Nähtav valgus on elektromagnetkiirguse spektri selle osa energia, mida oleme võimelised oma silmadega tajuma, see tähendab nägema. Nii lihtne see ongi.

Nähtava valguse lainepikkus

Ja nüüd on see raskem. Valguse lainepikkused spektri nähtavas piirkonnas jäävad vahemikku 380–780 nm. Mida see tähendab? See tähendab, et need lained on väga lühikesed ja kõrge sagedusega ning "nm" on nanomeeter. Üks selline nanomeeter võrdub 10–9 meetriga. Ja kui inimkeeles, siis on see üks miljardik meetrit. See tähendab, et meeter on kümme detsimeetrit, sada sentimeetrit, tuhat millimeetrit või ... Tähelepanu! Üks miljard nanomeetrit.

Kuidas me näeme värve nähtava valguse spektris?

Meie silmad mitte ainult ei taju neid pisikesi laineid, vaid suudavad eristada ka nende lainepikkusi spektris. Nii näemegi värvi osana valguse nähtavast spektrist. Punase valguse, mis on üks kolmest valguse põhivärvist, lainepikkus on ligikaudu 650 nm. Roheline (teine ​​esmane) - ligikaudu 510 nm. Ja lõpuks kolmas - sinine - 475 nm (või nii). Päikese nähtav valgus on omamoodi kokteil, milles need kolm värvi segunevad.

Miks on taevas sinine ja rohi roheline?

Tegelikult on need kaks küsimust, mitte üks. Ja seega anname kaks erinevat, kuid omavahel seotud vastust. Selget taevast näeme keskpäeval sinisena, sest lühikesed valguse lainepikkused hajuvad atmosfääri gaasimolekulidega kokkupõrkel tõhusamalt kui pikad lainepikkused. Nii et sinisus, mida me taevas näeme, on sinine valgus, mida hajutavad ja peegeldavad korduvalt atmosfääri molekulid.

Kuid päikesetõusul ja -loojangul võib taevas omandada punaka värvuse. Jah, see juhtub, uskuge mind. Seda seetõttu, et kui Päike on horisondi lähedal, peab valgus meieni jõudmiseks rohkem liikuma. pikamaa läbi palju tihedama atmosfäärikihi (ja ka üsna tolmuse) kui siis, kui Päike on oma seniidis. Kõik lühikesed lained neelduvad ja me peame rahulduma pikkadega, mis vastutavad spektri punase osa eest.

Aga rohuga on asjad veidi teisiti. See näeb välja roheline, kuna neelab kõik lainepikkused peale rohelise. Näete, talle ei meeldi roheline, nii et ta peegeldab neid meie silmadesse tagasi. Samal põhjusel on igal objektil oma värv – me näeme seda osa valgusspektrist, mida ta ei suutnud neelata. Mustad objektid näevad mustad välja, kuna neelavad kõik lainepikkused, peegeldades peaaegu mitte midagi, valged aga vastupidi, peegeldavad kogu nähtavat valguse spektrit. See seletab ka seda, miks must soojeneb päikese käes palju rohkem kui valge.

Taevas on sinine, rohi on roheline, koer on inimese parim sõber

Ja mis seal on - väljaspool spektri nähtavat piirkonda?

Lainete lühenemisel muutub värv punasest siniseks lillaks ja lõpuks nähtav valgus kaob. Kuid valgus ise ei kadunud, vaid liikus spektri piirkonda, mida nimetatakse ultraviolettkiirguseks. Kuigi me seda valgusspektri osa enam ei taju, paneb just see pimedas helendama luminofoorlambid, teatud tüüpi LED-id, aga ka kõikvõimalikud lahedad asjad, mis pimedas helendavad. Edasi tuleb röntgen- ja gammakiirgus, millega on parem üldse mitte tegeleda.

Nähtava valguse spektri teisest otsast, kus lõpeb punane, algab infrapunakiirgus, mis on rohkem soojust kui valgust. See võib teid hästi praadida. Siis tuleb mikrolainekiirgus (väga ohtlik munadele) ja veelgi kaugemale – see, mida me varem nimetasime raadiolaineteks. Nende pikkusi mõõdetakse juba sentimeetrites, meetrites ja isegi kilomeetrites.

Ja mis on sellel kõigel pistmist valgustusega?

Väga asjakohane! Kuna oleme nähtava valguse spektri ja selle tajumise kohta palju õppinud, on valgustusseadmete tootjad pidevalt töötanud selle nimel, et parandada kvaliteeti, et vastata meie üha kasvavatele vajadustele. Nii tekkisid “täisspektrilised” lambid, mille valgus on loomulikust peaaegu eristamatu. Hele terasvärv, et võrdluseks ja turundustrikkideks oleks reaalsed numbrid. Erinevate vajaduste jaoks hakati tootma spetsiaalseid lampe: näiteks toataimede kasvatamiseks mõeldud lampe, mis annavad spektri punasest piirkonnast rohkem ultraviolett- ja valgust. parem kasv ja õitseb ehk "soojuslambid" mitmesugused, mis asusid Ashot's Shawarma majapidamisküttekehadesse, rösteritesse ja grilli.

Elektromagnetiline spekter esindab kõigi elektromagnetilise kiirguse sageduste või lainepikkuste vahemikku väga madala energiaga sagedustest, nagu raadiolained, kuni väga kõrgete sagedusteni, nagu gammakiirgus. Valgus on elektromagnetkiirguse osa, mis on inimsilmale nähtav ja mida nimetatakse nähtavaks valguseks.

Päikesekiired on palju laiemad kui valguse nähtav spekter ja neid kirjeldatakse kui täisspektrit, mis hõlmab elutegevuseks maa peal vajalike lainepikkuste vahemikku ja infrapuna-, nähtav- ja ultraviolettkiirgust (UV).

Inimsilm reageerib ainult nähtavale valgusele, mis jääb infrapuna- ja pisikeste lainepikkustega ultraviolettkiirguse vahele. Nähtava valguse lainepikkus on vaid 400–700 nm (nanomeeter-miljardik meetrit).

Valguse nähtav spekter sisaldab seitset värviriba, kui päikesekiired murduvad läbi prisma: punane, oranž, kollane, roheline, tsüaan, indigo ja violetne.

Esimene inimene, kes avastas, et valge koosneb vikerkaarevärvidest, oli Isaac Newton, kes saatis 1666. aastal päikesekiire läbi kitsa pilu ja seejärel läbi prisma seinale, muutes kõik värvid nähtavaks.

Nähtava valguse rakendus

Aastate jooksul on valgustustööstus kiiresti välja töötanud elektri- ja tehisallikad, mis kordavad nende omadusi päikesekiirgus.

1960. aastatel võtsid teadlased kasutusele termini "täisspektriga valgustus", et kirjeldada allikaid, mis kiirgavad justkui täielikku loomulikku valgust, mis hõlmas inimeste, loomade ja taimede tervise jaoks vajalikku ultraviolett- ja nähtavat spektrit.

Kunstlik valgustus koju või kontorisse päevavalgus pidevas spektraalses võimsusjaotuses, mis esindab allika võimsust lainepikkuse funktsioonina ja halogeenlampidega seotud ühtlast kiirgusenergia taset.

Nähtav valgus on osa elektromagnetkiirgusest (EM), nagu raadiolained, infrapunakiirgus, ultraviolettkiirgust, röntgenikiirgus ja mikrolained. Üldiselt määratletakse nähtavat valgust enamiku inimsilmade jaoks visuaalselt tuvastatavana.

EM-kiirgus edastab laineid või osakesi erinevatel lainepikkustel ja sagedustel. Nii lai lainepikkuste vahemikku nimetatakse elektromagnetiliseks spektriks.

Spekter jagatakse üldiselt seitsmeks ribaks lainepikkuse vähenemise ning energia ja sageduse suurenemise järjekorras. Üldnimetus tähistab raadiolaineid, mikrolaineid, infrapunakiirgust (IR), nähtavat valgust, ultraviolettkiirgust (UV), röntgenikiirgust ja gammakiirgust.

Nähtava valguse lainepikkus asub elektromagnetilises spektris infrapuna (IR) ja ultraviolettkiirguse (UV) vahel.

Selle sagedus on 4 × 10 14 kuni 8 × 10 14 tsüklit sekundis ehk hertsi (Hz) ja vibratsiooni pikkus 740 nanomeetrit (nm) või 7,4 × 10–5 cm kuni 380 nm või 3,8 × 10–5 cm

Mis on värv

Võib-olla on nähtava valguse kõige olulisem omadus selgitus, mis värv on. Värv on inimsilmale omane omadus ja artefakt. Kummalisel kombel, kuid objektidel "ei ole" värvi - see eksisteerib ainult vaataja peas. Meie silmad sisaldavad spetsiaalseid rakke, mis moodustavad võrkkesta, mis toimib vastuvõtjatena, mis on häälestatud selle kitsa sagedusriba lainepikkustele.

