger. (Om primär- och sekundärfärger). Å andra sidan, eftersom gult ljus är en blandning av rött och grönt, måste en gul bok reflektera både rött och grönt ljus.

Sammanfattningsvis upprepar vi att färgen på en kropp beror på dess förmåga att på olika sätt absorbera, reflektera och sända (om kroppen är transparent) ljus av olika färger.

Vissa ämnen, som klart glas och is, absorberar ingen färg från vitt ljus. Ljus passerar genom båda dessa ämnen, och endast en liten mängd ljus reflekteras från deras ytor. Därför verkar båda dessa ämnen nästan lika genomskinliga som luften själv.

Å andra sidan ser snö och såplödder ut vita. Vidare kan skummet från vissa drycker, såsom öl, se vitt ut även om vätskan som innehåller luft i bubblorna kan ha en annan färg.

Tydligen är detta skum vitt eftersom bubblorna reflekterar ljus från sina ytor så att ljuset inte tränger tillräckligt djupt in i var och en av dem för att absorberas. På grund av reflektion från ytor verkar tvållödder och snö vita snarare än färglösa, som is och glas.

Ljusfilter

Om du passerar vitt ljus genom vanligt färglöst genomskinligt fönsterglas kommer vitt ljus att passera genom det. Om glaset är rött kommer ljus från den röda änden av spektrumet att passera igenom, och andra färger kommer att absorberas eller filtreras.

På samma sätt sänder grönt glas eller något annat grönt ljusfilter huvudsakligen den gröna delen av spektrumet, och ett blått ljusfilter sänder huvudsakligen blått ljus eller blå del spektrum

Om du applicerar två filter med olika färger på varandra kommer endast de färger som överförs av båda filtren att passera igenom. Två ljusfilter - rött och grönt - när de är ihopfällda kommer praktiskt taget inget ljus att passera igenom.

Således, i fotografering och färgutskrift, med hjälp av ljusfilter, kan du skapa de önskade färgerna.

Teatereffekter skapade av ljus

Många av de intressanta effekterna vi observerar i teaterscen, är en enkel tillämpning av de principer vi just har introducerats för.

Till exempel kan du få en figur i rött på en svart bakgrund att nästan helt försvinna genom att växla ljuset från vitt till en motsvarande grön nyans.

Den röda färgen absorberar det gröna så att ingenting reflekteras och därför ser figuren svart ut och smälter in i bakgrunden.

Ansikten målade med röd fettfärg eller täckta med röd rouge verkar naturliga under en röd spotlight, men ser svarta ut under en grön spotlight. Den röda färgen kommer att absorbera den gröna färgen, så ingenting kommer att reflekteras.

På samma sätt ser röda läppar ut som svarta i det gröna eller blåa ljuset i en danshall.

Den gula dräkten blir klarröd i det röda ljuset. En crimson kostym kommer att synas blå i strålarna från en blågrön strålkastare.

Genom att studera olika färgers absorptionsegenskaper kan många olika andra färgeffekter uppnås.

Kandidat kemiska vetenskaper O. BELOKONEVA.

Vetenskap och liv // Illustrationer

Vetenskap och liv // Illustrationer

Vetenskap och liv // Illustrationer

Föreställ dig att du står på en solbelyst äng. Hur många runt ljusa färger: grönt gräs, gula maskrosor, röda jordgubbar, lila-blå klockor! Men världen är ljus och färgstark bara under dagen i skymningen, alla föremål blir lika gråa, och på natten blir de helt osynliga. Det är ljuset som gör att vi kan se världen omkring oss i all sin färgprakt.

Den huvudsakliga ljuskällan på jorden är solen, en enorm varm boll, i vars djup kärnreaktioner pågår kontinuerligt. Solen skickar en del av energin från dessa reaktioner till oss i form av ljus.

Vad är ljus? Forskare har diskuterat detta i århundraden. Vissa trodde att ljus var en ström av partiklar. Andra genomförde experiment där det var uppenbart att ljus beter sig som en våg. Båda visade sig ha rätt. Ljus är elektromagnetisk strålning som kan ses som en resande våg. En våg skapas av oscillationer av elektriska och magnetiska fält. Ju högre vibrationsfrekvens, desto mer energi bär strålningen. Och samtidigt kan strålning betraktas som en ström av partiklar - fotoner. För nu är det viktigare för oss att ljus är en våg, även om vi i slutändan måste komma ihåg fotoner.

