Цвет — это свойство тел вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого, или видимого излучения. Цвет как явление изучается целым рядом наук.
Учение, представляющее собой совокупность данных физики, физиологии, психологии, относящихся к цвету, называется цветоведением. Цветоведение включает физическую теорию цветового зрения, вопросы из мерения и количественного выражения цвета (колориметрии), влияния цвета на человека, рассматриваемые с точки зрения физиологии, психологии и эстетики. Знание этого предмета — важнейшее условие правиль ного решения вопросов, возникающих при создании искусственной цветовой среды человека, предпосылкой сознательной оценки и квалифицированной реализации принимаемых решений.
Свет — это лучистая энергия, излучаемая светящимися предметами — солнцем, электрической лампой, пламенем огня — и в форме электромагнитных волн распространяемая в разные стороны.
Падая на поверхность, поток лучистой энергии частично отражается, частично проникает в глубь тела, угасая по мере проникновения в толщу вещества. Сте пень угасания зависит от характеристики лучевого потока и свойств вещества, в котором происходит процесс; в этом случае говорят, что поверхность поглощает лучи.
В зависимости от того, какое расстояние успевает преодолеть световой луч, проникая в глубь тела, до полного угасания, все тела условно подразделяют на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные. Абсо лютно прозрачным для всех лучей считают только вакуум. К прозрачным телам относят воздух, воду, стекло, хрусталь, некоторые виды пластмасс. Металлы принято считать непрозрачными. Фарфор, матовое стекло — полупрозрачные тела.
Отнесение тела к тому или иному виду условно и зависит от ряда факторов и прежде всего от толщины слоя и характеристики лучевого потока. На дне океана, покрытом толстым слоем прозрачной для солнечных лучей воды, царит полный мрак. Листок непрозрачного золота, доведенный до минимальной толщины, становится прозрачным для обычного света, пропуская преимущественно зеленые лучи. Тела, непрозрачные для лучей видимого спектра, прозрачны для рентгеновских лучей.
Отражение лучей. Луч света, падая на гладкую поверхность, отражается от нее под тем же углом, под которым упал, т. е. угол падения луча равен углу его отражения. По характеру отражения лучей света поверхности подразделяют на несколько видов.
Зеркальные — это поверхности, которые отражают практически весь лучевой поток под тем же углом к поверхности, не рассеивая его.
Поверхности, отражающие значительную часть лучей в направлении, близком к зеркальному, но несколько рассеивающие их, называются глянцевыми. Этот вид отражения является переходным, образующим ряд ступеней между зеркальными и матовыми поверхностями.
Матовым поверхностям свойственно диффузное, рассеивающее отражение света, которое является результатом некоторой шероховатости их.
Кроме того, отражающие поверхности различаются еще и тем, в каком соотношении падающий на них лучевой поток отражается или поглощается.
Преломление света и дисперсия. Луч света, падая под углом на поверхность и переходя из одной среды в другую, меняет свое первоначальное направление — преломляется. Так, проходя через стеклянную тре угольную призму, луч преломляется дважды и дает на экране вместо круглого белого пятна ярко окрашенную полоску с радужным чередованием цветов — спектр. Это явление получило название Дисперсии света (лат. с — рассеяние). Ряд опытов, поставленных Исааком Ньютоном, положил начало изучению дисперсии света. В спектре различают семь основных цветов, по степенно переходящих из одного в другой, занимая в нем участки различного размера . Это объясня ется тем, что цветные лучи, входящие в состав белого света, неодинаково преломляются призмой. Наимень шее отклонение от первоначального направления полу чает красная часть спектра, наибольшее — фиолетовая, следовательно, наименьший показатель преломления у красных лучей, наибольший — у фиолетовых.
Если из спектра выделить пучок лучей одного какого- либо цвета, например красного, и пропустить его через вторую призму, то пучок вследствие преломления отклонится, но уже не разлагаясь на составные тона и не изменяя цвета. Цветные пучки такого рода называются однородными или монохроматическими .
Вышедшие из призмы цветные лучи спектра можно собрать линзой или второй призмой и получить на экране пятно белого цвета.
Разложением пучка белого света на спектральные лучи установлено, что белый свет состоит из цветных лучей.
За пределами видимой части спектра лежит область невидимых лучей: химически активных ультрафиолетовых и теплых инфракрасных.
Оптика, рассматривая электромагнитные волны, охва тывает излучения инфракрасные — с длиной волн более 770 нм, видимые — от 770 до 380 нм и ультрафио летовые — менее 380 нм .
Ахроматические и хроматические тона. В зависимости от спектрального состава отражаемого лучевого потока поверхности делят на две группы: ахроматические (бесцветные) и хроматические (цветные).
Ахроматические поверхности обладают свойством отражать лучевой поток одинаково всеми частями видимого спектра. Эти поверхности вызывают ощущение белых, черных и всех промежуточных серых тонов. Подобные отражения лучевого потока называются неизбирательными, они отличаются друг от друга коэффициентом отражения, определяющим его светлоту.
Ахроматическая шкала, которой пользуются для визуального определения коэффициента отражения света поверхностью, представляет собой набор выкрасок бесцветных тонов различной светлоты — от белого до черного.
Строго говоря, трудно отыскать поверхности чистого ахроматического тона. Известны различные виды теплых и холодных тонов, которые условно в обиходе принято называть серыми, но в которых имеется примесь спектральных цветовых тонов.
Хроматические или цветные поверхности обладают свойством избирательного отражения лучей. В потоке отраженного света преобладают монохроматические лучи одного или нескольких видов.
Хроматические поверхности отличаются цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.
Цветовой тон — основная характеристика цвета, определяемая длиной волны, которая соответствует преобладающему монохроматическому излучению. Ес тественным рядом цветовых тонов является спектр солнечного света.
Светлотой называется ряд оттенков одного и того же цветового тона от чисто белого до чистого спектрального цвета.Оценивается коэффициентом отражения.
Насыщенность определяется содержанием чистого монохроматического цвета в смешанном отраженном световом потоке. Насыщенность цвета характеризует степень разбавления спектрального цвета белым.
Следует обратить внимание на особенности субъективного восприятия цвета по сравнению с колориметрическими измерениями. Так, спектральные цвета, имеющие в колориметрии одинаковую предельную чистоту цвета, воспринимаются как различные по насыщенности. Желтый кажется минимально насыщенным, фиолетовый — самым насыщенным. Кроме того, при изменении насыщенности цвета создается впечатление изменения его цветового тона, хотя колориметрические измерения показывают, что тон остается прежним (постоянная длина волны).