Nähtava spektri alumises osas, mille lainepikkus on pikem (umbes 740 nm), tajutakse kiirgust punasena, keskel rohelisena ja spektri ülemises osas lainepikkusega umbes 380 nm, peetakse siniseks. Kõik muud värvid, mida me tajume, on nende värvide segud.

Näiteks, kollane sisaldab punast ja rohelist; tsüaan on rohelise ja sinise segu, magenta on punase ja sinise segu. Valge sisaldab kõiki värve kombineeritult. Must on nähtava kiirguse täielik puudumine.

Värv ja temperatuur

Energia kiirgust tajutakse värvimuutusena. Näiteks leek puhurlamp varieerub punakast siniseni ja seda saab reguleerida kuumemaks põlemiseks. Seda soojusenergia nähtavaks energiaks muutmise protsessi nimetatakse hõõgumiseks.

Hõõglamp vabastab osa oma soojusenergiast footonite kujul. Umbes 800 kraadi Celsiuse järgi jõuab objekti poolt kiiratav energia infrapunakiirguseni. Temperatuuri tõustes läheb energia nähtavale spektrile ja objektil on punakas kuma. Kui objekt kuumeneb, muutub värv "valgeks soojuseks" ja lõpuks muutub siniseks.

Nähtav kiirgus astronoomias

Kuumade objektide, näiteks tähtede, nähtavat valgust saab kasutada nende temperatuuri hindamiseks.

Näiteks Päikese pinnatemperatuur on ligikaudu 5800 0 Kelvinit või 5527 0 Celsiust.

Emiteeritud energia tipplainepikkus on umbes 550 nm, mida me tajume nähtava valgena (või kergelt kollakana).

Kui Päikese pinna temperatuur oleks jahedam, umbes 3000 0 C, paistaks see punakat värvi nagu Betelgeuse täht. Kui see oleks kuumem, umbes 12 000 0 C, näeks see sinine välja nagu täht Rigel.

täht betelgeuse

Täht Rigel

Astronoomid saavad ka kindlaks teha, millised objektid millest on valmistatud, kuna iga element neelab valgust teatud lainepikkustel, mida nimetatakse neeldumisspektriks. Teades elementide neeldumisspektreid, saavad astronoomid kasutada spektroskoope, et määrata keemiline koostis tähed, gaasi- ja tolmupilved ning muud kauged objektid.

1. VÄRVITAJUMISE OMADUSED.

Nüüdseks on teada, et värv kujutab endast elektromagnetkiirguse spektri nähtavat osa inimese poolt. Valgust tajuvad õpilase tagaosas asuvad fotoretseptorid. Need retseptorid muudavad elektromagnetkiirguse energia elektrilisteks signaalideks. Retseptorid on koondunud enamasti võrkkesta või võrkkesta piiratud piirkonda, mida nimetatakse foveaks. See võrkkesta osa suudab tajuda pildi detaile ja värve palju paremini kui ülejäänud osa. Silmalihaste abil nihutatakse lohk erinevate piirkondade tajumiseks keskkond. Vaateväli, milles detailid on hästi eristatavad ja värvus on piiratud ligikaudu 2 kraadiga.
Retseptoreid on kahte tüüpi: vardad ja koonused. Vardad on aktiivsed ainult väga vähese valguse tingimustes (öine nägemine) ja neil pole praktilist tähtsust värvipiltide tajumisel; need on rohkem koondunud piki vaatevälja perifeeriat. Koonused vastutavad värvitaju eest ja need on koondunud foveasse. On kolme tüüpi koonuseid, mis tajuvad pikki, keskmisi ja lühikesi valguse lainepikkusi.

Igal koonuse tüübil on oma spektraalne tundlikkus. Ligikaudu arvatakse, et esimene tüüp tajub valguslaineid pikkusega 400 kuni 500 nm (tinglikult "sinine" värvikomponent), teine ​​- 500 kuni 600 nm (tinglikult "roheline" komponent) ja kolmas - 600 kuni 500 nm. 700 nm (tinglikult "punane" komponent). Värvi tajutakse sõltuvalt olemasoleva valguse lainepikkusest ja intensiivsusest.

Silm on kõige tundlikum roheliste kiirte, kõige vähem sinise suhtes. Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et võrdse võimsusega kiirguste seas tekitab suurima valgustundlikkuse monokromaatiline kollakasroheline kiirgus lainepikkusega 555 nm. Silma spektraalne tundlikkus sõltub ümbritsevast valgusest. Videvikus nihkub maksimaalne spektraalne valgusefektiivsus sinise kiirguse poole, mis on tingitud varraste ja koonuste erinevast spektritundlikkusest. Pimedas Sinine värv sellel on suurem mõju kui punasel, võrdse kiirgusvõimsusega ja valguses - vastupidi.

Erinevad inimesed tajuvad sama värvi erinevalt. Värvide tajumine muutub vanusega, sõltub nägemisteravusest, meeleolust ja muudest teguritest. Sellised erinevused on aga seotud peamiselt peente värvivarjunditega, nii et üldiselt võib väita, et enamik inimesi tajub põhivärve ühtemoodi.

2. MIS ON VÄRV?

Mis on värv? Füüsika käsitleb valgust kui elektromagnetlaine. Laine on lihtsalt ruumis teatud kiirusega leviva keskkonna või välja oleku muutus. Igal lainel on pikkus - see on laineharjade vaheline kaugus.

Neid lainepikkusi, mida inimsilm suudab tajuda, nimetatakse nähtavaks valguseks. Näiteks pikima lainepikkusega valgust tajume punasena ja lühema lainepikkusega valgust violetsena. Samas tasub tähele panna, et ka meie kõrv tajub laineid, ainult väga suure lainepikkusega ja veidi erineva iseloomuga. Heli on mateeria vibratsioon. Näiteks vaakumis pole aineosakesi (näiteks õhku). Ja heli pole helilaine ei levi vaakumis.

Kiirgusspektri optilise piirkonna lainepikkuse mõõtühik on nanomeeter (nm);

1 nm = 1 x 10 -3 mikronit (mikron) = 1 x 10 -6 mm (millimeetrit).

Värvid, mida me tajume, varieeruvad sõltuvalt nähtava valguse lainepikkusest:

Värv	Lainepikkus, nm
Punane	620 kuni 760
Oranž	585 kuni 620
Kollane	575 kuni 585
Roheline	510 kuni 575
Sinine	480 kuni 510
Sinine	450 kuni 480
violetne	380 kuni 450

Värvide paigutuse järjekorda on sõnade lühendi abil lihtne meelde jätta: iga jahimees tahab teada, kus faasan istub.

Värvide vahel pole teravat piiri, kuid ülaltoodud värvide hulgast puudub valge ...
Asi on selles, et ükski konkreetne lainepikkus ei vasta valgele valgusele. Vahemaa aga piirab valge valgus ja selle koostises olevaid värve iseloomustavad tavaliselt nende lainepikkused vaakumis. Seega on valge valgus kompleksvalgus, lainete kogum, mille pikkus on 380–760 nm.

Põhjus, miks inimene on võimeline valgust nägema, on tingitud teatud lainepikkusega valguse mõjust silma võrkkestale.

Kui valgus läbib ainet, millel on murdumisnurk, laguneb valgus selle koostisvärvideks, muutes samal ajal nii kiirust kui lainepikkust ning valguse võnkumiste sagedus jääb muutumatuks.

Valgust, mille lainepikkus on pikem kui nähtava valguse spektri pikim (punane), nimetatakse infrapunaseks ( ladina sõnast infra - allpool; st allpool seda osa spektrist, mida silm suudab tajuda). Ja valgust, mille lainepikkus on lühem kui nähtava spektri lühem lainepikkus, nimetatakse ultraviolett (ladinakeelsest sõnast ultra - rohkem, üle; st lainepikkus, mis on kõrgem kui see, mida silm suudab tajuda).

Inimsilmale ei pääse ligi infrapuna- ega ultraviolettvalgus, nagu ka paljud muud tüüpi lained. Siiski võime tajuda tohutut valikut erinevaid värve (laineala).

3. VÄRVIHARMOONIA.

Värviteoorias sisaldab värviratas kõiki värve, inimesele nähtav, lillast punaseni. Värviratas näitab, kuidas värvid on üksteisega seotud, ja võimaldab teil määrata teatud reeglid nende värvide harmoonilised kombinatsioonid.

Must, valge ja hall pole värvirattale märgitud, sest rangelt võttes pole need värvid. Need on neutraalsed toonid.

3.1. Värvikombinatsioonid.

Värvilahendused on harmooniline kombinatsioon värvid. Pange tähele, et värve saab ja tuleks muuta küllastuse ja kergus (heledus). Ja muide, veel üks sageli leitud harmoonia: küllastuse järgi. Pilt näitab võimalikud variandid värvide harmoonia.