Det mänskliga ögat (tyvärr, eller kanske lyckligtvis) kan bara uppfatta elektromagnetisk strålning inom ett mycket snävt våglängdsområde, från 380 till 740 nanometer. Detta synliga ljus sänds ut av fotosfären, ett relativt tunt (mindre än 300 km tjockt) skal av solen. Om du bryter ner "vitt" solljus till våglängder får du ett synligt spektrum - den välkända regnbågen, där vågorna olika längder uppfattas av oss som olika färger: från rött (620-740 nm) till violett (380-450 nm). Strålning med en våglängd större än 740 nm (infraröd) och mindre än 380-400 nm (ultraviolett) är osynlig för det mänskliga ögat. Ögats näthinna innehåller speciella celler - receptorer som är ansvariga för uppfattningen av färg. De har en konisk form, varför de kallas kottar. En person har tre typer av kottar: vissa uppfattar ljus bäst i det blåvioletta området, andra i det gulgröna området och andra i det röda.

Vad bestämmer färgen på sakerna omkring oss? För att vårt öga ska se något föremål är det nödvändigt att ljuset först träffar detta föremål, och först sedan näthinnan. Vi ser föremål eftersom de reflekterar ljus, och detta reflekterade ljus, som passerar genom pupillen och linsen, träffar näthinnan. Naturligtvis kan ögat inte se ljus som absorberas av ett föremål. Sot absorberar till exempel nästan all strålning och ser svart ut för oss. Snö, tvärtom, reflekterar jämnt nästan allt ljus som faller på den och ser därför ut som vit. Vad händer om solljus faller på en vägg som är målad blå? Endast blå strålar kommer att reflekteras från det, och resten kommer att absorberas. Det är därför vi uppfattar färgen på väggen som blå, eftersom de absorberade strålarna helt enkelt inte har en chans att träffa näthinnan.

Olika föremål, beroende på vilket ämne de är gjorda av (eller vilken färg de är målade med), absorberar ljus på olika sätt. När vi säger: "Bollen är röd" menar vi att ljuset som reflekteras från dess yta endast påverkar de retinala receptorer som är känsliga för röd färg. Det betyder att färgen på bollens yta absorberar alla ljusstrålar utom röda. Ett föremål i sig har ingen färg när elektromagnetiska vågor i det synliga området reflekteras från det. Om du blev ombedd att gissa vilken färg ett papper har i ett förseglat svart kuvert, kommer du inte att synda alls mot sanningen om du svarar: "Nej!" Och om en röd yta är upplyst med grönt ljus, kommer den att se svart ut, eftersom grönt ljus inte innehåller strålar som motsvarar röd färg. Oftast absorberar ett ämne strålning i olika delar synligt spektrum. Klorofyllmolekylen absorberar till exempel ljus i de röda och blå områdena, och de reflekterade vågorna producerar grön färg. Tack vare detta kan vi beundra grönskan i skogar och gräs.

Varför absorberar vissa ämnen grönt ljus, medan andra absorberar rött? Detta bestäms av strukturen hos molekylerna som utgör ämnet. Interaktionen mellan materia och ljusstrålning sker på ett sådant sätt att en molekyl vid ett tillfälle "sväljer" bara en del av strålningen, med andra ord, en ljuskvant eller foton (det är här idén om ljus som en ström av partiklar kommer väl till pass för oss!). Fotonenergin är direkt relaterad till strålningens frekvens (ju högre energi, desto högre frekvens). Efter att ha absorberat en foton, flyttar molekylen till en högre energinivå. Energin hos en molekyl ökar inte smidigt, utan plötsligt. Därför absorberar molekylen inga elektromagnetiska vågor, utan bara de som är lämpliga för dess "portions" storlek.

Så det visar sig att inte ett enda föremål färgas av sig självt. Färg uppstår från den selektiva absorptionen av synligt ljus av ett ämne. Och eftersom det finns väldigt många ämnen som kan absorberas - både naturliga och skapade av kemister - i vår värld är världen under solen färgad av ljusa färger.

Svängningsfrekvensen ν, ljusets våglängd λ och ljusets hastighet c är relaterade med en enkel formel:

Ljusets hastighet i vakuum är konstant (300 miljoner nm/s).

Ljusets våglängd mäts vanligtvis i nanometer.

1 nanometer (nm) är en längdenhet lika med en miljarddels meter (10 -9 m).

En millimeter innehåller en miljon nanometer.

Oscillationsfrekvensen mäts i Hertz (Hz). 1 Hz är en svängning per sekund.

Varför är den gula bilden ovan egentligen inte gul? Någon kommer att säga vad dumheter? Mina ögon är fortfarande bra och monitorn verkar fungera bra.

Saken är att skärmen som du tittar på allt inte återger gul färg alls. I själva verket kan den bara uppvisa röd-blå-grön.

