Цвет и свет - Луизов А.В.
ISBN 5-283-04410-5
Скачать (прямая ссылка):
Этому великому открытию не помешало даже toJ что Ньютон был противником теории волновой при! роды света. Не исключено, что гениальный ученые] чувствовал неполноту волновой теории и интуитивно! приближался к познанию двойственной природыГ света.
Модель сложения цветов Ньютон изобразил Я виде круга (рис. 5.1). Чтобы сложить два цвета!
34
ри 5.1. Цветовой круг Нью-тона
нужно к местам их расположения на периферии привесить грузы, пропорциональные интенсивностям каждого из цветов.
Суммарный цвет будет лежать в той точке круга, к которой будет приложена равнодействующая обеих сил. По тому же правилу можно складывать и несколько цветов. Центр круга соответствует белому цвету. Чем ближе к периферии, тем больше чистота получаемого цвета. Эта модель цвета, как мы увидим дальше, не потеряла своего значения и сейчас.
М. В Ломоносов [30] первым высказал мысль, что в глазе находятся три вещества, возбуждаемые тремя разными участками видимого спектра: «Я при-метил и через многие годы многими прежде догадками, а после доказательными опытами с довольною вероятностью утвердился, что три рода ефирных частиц имеют совмещение с тремя родами действующих первоначальных частиц, чувствительные тела составляющих, а именно: первой величины ефир с соляною, второй величины со ртутною, третьей величины с серною или горючею первоначальной материею... Наконец нахожу, что от первого рода ефира происходит цвет красной, от второго желтый, от третьего голубой. Протчие цветы рождаются от смешения первых». Конечно, представление о природе светочувствительных веществ сетчатки у Ломоносова слишком конкретизировано (в соответствии с химическими понятиями восемнадцатого века), но утверждение, что их три и что им соответствуют три цвета, смешение которых дает все остальные цвета,— это уже основа трехкомпонентной теории зрения [30] „
5-2. РАЗВИТИЕ ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ ТЕОРИИ*
Трехкомпонентная теория была развита Томасом Юнгом (1773—1829). Человек исключительно одаренный, Юнг был практикующим врачом в Лондоне и вместе с тем сделал выдающиеся открытия в раз-
Гол.
35
личных областях науки: в механику ввел величину которую называют модулем Юнга, в оптике, по суще ству, доказал волновую природу света своими опы| тами по дифракции, внес большой вклад в расшиф! ровку египетских иероглифов. Если Ньютон показал, что разные цвета можно получать смешением други! цветов, то Юнг ввел понятие о трех основных цвета! и простым, изящным опытом показал, как их смеше! нием можно получить другие цвета. Взяв три проек ционных фонаря, Юнг направил их свет на белы! экран так, чтобы проекции кругов частично перекры вались (рис. 5.2). В три фонаря были вставлены све] тофильтры: зеленый, красный и синий. В середине картины перекрывались изображения всех трех цве| тов и появлялся белый цвет. Перекрытие синего и зеленого давали голубой, зеленого и красного^ желтый, красного и синего — пурпурный 145].
Юнгу было ясно, что трехкомпонентность цвета нельзя объяснить физическими свойствами самого света. Значит, она зависит от свойств глаза. Глаз имеет три приемника с различными чувствительностями к разным областям спектра. Суммирование степени их возбуждения светом дает ощущение того или иного цвета.
Д. К- Максвелл (1831—1879), создавший электромагнитную теорию света, очень интересовался цветовым зрением. Максвелл построил первый колориметр, в котором измеряемый цвет Ц освещал поло-
Желтый
Рис. 5 2. Смешение цветов по Юнгу
35
вину п0ЛЯ зрения, в то время как другая освещалась смесью трех излучений: красного, зеленого и синего. Интенсивности каждого из излучений можно было изменять до тех пор, пока не устанавливалось равен-ство цвета обоих полей прибора. После установления равенства можно было написать уравнение
г е Ц — измеряемый цвет, а коэффициенты а, b и с — величины, пропорциональные интенсивностям красного (К), зеленого (3) и синего (С) излучения соответственно. У Максвелла эти коэффициенты были равны или пропорциональны ширине щели, пропускающей каждое из трех излучений к полю сравнения.
За основные Максвелл принял три спектральных цвета с длинами волн А,к = 630 нм, Я,3 = 528 нм и %с = 457 нм. Графически смешение цветов Максвелл изобразил в виде равностороннего треугольника (рис. 5.3). Стороны треугольника нанесены штрихами, в вершинах лежат излучения с Хк, Я3, К. Цвет, получающийся в результате сложения интенсивностей, пропорциональных коэффициентам а, b и с для основных цветов, можно найти по принципу отыскания центра тяжести, как и в круге Ньютона. При равенстве а = b = с получается белый цвет (центр треугольника).
(5.1)
Зеленый
470
460 Синий
Рис. 5.3. Цветовой треугольник Максвелла
37
Кр. Оранж. Желт. дел. Гол. Син.Фиол.'
Рис. 5.4. Значения коэффициентов Максвелла а, b и с для спектр рально-чистых цветов
Спектрально-чистые цвета лежат на сплошной линии за пределами штрихового треугольника. При положительных значениях всех трех коэффициентов
а, b и с можно получить только цвета, лежащие вну' три треугольника и на его сторонах.
Пусть по правилу сложения сил мы нашли для не которого цвета Ц его положение на треугольнике Максвелла. Проведя из точки белого цвета W чере; любую точку Ц прямую до ее пересечения со сплош ной линией спектралыю-чистых тонов, мы получаем длину волны X цвета Ц. Чем дальше точка Ц о точки W, тем больше чистота цвета Ц. Таким образом, точка на чертеже дает возможность судить о значениях величин Ли р для этого цвета. Яркость L зависит от абсолютных значений величин а, b и с1.