Ärge kandke värve võrdsetes kogustes. Muuda üks värv taustaks paremaks ja teine ​​olgu sellel lihtsalt aktsendiks. Huvitav on see, et segamisel annavad täiendavad värvid halli värvi(muide, kolm põhivärvi ka). Seega, kui neid kõrvuti ja suurtes kogustes peale kanda, sulanduvad vaataja silmad halliks!

Saate seda katsetada kasutades värvivalija .

4. SÜGAVUSE TUNDMINE.

Värvikompositsiooni loomisel mängib olulist rolli värvide jagamine soojadeks ja külmadeks. Seda jaotust on värvirattal lihtne näha (vt ülalolevaid pilte). Sellel ringil paistab silma "soe" punakaskollane ala ja "külm" sinine ala eraldatud vertikaalse joonega. Seda jagunemist on füüsika tasandil raske seletada – jagunemine "kaheks leeriks" toimub pigem alateadvuse tasandil.

Lapsepõlvest saadik oleme harjunud, et päike, tuli, nurgad ja kõik soojusallikad on punased ja kollased toonid, ja lumi, vesi, taevas - sini-sinine ja sinakasrohelised toonid. See on fikseeritud meie alateadvuses ja dikteerib meile värvitaju. Kuid on ka selle jaotuse "rikkujaid". Niisiis, helebeež kuu, Burgundia värvid on külmad värvid ja kuumutatud kehade helesinine sära on sooja värvi.

Heledad, soojad värvid luua vaataja poole liikumise efekti ja paista lähemale. Soe värvidäratavad tähelepanu ja sobivad hästi väljaande oluliste elementide esiletõstmiseks.

külmad värvid näivad eemalduvat ja tekitavad vaatajast eemaldumise efekti. Kombinatsioonis külmad värvid võib tekitada võõrandumise ja eraldatuse tunnet või, vastupidi, olla rahustav ja julgustav.

Soojade ja külmade värvide kombinatsioonist tingitud liikumisefekti kasutavad disainerid. Nende valitud tausta jaoks külmad toonid ja esiplaanil olevate objektide jaoks soe. Seega, kui vaatate esitlustel ja pressikonverentsidel tehtud fotosid, näete sinise tausta ees kõlareid. Selline taust annab kõneleja figuurile tähenduse ja tähtsuse. Seda tehnikat võib soovitada algajatele disaineritele.

Üldiselt töötab paremini värvilahendused, mis põhineb külma või sooja värvivaliku domineerimisel, mitte ühtlasel toonide segul. Samas kombinatsioonides, kus domineerib soe toonid, valikute kaunistamiseks ja kontrasti suurendamisekssaab kasutada külmad toonid ja vastupidi.

Mis on värv. Kõigepealt peate määratlema, mis värv on. Aastate jooksul, mil värviteadus on eksisteerinud, on värvide ja värvinägemise nähtusele antud arvukalt hinnanguid, kuid neid kõiki saab taandada ühe lihtsa definitsiooniga: värv on inimese psühhofüsioloogiliste reaktsioonide kogum. erinevatest isevalgustavatest objektidest (valgusallikatest) lähtuv või mittehelendavate objektide pinnalt peegelduv valguskiirgus, samuti (läbipaistva kandja puhul) neid läbiv valguskiirgus. Seega on inimesel võime näha enda ümber olevaid objekte ja tajuda neid valguse mõjul värvilistena - füüsilise maailma mõisted, kuid värv ise ei ole enam füüsika mõiste, kuna see on subjektiivne aisting, mis sünnib. meie mõtetes valguse mõjul.

Väga täpse ja mahuka värvimääratluse andsid Judd ja Wyshecki: “. . . värv ise ei ole taandatav puhtfüüsiliseks ega puhtalt füüsiliseks psühholoogilised nähtused. See esindab valgusenergia (füüsika) iseloomustamist visuaalse taju (psühholoogia) kaudu.

Füüsika seisukohalt on valgus üks elektromagnetilise kiirguse liike, mida kiirgavad helendavad kehad, aga ka seeriast tulenev keemilised reaktsioonid. Sellel elektromagnetkiirgusel on laineline iseloom, st. levib ruumis tema poolt sooritatavate perioodiliste võnkumiste (lainetena) teatud amplituudi ja sagedusega. Kui kujutate sellist lainet graafiku kujul, saate siinuslaine. Selle sinusoidi kahe kõrvuti asetseva tipu vahelist kaugust nimetatakse lainepikkuseks ja seda mõõdetakse nanomeetrites (nm) ja see tähistab kaugust, mille jooksul valgus liigub ühe võnkeperioodi jooksul.

Inimsilm on võimeline tajuma (näha) elektromagnetiline kiirgus ainult kitsas lainepikkuste vahemikus, mis on piiratud piirkonnaga 380–760 nm, mida nimetatakse nähtavate lainepikkuste piirkonnaks, mis tegelikult moodustavad valguse. Me ei näe kiirgust kuni 380 ja üle 760 nm, kuid seda saame tajuda teiste puutemehhanismidega (näiteks infrapunakiirgus) või salvestada spetsiaalsete seadmetega (joonis 1.1).

Riis. 1.1. Elektromagnetilise kiirguse spekter ja nähtava valguse spekter

Sõltuvalt lainepikkusest tajub valguskiirgust inimese silm, mis on värvitud ühte või teist värvi (õigemini põhjustab see inimesel teatud värvi kogemise) lillast punaseks (tabel 1.1). See võime määrab inimese värvinägemise võimaluse.

Spekter kui värvi tunnus. Looduses kiirgus alates erinevatest allikatest valgus või objektid on harva ühevärvilised, s.t. mida esindab ainult ühe kindla lainepikkusega kiirgus ja sellel on üsna keeruline spektraalne koostis, s.t. see sisaldab erineva lainepikkusega kiirgust. Kui kujutame seda pilti graafikuna, kus lainepikkus joonistatakse piki ordinaattelge ja intensiivsus piki abstsisstellge, siis saame seose nn. kiirguse värvispekter või lihtsalt värvispekter. Värvitud pindade puhul on värvispekter määratletud kui peegeldusteguri ρ sõltuvus lainepikkusest λ, läbipaistvad materjalid- läbilaskvus τ lainepikkusel ja valgusallikate puhul - kiirguse intensiivsus lainepikkusel. Erinevate valgusallikate ja materjalide värvispektrite näited on näidatud joonisel fig. 1.2 ja joon. 1.3.

Riis. 1.2. Erinevat värvi peegeldusspektri kõverad: smaragdroheline, punane kinaver, ultramariin

Riis. 1.3. Näiteid erinevate valgusallikate kiirgusintensiivsuse spektraaljaotusest: valgus selgest sinisest taevast, keskmine päevane päikesevalgus, hõõglambi valgus

Spektrikõvera kuju järgi saab hinnata objekti pinnalt peegelduva või isevalgustava valgusallika poolt kiiratava kiirguse värvust. Mida rohkem see kõver kaldub sirgjooneliseks, seda rohkem on kiirguse värvus hall. Mida väiksem või suurem on spektri amplituud, seda vähem või heledam on objekti kiirguse värvus. Kui emissioonispekter on null kogu ulatuses, välja arvatud teatud kitsas osa sellest, siis jälgime nn. puhas spektraalvärv, mis vastab monokromaatilisele kiirgusele, mis kiirgub väga kitsas lainepikkuste vahemikus.

Valgusvoo ja atmosfääri, ümbritsevate objektide ja muude valgusvoogudega interaktsiooni keerukate protsesside tulemusena omandab reaalsete objektide kiirguse energiaspekter reeglina palju keerukama kuju. Looduses on puhtaid värve praktiliselt võimatu leida. Näiteks isegi kui võtame valge värvi etaloniks päikesekiirguse keskpäeval, siis tegelikult ei osutu see valgeks, vaid omab üht või teist värvi, mis tekib spektraalse koostise muutumise tagajärjel. päikesekiirgus selle läbimise protsessis läbi maakera atmosfääri paksuse: õhu molekulid, samuti atmosfääris olevad tolmu- ja veeosakesed interakteeruvad päikesekiirguse vooga ning sõltuvalt lainepikkusest toimub see protsess vähem või vähem. intensiivsemalt. Seetõttu tundub õhtu- ja hommikutundidel, kui päike on madalal horisondi kohal ja päikesekiired peavad atmosfääris läbima suurema vahemaa kui keskpäeval, meile päikesevalgus mitte valge, vaid kollakas ja sellega valgustatud objektid. - sisse värvitud erinevaid toone kollane, oranž, roosa ja punane. See on tingitud asjaolust, et atmosfäär neelab päikesekiirguse lühilaine (tinglikult sinist) ja läbib vabalt pikalainelise (tinglikult punase) komponendi. Seega selgub, et objektide värvus sõltub otseselt selle objekti pinda valgustavast valgusallikast. Täpsemalt, objekti pinnalt peegelduv või seda läbiv ja visuaalses aparaadis selle objekti värvitunnetuse tekitav valguskiirgus on määratud nii objekti enda omadustega, et valgust peegeldada või neelata sõltuvalt lainepikkusest, ja selle objekti valgustamiseks kasutatava valgusallika omaduste järgi muuta kiirguse intensiivsust sõltuvalt lainepikkusest (joonis 1.4). Seetõttu tuleb värvimõõtmiste tegemisel alati arvestada antud juhul kasutatava valgustusega ning võimalusel kasutada ainult standardseid valgusallikaid, mitte kasutada korraga mitut erinevat tüüpi allikaid. Sama kehtib iga värvilise pildiga töö kohta, kui on vaja tagada kõrge värvitruudus.