När du plockar upp en mogen citron hemma ser du att den är riktigt gul.

Men samma citron på en bildskärm eller TV-skärm kommer initialt att ha en falsk färg. Det visar sig att det är ganska enkelt att lura din hjärna.

Och detta gula erhålls genom att korsa rött och grönt, och det finns inget här från naturligt gult.

Finns det verkligen en färg?

Dessutom kan alla färger, även under verkliga förhållanden, när du tittar på dem live och inte genom en skärm, ändra, ändra deras mättnad och nyanser.

Detta kan verka otroligt för vissa, men främsta orsaken det här är den färgen E det finns inte riktigt.

De flesta tycker att detta uttalande är förbryllande. Hur kommer det sig att jag ser en bok och förstår mycket väl att den är röd och inte blå eller grön.

Däremot kan en annan person se samma bok på ett helt annat sätt, till exempel att den är sumpig och inte knallröd.

Sådana människor lider av protanopia.

Detta är en viss typ av färgblindhet där det är omöjligt att urskilja röda nyanser korrekt.

Det visar sig att om olika människor De ser samma färg olika, då är det inte alls en fråga om färgerna på föremålen. Hon förändras inte. Allt handlar om hur vi uppfattar det.

Hur djur och insekter ser

Och om en sådan "felaktig" uppfattning av färg bland människor är en avvikelse, ser djur och insekter initialt annorlunda.

Det är till exempel så här en vanlig människa ser blomknoppar.

Samtidigt ser bina det så här.

Färg är inte viktigt för dem, det viktigaste för dem är att skilja på olika typer av färger.

Därför är varje typ av blomma en annan landningsplats för dem.

Ljus är en våg

Det är viktigt att först förstå att allt ljus är vågor. Det vill säga, ljus har samma natur som radiovågor eller till och med mikrovågor, som används för matlagning.

Skillnaden mellan dem och ljus är att våra ögon bara kan se viss del spektrum av elektrisk vågstrålning. Det är vad det kallas - den synliga delen.

Denna del börjar från lila och slutar i rött. Efter rött kommer infrarött ljus. Innan det synliga spektrumet är ultraviolett.

Vi ser honom inte heller, men vi kan ganska känna hans närvaro när vi solar i solen.

Det välbekanta solljuset för oss alla innehåller vågor av alla frekvenser, både synliga för det mänskliga ögat och inte.

Denna egenskap upptäcktes först av Isaac Newton när han bokstavligen ville dela en enda ljusstråle. Hans experiment kan upprepas hemma.

För detta behöver du:

• genomskinlig platta med två remsor av svart tejp klistrade och ett smalt mellanrum mellan dem

För att genomföra experimentet, slå på ficklampan och för strålen genom en smal slits på plattan. Sedan passerar den genom prismat och hamnar i utvikt tillstånd i form av en regnbåge på bakväggen.

Hur ser vi färg om det bara är vågor?

Faktum är att vi inte ser vågor, vi ser deras reflektion från föremål.

Ta till exempel en vit boll. För varje person är det vitt eftersom vågor av alla frekvenser reflekteras från det på en gång.

Om du tar ett färgat föremål och lyser ljus på det, kommer bara en del av spektrumet att reflekteras. Vilket exakt? Bara den som matchar hans färg.

Kom därför ihåg - du ser inte färgen på ett föremål, utan en våg av en viss längd som reflekteras från det.

Varför ser du det om ljuset var konventionellt vitt? Eftersom vitt solljus initialt innehåller alla färger redan inom sig.

Hur man gör ett föremål färglöst

Vad händer om du lyser cyan på ett rött föremål, eller gult på ett blått föremål? Det vill säga medvetet lysa med en våg som inte kommer att reflekteras från objektet. Och det blir absolut ingenting.

1 av 2

Det vill säga, ingenting kommer att reflekteras och objektet förblir antingen färglöst eller till och med svart.

Ett liknande experiment kan enkelt utföras hemma. Du behöver gelé och en laser. Köp allas favoritgummibjörnar och laserpekare. Det är tillrådligt att färgerna på dina björnar är ganska olika.

Om du lyser en grön pekare på en grön björn, så passar allt och reflekteras ganska bra.

Gult är ganska nära grönt, så det kommer att lysa fint här också.

Det blir lite värre med orange, även om det innehåller en komponent av gult.

Men rött kommer nästan att förlora sin ursprungliga färg.

Detta tyder på det mest av grön våg absorberas av föremålet. Som ett resultat förlorar den sin "inhemska" färg.

