Цвета света - красный, зеленый и синий, смешивание цветов

Из каких цветов состоит свет, оттенки, длина волны

Великий ученый своего времени Ньютон доказал, что цвет — это качество света. Электромагнитное излучение, которое имеет общие свойства как с волнами, так и с частицами, излучаемыми на различных частотах в волновом движении. Любой заданный луч света имеет определенные значения частоты , длины волны и энергии, связанные с ним. 

Частота, которая представляет собой количество волн, проходящих фиксированную точку пространства в единицу времени, обычно выражается в единицах Герц (1 Гц = 1 цикл в секунду). Длина волны — это расстояние между соответствующими точками двух последовательных волн и часто выражается в метрах, например в нанометрах (1 нм = ^10–9 метров). 

Энергию светового луча можно сравнить с энергией небольшой частицы, движущейся со скоростью света, за исключением того, что никакая частица, имеющая массу покоя, не может двигаться с такой скоростью. Понятие "фотон" , используемый для наименьшего количества света любой заданной длины волны, призван охватить эту двойственность, включая характеристики как волны, так и частицы,присущие волной и квантовой механике. Энергия фотона часто выражается в единицах электрон-вольт (1 эВ = 1,602 × ^10-12 эрг ). Оно прямо пропорционально частоте и обратно пропорционально длине волны.

Свет — не единственный тип электромагнитного излучения. На самом деле это лишь небольшой сегмент всего электромагнитного спектра, но свет это единственная форма, которую может воспринимать глаз. Длины световых волн варьируются от 400 нм в фиолетовой части спектра до 700 нм в красной части части. Границы видимого спектра не имеют четкого определения, но различаются у разных людей; существует некоторая расширенная видимость для света высокой интенсивности. 

При более коротких длинах волн электромагнитный спектр простирается до области ультрафиолетового излучения и продолжается через ренгеновские лучи, гамма-лучи, и космические лучи. Сразу за красным концом спектра находятся длинноволновые инфракрасные лучи (которые можно ощущать как тепло), далее микроволны и радиоволны. Излучение одной частоты называется однотонным. Когда эта частота попадает в диапазон видимого спектра, создается цветовое восприятие насыщенного оттенка.

Законы смешения цветов.

Цвета спектра называются хроматическими цветами; есть также нехроматические цвета, такие как коричневые, пурпурные и розовые. Термин ахроматические цвета иногда применяется к последовательности черный-серый-белый. По некоторым оценкам, глаз может различать около 10 миллионов цветов, каждый из которых происходит от двух типов световой смеси: аддитивной и субтрактивной. Как следует из названий аддитивная смесь включает добавление спектральных компонентов, а вычитающая смесь касается вычитания или поглощение частей спектра.

Аддитивное смешение происходит при объединении лучей света. Цветовой круг, впервые разработанный Ньютоном, до сих пор широко используется для целей цветового дизайна, а также полезен при рассмотрении качественного поведения смешивания лучей света. Цветовой круг Ньютона сочетает в себе спектральные цвета красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, индиго и сине-фиолетовый с неспектральным пурпурным цветом (смесь сине-фиолетовых и красных световых лучей), как показано на рисунке. Белый находится в центре и получается путем смешивания световых лучей примерно одинаковой интенсивности дополнительного цвета (цвета, диаметрально противоположные в цветовом круге), такие как желтый и сине-фиолетовый, зеленый и пурпурный или голубой и красный. Промежуточные цвета можно получить путем смешивания световых лучей, например, смешивание красного и желтого дает оранжевый, красного и сине-фиолетового дает пурпурный и так далее.

Основные цвета — это красный, зеленый и синий. Это означает, что путем аддитивного смешивания различных цветов в определенных количествах можно получить почти все другие цвета. Если три основных цвета смешиваются вместе в равных количествах, то получается белый цвет.

Аддитивное смешение можно продемонстрировать физически. Возьмем три слайд-проектора, оснащенных фильтрами. Один проектор излучает луч насыщенного красного света на белый экран, другой синего, а третий зеленого света. Аддитивное смешение происходит там, где лучи перекрываются (и, таким образом, складываются вместе). Там, где красный и зеленый лучи перекрываются, получается желтый. Если добавить больше красного света или уменьшить интенсивность зеленого света, световая смесь станет оранжевой. Точно так же, если зеленого света больше, чем красного, получается желто-зеленый и т.д.

Субтрактивное смешивание цветов включает в себя поглощение и избирательное пропускание или отражение света. Это происходит, когда красители (например, пигменты или красители) смешивают или когда в один пучок белого света вставляют несколько цветных фильтров. Например, если проектор оснащен темно-красным фильтром, фильтр будет пропускать красный свет и поглощать другие цвета. Если проектор оснащен сильным зеленым фильтром, красный свет будет поглощаться, а передаваться будет только зеленый свет. 