Värvinägemise fenomen. Newton tegi oma kuulsa katse päikesevalguse spektriks lagunemise kohta väga olulise tähelepaneku: vaatamata sellele, et spektrivärvid läksid sujuvalt üksteisesse, läbides terve hulga erinevaid värvivarjundeid, on tegelikult kogu see mitmekesisus. osutus võimalikuks taandada seitsmele värvile, mida ta nimetas esmaseks: punane, kollane, oranž, kollane, roheline, sinine, indigo ja violetne. Hiljem on erinevad teadlased näidanud, et nende värvide arvu saab vähendada kolmele, nimelt punasele, rohelisele ja sinisele. Tõepoolest, kollane ja oranž on kombinatsioon rohelisest ja punasest, sinine on rohelise ja sinise kombinatsioon. Sama kehtib ka kõigi teiste värvitoonide kohta, mida on võimalik saada kombineerides punast, rohelist ja sinised lilled, nimetatud seetõttu põhivärvid.

Jung ja Hemholtz, kes uurisid värvinägemist, oletasid, et sellised nähtused on tingitud kolme värvitundliku analüsaatori olemasolust inimese nägemisaparaadis, millest igaüks vastutab silma siseneva punase, rohelise ja sinise valguse kiirguse tajumise eest. Hiljem sai see oletus üsna tugeva teadusliku kinnituse ja pani aluse kolmekomponendilisele värvinägemise teooriale, mis seletab värvinägemise fenomeni kolme tüüpi valgustundlike värvitundlike rakkude olemasoluga inimsilmas. erineva spektraalse koostisega.

Neid rakke õnnestus tõesti näha silma võrkkestas ja kuna mikroskoobi all ilmusid nad ümarate piklike kehadena, siis mõnevõrra ebakorrapärane kuju, kutsuti neid käbideks. Koonused jagunevad kolme tüüpi olenevalt kiirguse spektraalsest koostisest, mille suhtes nad on tundlikud, ning neid tähistatakse kreeka tähtedega β (beeta), γ (gamma) ja ρ (rho). Esimesel tüübil (β) on maksimaalne tundlikkus valguslainete suhtes pikkusega 400 kuni 500 nm (tinglikult "sinine" spektri komponent), teine ​​(γ) - valguslainete suhtes vahemikus 500 kuni 600 nm (tinglikult "roheline" " spektri komponent) ja kolmas (ρ) - valguslaineteni 600 kuni 700 nm (tinglikult "punane" spektri komponent) (joonis 1.5 b). Sõltuvalt valgusspektris esinevate valguslainete lainepikkusest ja intensiivsusest on teatud koonuste rühmad rohkem või vähem ergastatud.

	a)
	b)

Riis. 1.5. Varraste (katkendjoon) ja koonuste (a) suhtelise valgusefektiivsuse kõver ning koonuste spektraaltundlikkuse kõverad, mis on normaliseeritud ühikuks (b)

Samuti tuvastati teiste rakkude olemasolu, millel ei ole tundlikkust rangelt määratletud spektraalse kiirguse suhtes ja mis reageerivad kogu valguskiirguse voolule. Kuna need rakud on mikroskoobi all nähtavad piklike kehadena, nimetatakse neid vardadeks.

Täiskasvanul on umbes 110–125 miljonit varda ja umbes 6–7 miljonit käbi (suhe 1:18). Suhteliselt öeldes on pilt, mida me näeme, ja ka digitaalne pilt diskreetsed. Aga kuna pildielementide hulk on väga suur, siis me lihtsalt ei tunneta seda.

Huvitav on märkida veel üks omadus. Varraste valgustundlikkus on palju suurem kui käbide tundlikkus ja seetõttu hämaras või öösel, kui silma sattuva kiirguse intensiivsus muutub väga madalaks, lakkavad käbid töötamast ja inimene näeb ainult tänu varrastele. . Seetõttu lakkab inimene sel kellaajal, aga ka vähese valgusega tingimustes värve eristamast ja maailm ilmub tema ette mustvalgetes (süngetes) toonides. Pealegi on inimsilma valgustundlikkus nii kõrge, et ületab kaugelt enamiku olemasolevate pildisalvestussüsteemide võimalused. Inimsilm on võimeline reageerima valgusvoogudele suurusjärgus 10–16 W/cm2. Kui sooviksime seda energiat kasutada vee soojendamiseks, kuluks ühe kuupsentimeetri vee soojendamiseks 1° võrra miljon aastat. Väljendades inimsilma tundlikkust filmi tundlikkusega, oleks see samaväärne filmiga, mille tundlikkus on 15 miljonit ASA ühikut.

Varraste ja koonuste tundlikkust valgusvoo suhtes sõltuvalt lainepikkusest kirjeldavad inimsilma spektraaltundlikkuse kõverad (joon. 1.5 b). Inimsilma üldise spektraalse tundlikkuse iseloomustamiseks valguskiirguse voolu suhtes kasutatakse silma suhtelise valgustõhususe kõverat või, nagu seda nimetatakse ka nähtavuse kõveraks, mis määrab vastavalt silma üldise tundlikkuse. inimese silm valgusele, võttes arvesse värvi (koonused) või valguse (vardad) nägemist (joonis 1.5 a). Need sõltuvused pakuvad spetsialistidele suurt huvi, kuna need võimaldavad selgitada mitmeid tuntud inimese nägemisnähtusi.

Seega on nendest kõveratest näha, et inimene suudab väga hästi tajuda rohelisi ja rohekaskollaseid värve, samas on tema tundlikkus siniste värvide suhtes märgatavalt väiksem.

Olukord muutub mõnevõrra õhtuhämaruses, kui ereda valguse kiirgusele tundlikud koonused hakkavad oma efektiivsust kaotama ning muutub varraste ja koonuste suhe - maksimaalne spektraalne valgusefektiivsus nihkub sinise kiirguse (varraste nägemise) suunas.

muud huvitav omadus on see, et silmaläätsel on objektidele raskem fokusseerida, kui need on värvitud sinakasvioletsetes toonides. See on tingitud silma spektraalse tundlikkuse langusest nendes spektri piirkondades. Seetõttu ei valmistata klaase mõnikord mitte neutraalselt läbipaistvatest, vaid kollaseks või pruuniks toonitud klaasidest, mis filtreerivad spektri sinakasvioletset komponenti.

Kuna spektritundlikkuse kõverad osaliselt kattuvad, võib inimesel tekkida teatud raskusi mõne puhta värvi eristamisega. Seega, kuna r-tüüpi koonuste spektraalne tundlikkuse kõver (tinglikult tundlik spektri punase osa suhtes) säilitab teatud tundlikkuse sinakasvioletses piirkonnas, tundub meile, et sinised ja violetsed värvid on punase seguga. .

Mõjutab värvitaju ja silma üldist valgustundlikkust. Kuna suhteline valgustõhususe kõver on Gaussi kõver, mille maksimum on 550 nm (päevasel nägemisel), tajume spektri servade värve (sinist ja punast) vähem eredana kui värve, mis asuvad valgusvihus kesksel kohal. spekter (roheline, kollane, tsüaan) .

Kuna inimsilma spektraalne tundlikkus on kogu spektripiirkonna ulatuses ebaühtlane, võib värvi tajumisel ilmneda nähtus, kus kaks erinevat erineva spektraaljaotusega värvi paistavad meile ühesugusena, kuna need tekitavad ühesuguse ergastuse. silma retseptorid. Selliseid värve nimetatakse metameerilisteks ja kirjeldatud nähtust nimetatakse metamerismiks. Sageli täheldatakse seda, kui üht või teist värvitud pinda vaatame erinevate valgusallikate all, mille valgus pinnaga suheldes muudab selle värvispektrit. Sel juhul võib näiteks valge kangas päevavalguses valge välja näha, kuid kunstvalguses oma tooni muuta. Või tajume kahte erinevat peegeldusspektriga objekti, millel peaks olema erinev värv, tegelikult samasugusena, kuna need põhjustavad silma kolme värvitundliku keskuse ühemõttelist ergutamist. Veelgi enam, kui proovime reprodutseerida nende objektide värve, näiteks fotofilmil, mis kasutab inimese visuaalsest aparaadist erinevat kujutise registreerimismehhanismi, osutuvad need kaks objekti suure tõenäosusega erinevat värvi.