Mänskliga ögon och färg

Vi har tagit itu med vågorna, allt som återstår är att ta itu med människokroppen. Vi ser färg eftersom vi har tre typer av receptorer i våra ögon som uppfattar:

• lång

• genomsnitt

• korta vågor

Eftersom de överlappar ganska mycket får vi alla färgalternativ när vi överlappar dem. Anta att vi ser ett blått föremål. Följaktligen fungerar en receptor här.

Och om du visar oss ett grönt föremål, så fungerar ett annat.

Om färgen är blå, fungerar två samtidigt. För blått är både blått och grönt.

Det är viktigt att förstå att de flesta färger är belägna exakt i skärningspunkten mellan olika receptorers verkningszoner.

Som ett resultat får vi ett system som består av tre element:

• föremålet vi ser

• Mänsklig

• ljus som reflekteras från ett föremål och kommer in i en persons ögon

Om problemet ligger på personens sida, så kallas det färgblindhet.

När problemet ligger på sidan av föremålet betyder det att det är fråga om material eller misstag som gjordes under dess tillverkning.

Men det är intresse Fråga, och om allt är i sin ordning med både personen och föremålet, kan det vara ett problem från sidan av ljuset? Ja Kanske.

Låt oss titta på detta mer i detalj.

Hur objekt ändrar färg

Som nämnts ovan har en person bara tre receptorer som uppfattar färg.

Om vi ​​tar en ljuskälla som bara består av smala strålar av spektrumet - röd, grön och blå, då när en vit boll är upplyst kommer den att förbli vit.

Det kan finnas en liten nyans. Men vad kommer att hända med resten av blommorna?

Och de kommer bara att bli väldigt förvrängda. Och ju smalare del av spektrumet är, desto starkare blir förändringarna.

Det verkar, varför skulle någon speciellt skapa en ljuskälla som skulle förmedla färger dåligt? Allt handlar om pengar.

Energisnåla glödlampor har uppfunnits och använts ganska länge. Och ofta är det de som har ett extremt ojämnt spektrum.

För att experimentera kan du placera vilken lampa som helst framför en liten vit yta och titta på reflektionen från den genom en CD. Om ljuskällan är bra kommer du att se jämna, fulla gradienter.

Men när du har en billig glödlampa framför dig kommer spektrumet att vara ojämnt och du kommer tydligt urskilja bländningen.

På detta enkla sätt kan du kontrollera kvaliteten på glödlampor och deras deklarerade egenskaper med riktiga.

Huvudslutsatsen från allt ovan är att ljusets kvalitet främst påverkar färgens kvalitet.

Om den del av vågen som är ansvarig för gult saknas eller sjunker i ljusflödet, kommer gula föremål att se onaturliga ut.

Solljus innehåller som sagt alla vågfrekvenser och kan visa alla nyanser. Artificiellt ljus kan ha ett ojämnt spektrum.

Varför skapar människor så "dåliga" glödlampor eller lampor? Svaret är väldigt enkelt - de är ljusa!

Mer exakt, ju fler färger en ljuskälla kan visa, desto svagare är den jämfört med en liknande för samma strömförbrukning.

Om vi ​​pratar om någon sorts nattparkering eller motorväg, så är det verkligen viktigt för dig att det är ljus där först och främst. Och du är inte särskilt intresserad av att bilen kommer att ha en något onaturlig färg.

Samtidigt, hemma, är det trevligt att se en mängd olika färger, både i vardagsrum och kök.

På konstgallerier, på utställningar, på museer, där verk kostar tusentals och tiotusentals dollar, är korrekt färgåtergivning mycket viktigt. Här läggs enorma summor pengar på kvalitetsbelysning.

I vissa fall är det just detta som hjälper till att sälja vissa tavlor snabbare.

Därför kom experter med en utökad version av 6 ytterligare färger. Men de löser problemet bara delvis.

Det är mycket viktigt att förstå att detta index är ett slags genomsnittlig statistisk uppskattning för alla färger samtidigt. Låt oss säga att du har en ljuskälla som visar alla 14 färger lika och har en CRI på 80 %.

Detta händer inte i livet, men låt oss anta att detta är ett idealiskt alternativ.

Det finns dock en andra källa som visar färger ojämnt. Och dess index är också 80%. Och detta trots att hans röda färg helt enkelt är hemsk.

Vad ska man göra i sådana situationer? Om du är fotograf eller videofotograf, försök att inte fotografera i områden där billigt ljus exponeras. Eller åtminstone undvika närbilder när man fotograferar så här.

Om du fotograferar hemma, använd mer naturliga ljuskällor och köp bara dyra glödlampor.

För högkvalitativa lampor bör CRI tendera till 92-95%. Det är precis den nivån som ger minimal mängd möjliga fel.