Поэтому, если проектор оснащен как красным, так и зеленым фильтрами, все цвета будут поглощаться, а свет не пропускаться, что приведет к отображению черного цвета. Точно так же желтый пигмент поглощает синий и фиолетовый свет, отражая при этом желтый, зеленый и красный свет (зеленый и красный в совокупности дают больше желтого). Синий пигмент поглощает преимущественно желтый, оранжевый и красный свет. Если смешать желтый и синий пигменты, получится зеленый, поскольку это единственный спектральный компонент, который не сильно поглощается ни одним из пигментов.

Поскольку аддитивные процессы имеют наибольшую гамму, когда основными цветами являются красный, зеленый и синий, разумно ожидать, что наибольшая гамма в вычитательных процессах будет достигнута, когда основные цвета поглощают красный, зеленый и синий соответственно. 

Цвет изображения, поглощающего красный свет и пропускающего все остальные излучения, — сине-зеленый, который часто называют голубой. Изображение, которое поглощает только зеленый свет, пропускает и синий, и красный свет, и его цветпурпурный. Изображение, поглощающее синий цвет, пропускает только зеленый и красный свет, а его цвет желтый. Следовательно, вычитающие основные цвета — голубой, пурпурный и желтый.

Нет точного понимания в области цвета традиционно были более запутанными, чем те, которые только что обсуждались. Эту путаницу можно проследить до двух распространенных неправильных названий:

1- субтрактивный первичный голубой, который на самом деле является сине-зеленым, обычно называют синим; 

2 - субтрактивный первичный пурпурный цвет обычно называют красным. 

В этих условиях вычитающие основные цвета становятся красным, желтым и синим. А также те, чей опыт ограничивается большей частью вычитающими смесями, имеют веские основания удивляться, почему физик настаивает на том, чтобы считать красный, зеленый и синий первичными цветами. Путаница сразу разрешается, когда становится понятно, что красный, зеленый и синий выбраны в качестве аддитивных основных цветов, потому что они обеспечивают наибольшую цветовую гамму в смесях. По той же причине субтрактивные основные цвета соответственно поглощают красный цвет (голубой), поглощают зеленый (пурпурный) и синий поглощающий (желтый).

Белый свет

В физике видимый человеческим глазом, когда все длины волн видимого спектра объединяются, подобно черному. Но в отличие от цветов спектра и большинства их смесей, у белого отсутствует оттенок, поэтому он считается ахроматическим цветом. Белый и  черный - самые основные цветовые термины языков. Слово «белый» происходит от протогерманского "hwitaz" и древнеанглийского "hwit ". Одно из первых письменных упоминаний термина происходит из древнеанглийской легенды о фениксе, так называемой "Прозы Феникса" (11 век): «Его fet syndon blodreade begen twegen and se bile hwit» («Его ноги оба в крови - красный, а клюв белый»).

Красный свет

Самая длинная волна света. Находится в диапазоне 620–750 нанометров в видимом спектре. В искусстве красный — это цвет на условном круге, расположенный между фиолетовым и оранжевым,  а также противоположный зеленому, как его дополнение.

Красный был первым основным цветовым термином, добавленным в языки после черного и белого. Слово "красный" происходит от санскритского "rudhira" и протогерманского "rauthaz". Одно из первых письменных упоминаний этого термина содержится в староанглийском переводе (897 г. н. э .) «Пастырской заботы» папы св. Григория Великого: «On thæs sacerdes hrægle sceoldœn hangian bellan" - "на священнических ризах должны висеть колокольчики и среди колокольчиков красные гранаты»).

Зеленый свет

Свет в диапозоне длин волн 495–570 нанометров, который находится в середине видимого спектра. В искусстве зеленый — это цвет на обычном круге, расположенный между желтым и синим, напротив красного, как дополнение.

Зеленый — основной цветовой термин, добавленный в языки до или после желтого, после черного, белого и красного. Слово « зеленый » происходит от протогерманского "grōni" и древнеанглийского "grene". Одно из первых письменных упоминаний этого термина содержится в манускрипте Кэдмона ( около 1000 г. н. э.): «Адам останавливается / "On GRENE græs, gaste geweorthad» («Адам ступил / На зеленую траву, душа стала достойной»).

Синий свет

Свет 450–495 нанометров в видимом спектре. После фиолетового синий является областью спектра с самыми короткими длинами волн. В искусстве синий — это цвет на условном круге, расположенный между зеленым и фиолетовым и противоположным оранжевым, его дополнением.

Термин "синий" происходит от протогерманского "blæwaz" и старофранцузского "blo" или bleu". Одно из первых письменных упоминаний этого термина взято из южно-английского легендарного сборника жизнеописаний святых ( около 1300 г. н.э.): "Эта другая зелень".

Измерение цвета

Измерение цвета известно как колометрия. В этой области используются различные инструменты. Самые сложные спектрофотометры анализируют свет с точки зрения количества энергии, присутствующей на каждой спектральной длине волны. 

Трудно описать цвет конкретного спектрального распределения энергии. Поскольку глаз воспринимает только один цвет для любого данного распределения энергии, необходимо выразить измерения цвета способом, связанным с восприятием. Существует несколько систем, некоторые из которых описаны ниже.