Riis. 1.6. Illustratsioon metamerismi fenomenist

Kolm erineva spektraalse peegelduvusega värvinäidist näivad päevavalguses valgustatud olevat ühesugused. Kui neid proove reprodutseerida fotofilmile, mille spektraalne tundlikkus erineb inimese visuaalse aparaadi spektritundlikkusest, või valgustuse muutumisel muudavad nad oma värvi ja muutuvad erineva värviga.

Kogu kaasaegne värvilise kujutise reprodutseerimise tehnoloogia põhineb metamerismi nähtuse kasutamisel: kuna ei saa värvide reprodutseerimisel täpselt korrata looduslikes tingimustes täheldatud konkreetse värvi spektrit, asendatakse see värviga, mis on sünteesitud kindla komplekti abil. värvidest või emitteritest ja millel on suurepärane spektraalne jaotus, kuid tekitavad vaatajas samad värviaistingud.

Salvestus- ja pilditöötlussüsteemide kavandamisel on inimese nägemise iseärasuste tundmine väga oluline. Just selleks, et võtta võimalikult palju arvesse inimese nägemise iseärasusi, lisavad fotomaterjalide tootjad täiendavaid värvitundlikke kihte, printeritootjad lisavad trükivärve jne. Parandusi siiski pole kaasaegsed tehnoloogiad ei võimalda ikkagi luua kujutise taasesitamise süsteemi, mida saaks võrrelda inimese nägemisaparaadiga.

Värvide klassifikatsioon. Nagu juba mainitud, tajub inimsilm valgust olenevalt kiirguse lainepikkusest ühes või teises värvitoonis lillast punaseni. Tajutavaid värve nimetatakse puhtad spektrivärvid, ja omadust, mis määrab nende värvi, nimetatakse kolorimeetrias värvitooniks. Toon on ainulaadselt seotud lainepikkusega ja seetõttu väljendatakse seda sageli nanomeetrites.

Üldtunnustatud seisukoht on, et inimsilm suudab eristada kuni 150 erinevat puhaste spektrivärvide värvitooni. Sellele arvule tuleks lisada veel 30 lillat värvi, mis spektris puuduvad, kuid mida on võimalik saada sinise ja punase spektrikiirguse segamisel.

Lisaks puhtale spektraal- ja puhtale magenta värvile on olemas ka hulk värve, mida nimetatakse akromaatiline või neutraalsed värvid, st värvid, millel puudub värv. See hõlmab musta, valget ja erinevaid halli toone nende vahel. Nende värvide tunnetamine tekib siis, kui inimese silma ei mõjuta valguskiirguse voog (must värv) või vastupidi, mõjub maksimaalse intensiivsusega voog ( valge värv). Halli värvi tunnetus tekib siis, kui silmale mõjuv valgusvoog ergastab värvitundlikke analüsaatoreid (koonuseid) võrdselt. Pealegi ei pea selle värvi emissioonispekter olema ühtlane (võrdne energia), piisab, kui see põhjustab silma kolme värvitundliku värvi ühesuguse ergastuse ja emissioonispekter ise võib olla väga ebaühtlane (joon. . 1.6).

Kui segate puhta spektrivärvi valge või halliga, ilmneb nähtus, kui värv hakkab oma puhtust kaotama ja muutub järk-järgult valgeks või halliks. Sellega seoses kasutatakse värvi iseloomustamiseks lisaks värvitoonile ka omadust, mida nimetatakse küllastuseks või värvipuhtuseks. Tegelikult ei ole looduses nii palju puhtaid spektraalvärve ja nende asemel näeme palju tõenäolisemalt värve, millel on rohkem või vähem küllastus. Arvatakse, et iga värvitooni puhul suudab inimsilm eristada kuni 200 küllastusastet.

Tooni ja küllastuse omadused on sageli kombineeritud ja neile viidatakse kui kromaatilisusele, mis võib toimida kui kvalitatiivne omadus värvi tajumine.

Kaks identset värvitooni võivad üksteisest erineda mitte ainult küllastuse, vaid ka oma kiirguse heleduse (tugevuse) poolest, mida mittehelendavate objektide omaduste iseloomustamisel iseloomustab tavaliselt värvi heleduse mõiste. Kui värviküllastust saab tõlgendada kui puhta värvi ja sellele lisatud valge suhet, siis heledust saab tõlgendada kui puhta värvi ja sellele lisatud musta suhet. Valguskiirguse tugevuse (heleduse) kasvades omandab värv erinevaid värvivarjundeid mustast valgeni. Heledus on otseselt seotud värviküllastusega, kuna värvi heleduse muutmine põhjustab sageli selle küllastuse muutumist.

Kui kromat saab kasutada kui kvaliteediomadus värvi, heledust saab kasutada värvi kvantifitseerimiseks.

Värvi kolm omadust, mida oleme käsitlenud, nimelt toon, küllastus ja heledus, on sageli paigutatud kolmemõõtmelise graafiku kujul, millel heleduse väärtus on võrdlusteljeks, mida mööda värvid paiknevad mustast valgeni, küllastus muutub piki radiaalset koordinaati, kui värv liigub graafiku keskpunktist eemale, ja värvitooni iseloomustab nurkkoordinaat, nagu on näidatud joonisel fig. 1.7. Teoreetiliselt peaks selline graafik olema silinder, kuid sagedamini on see ümberpööratud koonuse kujul, mille ülaosa vastab mustale punktile ja põhi maksimaalsele heleduse väärtusele. See on hästi kooskõlas tõsiasjaga, et kiirguse heleduse madalate väärtuste korral hakkab inimene värve halvemini eristama ja heleduse minimaalse väärtuse korral ei erista neid üldse.

Kui joonistame selle graafiku tasapinnale, eemaldades heleduse koordinaadi ja jättes ainult tooni või tooni ja küllastuse (kroma), saame konstruktsiooni, mida tavaliselt nimetatakse värvirattaks (joonis 1.8), mis kujutab endast ringjoont mööda millised värvitoonid paiknevad punasest lillani. Igal värviratta värvil on numbriline koordinaat, mis on väljendatud kraadides vahemikus 0° kuni 360°. Punane alustab ja lõpetab värviratta, mis vastab 0° (360°) punktile. Oranž vastab koordinaadile 40°, kollane - 60°, roheline - 120°, sinine - 180°, sinine - 240°, magenta - 300°. Kõik need värvid, välja arvatud oranž, mis on punase ja kollase segu, paiknevad värvirattal üksteisest võrdse intervalliga 60 ° võrra.

Riis. 1.8. Värviring

Nimetatakse värve, mis on värvirattal üksteise vastas lisavärvid. Näiteks punane ja tsüaan, roheline ja magenta, sinine ja kollane jne. Nendel värvipaaridel on vahemik huvitavad omadused, mida kasutatakse kujutiste taasesitamise tehnoloogias ja millest tuleb allpool üksikasjalikult juttu.

Tooni, küllastuse ja heleduse omadused on kõige sagedamini kasutatavad visuaalsed või, nagu neid nimetatakse, psühhofüüsiline värviomadused ja neid kasutatakse siis, kui värv tuleb määrata ilma keerulisi matemaatilisi seadmeid kasutamata.

Teised värvi määramise vahendid võivad olla värviatlased, mis pakuvad värviskeemide näidiseid erinevad pinnad ja teatud atribuudi järgi rühmitatud materjalid. Selliseid atlaseid kasutatakse laialdaselt trüki-, tekstiilitööstuses ja arhitektuuris. Näiteks Pantone trükivärvide kataloogid, hoonete värvinäidised jne. Igal värviatlase värvil on oma indeks, mille järgi saab määrata selle asukoha atlases, samuti selle saamiseks vajalike värvide koostist.

Kolorimeetrias kasutatakse laialdaselt Munselli värviatlast, mille 20. sajandi alguses koostas Ameerika kunstnik Albert Munsell. Munsell rühmitas värvid kolme koordinaadi järgi värvitoon (Värvitoon), küllastus (Chroma) ja kergus (väärtus).

