Что такое цвет?

Вступление

Может показаться, что вопрос странный, даже глупый. Ведь все и так знают, что такое цвет! Но на деле оказывается, что очень немногие могу объяснить, как получается цвет, от чего зависит, какова его физическая природа.

Кто-то скажет, что дизайнерам не нужны такие подробности, они же вообще гуманитарии, какая физика? Но как дизайнер сможет разобраться в различиях цветовых моделей, понять, как получаются оттенки, учесть особенности восприятия цвета на мониторе и при печати, если он не знает теории? Поэтому мы решили написать несколько статей о самых элементарных вещах, которые совершенно необходимо знать любому дизайнеру. И начнем с цвета.

Цвет — понятие субъективное

— Мам, где моя синяя футболка?

— Какая синяя футболка?

— Ну та, с белыми рукавами, которую мы в Питере купили.

— А, фиолетовая! Да я ее постирала.

Бывало такое? Почему-то маме кажется, что футболка, которую вы всегда считали синей, фиолетовая. Выходит, что цвет — понятие субъективное? Может, мама и правда видит это цвет не так, как вы, или она просто его по-другому называет? А кто его знает.

А если надеть эту футболку на рок-концерт, то в полумраке, да в отсветах красных прожекторов она выглядит коричневой. И это в ваших собственных глазах, а что сказала бы мама — вообще загадка.

Получается, что цвет зависит от объекта — предмета, который мы рассматриваем, субъекта — того, кто рассматривает, и условий, при которых это происходит.

Цвет и свет

Почему мы вообще что-то видим?

Свет — от солнца или от лампы — падает на предмет, отражается и попадает в глаз.

Если не будет света, то ничего и не будет видно. Это известно каждому, кто хоть раз оказывался в темном туалете.

Но отчего же предметы получаются разноцветные? Дело в том, что не весь свет, который попадает на предмет, отражается. Часть отражается, а часть поглощается.

Как же так получается, что падает белый свет, а видим мы цветной предмет? Чтобы это объяснить, придется заглянуть в учебник физики.

Дисперсия света

В 1665-1666 году молодой Исаак Ньютон, только что окончивший кембриджский Тринити-колледж, бился над проблемой усовершенствования телескопа. Главным недостатком тогдашних телескопов была радужная окраска краев получаемых изображений. Пытаясь понять природу этого явления, Ньютон провел опыт разложения белого света призмой.

Он закрыл окна плотными ставнями, в которых проделал небольшое отверстие. Пучок лучей, проходящий через это отверстие, он направил на противоположную стену, поставив на его пути призму. Свет преломлялся в призме, и на экране, висевшем на стене, появлялась разноцветная полоса, которую Ньютон назвал спектром. Он провел несколько серий подобных опытов, которые убедили его, что цвета присутствуют в свете изначально, а призма лишь раскладывает их в спектр.

Свет попадает на грань призмы и преломляется. Вообще, преломляется свет при попадании на границу любых двух сред (воздух и стекло призмы, воздух и вода и т.д.). Хорошо это видно, если посмотреть на ложечку в стакане с водой. Она как будто переломлена.

Точно так же преломляются лучи и в призме. Но угол, под которым они преломляются, зависит от длины волны. А еще от длины волны зависит цвет. Получается, что лучи с разными длинами волны преломляются под разными углами. И разлагаются в спектр.

Да, это радуга. Она получается точно так же. После дождя, когда в воздухе висят миллионы маленьких капель, каждая из них, как маленькая призма, преломляет лучи солнца и разлагает их в спектр.

«Harpe de Lumière», фотография Georges Noblet

Это явление называется дисперсией света.

Цвет и свойства предмета

Возвращаясь к вопросу, почему мы видим цветным предмет, освещенный белым светом. Теперь это становится понятно: часть спектра предмет поглощает, часть отражается от поверхности, а часть преломляется внутри, отражается от внутренних граней и поверхностей и тоже попадает на сетчатку глаза.

Если свойства предмета таковы, что он отражает в основном излучение с более короткими длинами волн, мы видим его сине-фиолетовым. Если с более длинными — красным.

Темно-красное бархатное платье поглощает больше излучения, чем розовая детская панамка. И тут дело не только в цвете, но и в свойствах ткани, из которых они сшиты. У бархата поверхность ворсистая, даже если свету и удается отразиться от ворсинки, он попадает на другую ворсинку, потом на третью, и в итоге все равно поглощается. Поэтому складки красного платья выглядят черными.

Почему ночное небо, колодец, окна заброшенного дома кажутся черными? Да потому же: свет поглощается их пустотой, ему не от чего там отражаться.

Красивый фужер из зеленого стекла и отражает, и поглощает, и преломляет свет.

Из этого многообразия предметов, веществ, сред и их свойств и их взаимодействия со светом и получается такой разноцветный наш мир.

Продолжение — во второй части статьи.