Munsell jagas toonid 10 põhitooniks, mille ta tähistas vastavate täheindeksitega: R(punane), YR(kollane-punane), Y(kollane), GY(kollane roheline), G(roheline), BG(sinine Roheline), B(sinine), PB(lilla sinine) ja RP(punane-lilla). Igas neist tõi ta välja 10 tooni, saades nii 100 puhast värvitooni. Ta seadis need ringi, luues geomeetriline konstruktsioon, mis sarnaneb meile juba tuntud värvirattaga. Tooniväärtused valis Munsell selliselt, et kõrvuti asetsevate proovide värvierinevus oleks tavavaatleja silma jaoks tavavalgustingimustes samasugune (sellise valgustuse all pidas Munsell silmas põhjapoolset taeva keskpäevast valgust laiuskraadid). Kasutades saadud ringi keskpunkti akromaatiliste värvide punktina, paigutas Munsell värvinäidised ringi keskpunktist selle servani vastavalt värvi küllastuse (Chroma) suurenemisele. Lõpuks ehitas ta ringi keskelt telje, mida mööda värve rühmitati, kui nende kergus (Väärtus) suurenes. Vastavalt heleduse suurenemise astmele jaotati värvid 10 rühma vahemikus 0 (must) kuni 9 (valge) ja heleduse skaala valiti mitte lineaarseks, vaid logaritmiliseks, mis on rohkem kooskõlas heleduse muutusega. inimese poolt tajutav. Kuid vastavalt küllastuse suurenemise astmele ei olnud värvidel selget ja identset jaotust, kuna inimsilma spektraalne tundlikkus spektri erinevates piirkondades ei ole sama ja seetõttu võib inimene näha küllastuse erinevusi. erinevaid värvitoone vähem või täpsemalt. Nii et 5 a väärtusega = 2 Munsell tõi välja ainult 3 küllastusastet ja selle eest 5PB sama valgusega 28 . Samal ajal, eest erinevad väärtused heledust, erineva küllastusega värvinäidiste võimalik arv ei olnud samuti sama, mis on kooskõlas tõsiasjaga, et inimene ei suuda värve hästi eristada liiga madala ja liiga kõrge heleduse korral. Kui rühmitada värvinäidised ruumiliseks kehaks, on tekkiv geomeetriline konstruktsioon mõneti asümmeetriline, meenutades veidi ebakorrapärase kujuga õuna või deformeerunud palli. Muide, just sel viisil esitleti Munselli värviatlast tarbijale sageli omamoodi värvigloobusena (joon. 1.10).

Konkreetse värvi täpseks määramiseks kasutas Munsell spetsiaalset koordinaatsüsteemi, mida tähistatakse toonidega (toon), väärtustega (heledus) / värviga (küllastus). Näiteks punane-lilla värv on atlases märgitud kui 6RP4/8, kus 6RP- heledusega värvi koordinaat 4 küllastumisega 8 .

Lisaks Munsellile tegeles selliste värviatlaste väljatöötamisega ka hulk teisi uurijaid. Saksamaal töötas sarnase värviatlase ja peaaegu samal ajal Manselliga välja Ostwald. Sarnast tööd on ette võetud Kanadas, USA-s ja paljudes teistes riikides ning sageli loodi korraga mitu riiklikku värvistandardit erinevatele tööstusharudele. Nõukogude Liidus Rabkini värviatlas ja VNIIM neid. D. I. Mendelejev.

Lisaks värviatlastele on välja töötatud ka arvukalt süsteeme värvide nime järgi klassifitseerimiseks. Kuigi neid süsteeme ei saa nimetada teaduslikult täiesti usaldusväärseteks (sama nime all saavad erinevad vaatlejad aru erinevatest värvidest), kuid lisaks olemasolevatele värvide klassifitseerimissüsteemidele saavad nad hästi hakkama.

Lihtsaima näitena võib tuua seitse värvinime, mis kirjeldavad nähtava spektri osi ning moodustavad jahimehe ja faasani kohta tuntud valemi: punane, oranž, kollane, roheline, sinine, indigo, violetne.

Terminid, millega kunstnikud on harjunud tegutsema, tunduvad palju keerulisemad ja loomulikult arvukad. Kui võtta kunstnike kauplustes müüdavad värvikomplektid, siis leiame värvide nimetuste hulgast nagu ooker, koobalt, kinaver jne, mis on üldtunnustatud terminid, millega iga professionaalne kunstnik seostub. teatud värvid, kuigi loomulikult mis värvides see selle või teise nime all mõeldakse eriline inimene paratamatult tekivad erinevused.

Samuti on tehtud arvukalt katseid välja töötada teaduslikult rangemaid värvinimesüsteeme. Nii koostasid Martz ja Paul värvisõnastiku, mis sisaldas ligi 4000 nime, millest umbes 36 on nende enda nimed, 300 on liitsõnad, mis koosnevad värvinimest ja vastavast omadussõnast. 1931. aastal töötas USA osakondadevaheline värvikomitee (ISCC) farmakoloogilise komitee tellimusel välja nimeliste värvide süsteemi värvitud pindade värvi kirjeldamiseks. See süsteem hõlmas 319 nimetust, mis põhinesid Munselli pakutud värvide nimedel. See sisaldas põhitoonide nimesid - "punane" (R), "kollane" (Y), "roheline" (G), "sinine" (B), "lilla" (P), "oliiv" (ol), "pruun" (Br) ja "roosa" (Pk), - millele on lisatud omadussõnad "nõrk", "tugev", "hele", "tume", samuti mõisted "kahvatu", "särav", "sügav", "videvik", "elav" lisavärvid.

Kõik teised teiste teadlaste väljatöötatud süsteemid on üles ehitatud sarnaselt ja neil on tavaliselt kuni mitusada nime. Sellise praegu Interneti-rakendustes laialdaselt kasutatava süsteemi näide on World Wide Web Consortium (W3C) soovitatud standardvärvina 216 värvi, mida saab kasutada HTML-keeles värvide täpsustamiseks.

Valgusallikate omadused. Kuna meid ümbritsevate objektide ja materjalide kiirgus, mis satub meie silmadesse ja sensatsiooniline värvid, mis määratakse Inimsilm tajutava valguskiirguse hulgast ühe või teise isevalgustava allika, nagu päike, hõõglamp, fotovälklamp jne, tegelikult kiirgav kiirgus, eristub eriti. Kuna valgusallikatel on esemete ja materjalide värvi määramisel väga oluline roll, siis uuriti neid põhjalikult ning töötati välja spetsiaalne klassifikatsioonisüsteem, mis lähtub kontseptsioonist. värvitemperatuur.

Nagu teate, hakkab metalleseme kõrge temperatuurini kuumutamisel kiirgama valgust. Mida kõrgem on hõõglambi temperatuur, seda intensiivsem on see sära. Samal ajal muutub olenevalt hõõgumistemperatuurist ka selle värvus. Algul on see tumepunane, siis punane, siis oranž, siis valge. Nagu selgub, pole see nähtus iseloomulik mitte ainult metallile, vaid seda täheldatakse ka paljude kõrge sulamistemperatuuriga tahkete ainete kuumutamisel. Selle kasutamisel ehitatakse elektrilisi hõõglampe: läbi lastakse õhuke volframtraat elektrit, mille tõttu traat kuumeneb ja kiirgab valgust. Veelgi enam, objekti sära värvust saab sõltuvalt volframi kuumutustemperatuurist üsna täpselt hinnata: mitmesaja kraadini kuumutamisel on sellel punakas varjund, temperatuurini 1000K kuumutamisel oranž, 2000K. - kollane; mitme tuhande kraadini kuumutatud keha sära on meil juba tajutav valgena. Päikese valgus on tingitud ka kiirgusest, mis tuleneb selle pinnal toimuvatest reaktsioonidest, kuumutades temperatuurini umbes 6500 K. Mõne tähe pinna temperatuur on üle 10000K ja seetõttu on nende kiirguse värvus sinine (tabel 1.5). Temperatuuri muutudes muutub vastavalt ka kiirguse spektraalne koostis (joonis 1.11).

Riis. 1.11. Musta keha kiirguse normaliseeritud spektraaljaotused erinevatel värvitemperatuuridel

Kuna enamiku isevalgustavate allikate kiirguse olemus järgib samu seadusi, tehti ettepanek kasutada kiirguse värvuse tunnusena temperatuuri. Kuna erinevate kehade puhul, olenevalt nende keemilisest koostisest ja füüsikalistest omadustest, annab antud temperatuurini kuumutamine veidi erineva kiirgusspektri, kasutatakse värvitemperatuuri etalonina hüpoteetilist absoluutselt musta keha, milleks on terviklik radiaator, mille kiirgus sõltub ainult selle temperatuurist ja ei sõltu ühestki selle muudest omadustest.

Täiesti musta keha hõõgumise spekter, olenevalt selle kuumutamise temperatuurist, saab määrata Plancki seadusega. Vaatamata olemasolevatele erinevustele käituvad kõik teised kehad kuumutamisel ideaalse musta kehaga üsna sarnaselt ja seetõttu pöördub värvustemperatuuri kasutamine isevalgustavate, nii looduslike kui ka tehislike allikate kiirguse kromaatilisuse tunnusena. õigustatud väga paljude juhtumite puhul. Kuna reaalse keha poolt antud kiirguse spektraalne jaotus ja vastavalt ka selle kromaatsus langeb reaalkehade kiirguse iseloomustamisel harva täpselt kokku ideaalse musta keha spektraaljaotuse ja värvilisusega antud värvitemperatuuril, mõistet kasutatakse korrelatsioonis värvitemperatuur, mis tähendab ideaalse musta keha värvitemperatuuri, mille juures tema kiirguse värvus langeb kokku selle keha kiirguse värviga. Sel juhul osutuvad nende kehade kiirguse spektraalne koostis ja füüsikaline temperatuur reeglina erinevaks, mis tuleneb erinevusest üsna loogiliselt füüsikalised omadused tõeline ja ideaalne must keha.

Vastavalt sellele, kui palju valgusallikaid on maailmas, mida kasutatakse erinevad tingimused, on nende kiirgusel nii palju spektraalseid jaotusi. Seega varieeruvad päikesevalguse faasid ja nendega seotud värvitemperatuurid väga laias vahemikus, olenevalt geograafilisest asukohast, kellaajast ja atmosfääri seisundist (joonis 1.12, tabel 1.6). Sama kehtib ka tehisvalgusallikate, näiteks hõõglampide kohta, mille värvustemperatuur varieerub sõltuvalt nende konstruktsioonist, tööpingest ja töörežiimist (tabel 1.6).

Riis. 1.12. Päevavalguse erinevate faaside normaliseeritud spektraaljaotused: 1) taevavalgus seniidis, 2) taevavalgus, mis on täielikult kaetud pilvedega 3) otsene päikesevalgus keskpäeval; 4) otsene päikesevalgus 1 tund enne päikeseloojangut

Vaatamata erinevate valgusallikate olemasolevale mitmekesisusele saab enamikku tööstuses ja tehnoloogias kasutatavatest valgusallikatest standardida. Sellise standardimise pakkus välja Rahvusvaheline Valgustuse Komisjon (CIE), mille kohaselt tuvastati mitu nn standardset kolorimeetrilist emitterit, mis tähistati ladina tähtedega. A, B, C, D, E ja F(Tabel 1.7). Erinevalt tõelistest valgusallikatest kirjeldavad standardsed CIE-kiirgurid valgusallikate klasse tervikuna, lähtudes nende spektraaljaotuse keskmistest väärtustest. Selline standardimine on näidanud oma piisavat efektiivsust, kuna nagu selgub, saab erinevustest hoolimata enamikku tõelisi valgusallikaid üsna täpselt võrrelda vastavate standardsete kiirguritega.

Tab. 1.7.
CIE standardsed kolorimeetrilised emitterid

Art. kiirgus chatel	Iseloomulik
A	Selle allika all on CIE määranud täieliku valguskiirguri (ideaalne must korpus) temperatuuril 2856 K. Selle reprodutseerimiseks kasutatakse volframhõõgniidiga hõõglampi, mille värvustemperatuur on korrelatsioonis 2856K, ja kogu allika A spektri täpsemaks reprodutseerimiseks on soovitatav kasutada sulatatud kvartspirniga käppasid.
B, C	Päevavalguse päikesevalguse taasesitamine B- otsene päikesevalgus korrelatsiooniga värvitemperatuuriga 4870 K, C- Kaudne päikesevalgus korrelatsiooniga värvitemperatuuriga 6770 K. Nende emitterite arvutamisel lubasime terve rida ebatäpsused ja seetõttu neid kolorimeetrilistes arvutustes praktiliselt ei kasutata, asendades standardse emitteriga D. Sel põhjusel ei ole standardsete CIE emitterite spetsifikatsioonis neid sageli üldse märgitud.
D	See on standardne valgusallikas, millele enamik pilditöötlusseadmeid on kalibreeritud. Taasesitab keskmise päevavalguse erinevaid faase korrelatsioonis värvitemperatuuri vahemikus 4000K kuni 7500K. Kiirguse spektraaljaotuse andmed D määrati spektri mitme mõõtmise andmete keskmistamisega päevavalgus esinenud erinevates piirkondades Suurbritannias, Kanadas ja USA-s. Erinevatel eesmärkidel on määratud mitu allika spektraalset jaotust. D erinevate värvitemperatuuride jaoks: D50, D55, D60, D65, D70, D75 korrelatsiooniga värvitemperatuurid vastavalt 5000K, 5500K, 6000K, 6500K, 7000K, 7500K, mis vastavad päevavalguse teatud faasidele. Allikas D65 tuleks pidada kõige mitmekülgsemaks, kuna see on kõige lähemal keskmisele päevavalgusele. Allikas D50 trükkimisel standardiks aktsepteeritud, kuna sobib kõige paremini tavaliste trükivärvidega paberile trükitud kujutise iseloomustamiseks. Allikas D55 fotograafias aktsepteeritakse standardina: slaidide vaatamise seadmetes kasutatakse lampe, mille värvustemperatuur on 5500 K, ja välklambi valgusel on see värvitemperatuur. Erinevalt teistest standardallikatest taasesitage standardallikad tõetruult Düsna raske, kuna sellise kiirguse spektraaljaotusega kunstlikke valgusallikaid pole. Enimkasutatud lahendused, mis tarbijat nii kvalitatiivselt kui ka majanduslikult rahuldavad, on sobiva korrelatsiooniga värvitemperatuuriga luminofoorlampide kasutamine, mille emissioonispektrit täiendavalt korrigeeritakse spetsiaalsete valgusfiltrite abil.
E	Hüpoteetiline kiirgusallikas, millel on võrdse energiaga (lainepikkusega mittemuutuv) spekter värvitemperatuuriga 5460 K. Looduses seda tõesti ei eksisteeri ja seda kasutatakse kolorimeetrias ainult arvutamise eesmärgil
F	Standardne emitter, mis kirjeldab erinevate luminofoorlampide kiirguse spektraalset jaotust. F1- sooja luminofoorlambi kiirgus, mille värvustemperatuur on korrelatsioonis 3000 K, F2- külma päevavalgusega luminofoorlamp, mille värvustemperatuur on korrelatsioonis 4230 K, F7- päevavalguslamp, mille värvustemperatuur on korrelatsioonis 6500K

Koos värvitemperatuuriga kasutatakse mõnikord selle pöördväärtust, mida nimetatakse mired (tähistatakse μrd-ga) või vastupidine mikrokelvin.

μrd kasutamisel Kelvini skaala asemel on kaks eelist: esiteks vastab ligikaudu üks ühik μrd ühele silmaga märgatavale valgusvoo värvilisuse muutuse lävele ja seetõttu on seda mugavam iseloomustada. kiirguse värvilisus nendes ühikutes; teiseks, μrd on mugav kasutada värvide muundamise ja värvi tasakaalustamise filtrite iseloomustamiseks: filtri poolt pakutav värvitemperatuuri muutus, väljendatuna μrd-des, ei muutu kiirgusega töötamisel ühest värvitemperatuurist teise.

Näiteks 85-seeria oranž konversioonifilter alandab keskmise päevavärvi värvitemperatuuri 5500K-lt 3400K-le 2100K (112μrd) võrra. Kui aga seda kasutatakse 4000K värvitemperatuuriga valgusvoo värvitemperatuuri alandamiseks, ei ole K-des väljendatud värvitemperatuuri muutus 2100K, vaid 7246K ja μrd-des väljendatuna ei muutu.

Lillede koostis. Uue värvi saamine mitme põhivärvi segamise teel määrab värvilise pildi saamise võimaluse fotograafias, filmis, televisioonis, trüki- ja arvutitehnoloogias. See põhineb värvipindade või valguskiirgurite poolt moodustatud emissioonispektrite segunemise nähtusel. Tulemuseks on uus värv, millel on oma spekter (joonis 1.13).

Kui võtta näiteks kolm punase, rohelise ja sinise valgusfiltriga varustatud valguskiirgurit ja projitseerida nende kiirgus ühte punkti valgele ekraanile, siis saame Valge laik. Kui üks emitteritest on välja lülitatud ja segatakse ainult punase emitteri kiirgus rohelisega, sinise rohelisega ja rohelise punasega, siis saame ekraanil esmalt kollase, seejärel magenta ja seejärel sinise. Kui võtta kõik kolm emitterit ja segada nende kiirgused erinevates vahekordades, siis saame seega küllaltki suure hulga värve ja nende toone. Mida väiksem on kolme emitteri intensiivsuse erinevus, seda madalam on värviküllastus ja seda rohkem kipub see olema neutraalne. Kui kolme kiirguse proportsioone muutmata väheneb nende intensiivsus, saame sama värvi, kuid väiksema heledusega. Piiraval juhul, kui kõigi kolme emitteri intensiivsust vähendatakse nullini, saame mustaks.

Kui võetakse ainult kaks põhivärvi:

Tegelikult võiksime punase, rohelise ja sinise asemel kasutada mis tahes värvi, kuid lihtsalt punase, rohelise ja sinise segamisega saate suurima värvikombinatsiooni. Selle tõsiasja ilmne seletus on inimese nägemise iseärasused ja kolme värvitundliku retseptori olemasolu inimese nägemisaparaadis, millest igaüks on tundlik punase, rohelise ja sinise kiirte suhtes. Seega võib värvi moodustumist kolme sinise, rohelise ja punase värvi kiirgaja abil pidada silma kolme värviretseptori suunatud ergutamiseks, mille tulemusena on võimalik esile kutsuda ühe või teine ​​värv vaatajas.

Sarnase skeemi järgi moodustub värviline pilt video- ja arvutimonitori, teleri, LCD-projektori ekraanil ja muudes seadmetes, mis kasutavad värvide sünteesiks kolme põhivärvi kiirgust või (pildisisestusseadmete puhul) pilti lagundavad. põhivärvidesse.

Kuna värvi saamiseks segatakse (lisatakse) kolme põhivärvi kiirgust, nimetatakse seda värvisünteesi meetodit aditiivseks (verbist lisama- voltimine).

Riis. 1.13. Lisav värvide segamine

Joonis illustreerib lisandvärvisegu valmistamist Sony Trinitroni värvimonitori näitel. Kolme punase fosfori emissioonid (R), roheline (G) ja sinised värvid (B), mille spektraalemissioonid on näidatud joonisel, summeeritakse iga lainepikkuse kohta, mis võimaldab saada värvisegu, mis reprodutseerib olenevalt iga fosfori helgi intensiivsusest suurt hulka erinevaid värve ja nende toone. . Pange tähele, et punase fosfori helendusel on peaaegu joonspekter, kuna selle koostises on haruldasi muldmetalle.

Enamasti ei ole aga tehnoloogiliselt võimalik kolme kiirgaja valgusvoogu värvi moodustamiseks kombineerida näiteks kino-, fotograafia-, trüki-, tekstiili- ning värvi- ja lakitööstuses.

Fotograafias läbib valge valgusvihk kolme värvilist fotomaterjali kihti, mille moodustavad kollane, magenta ja tsüaanvärv. Trükkimisel läbib valgusvoog kollase, magenta ja tsüaani tindi kihi ning peegeldub paberi pinnalt vastupidises suunas, moodustades värvilise kujutise.

Valge valguse valgusvoo läbimise tulemusena läbi värvi- või pigmendikihi neeldub valikuliselt osa kiirgusspektri energiast, mille tulemusena omandab valgusvoog üht või teist värvi.

Seega on värvikiirguse modulaatorina võimalik kasutada valge valgusvooga valgustatud kollaseid, magenta ja siniseid värvaineid, et saada kõik samad punase, rohelise ja sinise kiirguse vood, millega saab juhtida valgusvoo ergastamist. silma kolm värvitundlikku keskust.

Riis. 1.14. Subtraktiivne värvide segamine

Joonis illustreerib lahutava värvisegu valmistamist ümberpööratud värvilise fotofilmi näitel tsüaani järjestikuse neeldumise teel (C), magenta (M) ja kollane (Y) värvained tihedusega C = 100%, M = 60%, Y = 20% päevavalgusallika kiirgusest (D65) igas lainepikkuse intervallis. Nende segamise tulemusena saadud värv on üks sinise toonidest. Lahutavate värvainete valgusvoo osalise neeldumise tulemusena saadud kiirgust võib sel juhul pidada valgusallika emissioonispektri ja värvainete peegeldusspektri korrutiseks.

Trükis ja polügraafias lisatakse kolmele kollasele, magentale ja tsüaanile must. Seda tingivad esiteks majanduslikud kaalutlused, kuna see võimaldab vähendada kallimate värviliste tintide tarbimist ja teiseks võimaldab see lahendada mõningaid põhimõttelisi probleeme, mis tekivad kolmevärvilise tüpograafilise trükkimise protsessis trüki ebatäiuslikkuse tõttu. kasutatud tinti, mille peegeldusspekter praktikas ei piirdu ainult kollase, ainult magenta ja tsüaaniga.

Kuna valgusvood värvi saamiseks ei summeeru ja valge valguse valgusvoog neeldub värvainega interaktsiooni tulemusena osaliselt, nimetatakse seda värvisünteesi meetodit subtraktiivseks (verbist lahutada- lahutada).

Peatükk 01

Peatükk 02

03. peatükk

Peatükk 04

05. peatükk

06. peatükk

07. peatükk

08. peatükk

09. peatükk

10. peatükk

11. peatükk

12. peatükk

13. peatükk

14. peatükk

15. peatükk

16. peatükk

17. peatükk

18. peatükk

19. peatükk

20. peatükk

21. peatükk

22. peatükk

Järelsõna

Värvi füüsika

1676. aastal kasutas Sir Isaac Newton kolmetahulist prismat, et lagundada valge päikesevalgus värvispektrisse. Selline spekter sisaldas kõiki värve peale magenta.

Newton seadis oma katse üles järgmiselt (joonis 1) päikesevalgus lasti läbi kitsa pilu ja langes prismale. Prismas kihistati valge kiir eraldi spektrivärvideks. Sel viisil välja pandud, suunati see seejärel ekraanile, kus ilmus spektri kujutis. Pidev värvipael algas punasega ja läbi oranži, kollane, roheline, sinine lõppes lillaga. Kui see pilt lasti seejärel läbi koonduva läätse, siis kõigi värvide kombinatsioon andis jällegi valge.

Need värvid saadakse päikesekiirtest murdumise teel. Värvimummutamiseks on ka teisi füüsikalisi viise, näiteks neid, mis on seotud interferentsi, difraktsiooni, polarisatsiooni ja fluorestsentsi protsessidega.

Kui jagada spekter kaheks osaks, näiteks punane-oranž-kollane ja roheline-sinine-violetne, ning koguda kõik need rühmad spetsiaalse läätsega, siis saame tulemuseks kaks segatud värvi, mille segu omakorda annab meile ka valge..

Kaht värvi, mis ühendavad valget värvi, nimetatakse täiendavateks värvideks.

Kui eemaldame spektrist ühe värvi, näiteks rohelise, ja kasutame läätse kogumiseks ülejäänud värvid - punane, oranž, kollane, sinine ja violetne -, siis saadud segavärv osutub punaseks, see tähendab, värv, mis täiendab eemaldatud rohelist. Kui eemaldame kollase värvi, siis ülejäänud värvid - punane, oranž, roheline, sinine ja lilla - annavad meile lilla, st kollasele täiendava värvi.

Iga värv täiendab spektri kõigi teiste värvide segu.

Segavärvides ei näe me selle üksikuid komponente. Selle poolest erineb silm muusikakõrvast, mis suudab välja noppida mis tahes akordi helisid.

Erinevaid värve loovad valguslained, mis on teatud tüüpi elektromagnetiline energia.

Inimsilm suudab tajuda valgust ainult lainepikkustel 400–700 millimikronit:

• 1 mikron või 1μ = 1/1000 mm = 1/1000000 m.
• 1 millimikron või 1 mμ = 1/1000000 mm.

Spektri üksikutele värvidele vastaval lainepikkusel ja iga spektrivärvi vastavatel sagedustel (võnkumiste arv sekundis) on järgmised omadused:

Punase ja punase sageduste suhe lilla ligikaudu võrdne 1:2, st sama mis muusikalises oktavis.

Iga spektri värvi iseloomustab oma lainepikkus, see tähendab, et seda saab täpselt määratleda võnke lainepikkuse või sagedusega. Valguslainetel endal pole värvi. Värvus tekib ainult siis, kui inimsilm ja aju neid laineid tajuvad. Kuidas ta need lained ära tunneb, on siiani täiesti teadmata. Teame vaid seda, et erinevad värvid tulenevad valgustundlikkuse kvantitatiivsetest erinevustest.

Jääb veel uurida olulist küsimust esemete kehavärvi kohta. Kui paneme näiteks kaarlambi ette punast läbilaskva filtri ja rohelist läbilaskva filtri, siis annavad mõlemad filtrid kokku musta või tumeda. Punane värv neelab kõik spektri kiired, välja arvatud punasele värvile vastava intervalli kiired, ja roheline filter viivitab kõik värvid peale rohelise. Seega ei jää ükski kiir vahele ja me saame pimeduse. Füüsikalises katses neeldunud värve nimetatakse ka lahutavateks.

Objektide värvus tekib peamiselt lainete neeldumise protsessis. Punane anum näeb välja punane, kuna neelab kõik muud valguskiire värvid ja peegeldab ainult punast.

Kui me ütleme "see tass on punane", siis me mõtleme tegelikult seda, et tassi pinna molekulaarne koostis on selline, et see neelab kõik valguskiired, välja arvatud punased. Tassil endal pole värvi, värv tekib selle valgustamisega.

Kui punane paber (pind, mis neelab kõiki kiiri peale punase) on valgustatud rohelise valgusega, siis paistab paber meile mustana, sest roheline ei sisalda punasele vastavaid kiiri, mis võiksid meie paberilt peegelduda.

Kõik pildivärvid on pigmenteeritud või materjalist. Need on imavad (imavad) värvid ja nende segamisel tuleks lähtuda lahutamise reeglitest. Kui segada teatud vahekorras täiendavaid värve või kolme põhivärvi – kollast, punast ja sinist – sisaldavaid värve või kombinatsioone, on tulemuseks must, samal ajal kui Newtoni prisma katses saadud sarnane ebamateriaalsete värvide segu annab tulemuseks valge, sest siin on liit Värvilahendus põhineb liitmise, mitte lahutamise põhimõttel.