Кольоровий тон. З фізичної точки зору, для монохроматичноговипромінювання колірної тон повністю визначається довжиною хвилі. Але кольору навколишнього світу мають більш складний спектральний склад, причому зір сприймає акорд довжин хвиль як один певний колір. Точно такий же по зоровому враженню колір може бути отриманий змішуванням певного монохроматичноговипромінювання з білим світлом. Правда, спектральний прилад відразу виявить підробку.
Тон хроматичного кольору - це довжина хвилі такого монохроматичноговипромінювання, змішання якого в певній пропорції з білим забезпечує отримання кольору, тотожного в візуальному відношенні даного.
Світло з однаковим тоном може мати різну яскравість. Яскравість монохроматичного променя тим більше, чим більше переноситься їм енергія. Відчуття яскравості залежить не тільки від потрапляє в око енергії, але і від чутливості ока до світла даної довжини хвилі. Наприклад, червоний промінь з більшою енергією буде здаватися менш яскравим, ніж зелений зі значно меншою енергією. Яскравість не світяться поверхні залежить і від її здатності, що відображає і від кількості падаючої на цю поверхню світлової енергії. Якщо яскравості всіх предметів в поле зору змінити в однакове число раз, то оці буде здаватися, що співвідношення між яркостямі не змінилося. Але якщо відносну яскравість предметів змінити непропорційно, то око відразу відреагує.
Щоб уникнути проблем, викликаних особливостями зорового сприйняття, розглянемо так звані фотометричні величини.
Потоком енергії випромінювання називається енергія Q. проходить в одиницю часу t через довільну майданчик: Ф = Q / t. Потік енергії вивчення вимірюється об'єктивно за допомогою фізичних приладів у ВАТ - пн. Слід розрізняти поняття потік енергії випромінювання і світловий потік.
Світловий потік оцінюється за дією потоку енергії випромінювання на зорову систему людини і вимірюється в люменах (лм). 1 люмен дорівнює світловому потоку, що випромінюється ізотропним джерелом із силою світла 1 кандела (кд) в межах тілесного кута 1 стерадіан (ср): 1 лм = 1 кд × 1 пор. Встановлено, що світлового потоку в 1 лм. освіченій випромінюванням з довжиною хвилі 555 нм відповідає потік енергії 1,46 мВт. Величина 1,46 мВт / лм називається механічним еквівалентом світла. Світлового потоку в 1 лм. освіченій випромінюванням з іншого довжиною хвилі відповідає потік енергії
де функція характеризує відносну спектральну чутливість зору людини.
Розберемося, чому ці два потоки зі схожими назвами не збігаються. Дія світла на людське око залежить від його довжини хвилі. Максимум функції доводиться на довжину хвилі 555 нм (зелене світло). Поблизу кордонів видимої області очей майже повністю втрачає чутливість, а фізичні прилади - немає. Приладу все одно, "якого кольору енергія". Тому для переходу від потоку енергії випромінювання до світлового потоку вводять перерахункові коефіцієнти. Для цього служить функція. яка приймається рівною 1 при # 955; = 555 нм. Для інших довжин хвиль <1. Например, = 0,5 означает, что для получения зрительного ощущения такой же интенсивности свет с длиной волны λ1 должен иметь величину потока энергии в 2 раза большую, чем свет с длиной волны λ = 555 нм. Для малого интервала длин волн dλ соответствующий малый световой поток dF. измеряемый по интенсивности зрительного впечатления, определяется как
Сила світла - це відношення світлового потоку точкового джерела до величини тілесного кута # 937 ;. в якому він поширюється:
Для ізотропного джерела. де F - повний світловий потік джерела. Одиниця сили світла, кандела (кд) в системі СІ є основною 1 кд = 1 лм / пор. Її значення приймається таким, щоб повний випромінювач при температурі затвердіння платини випромінював 60 кд з кожного квадратного сантиметра своєї поверхні.
Довідка. Кандела - одна з семи основних одиниць СІ, дорівнює силі світла, що випускається в даному напрямку джерелом монохроматичного випромінювання частотою 540 × 10 12 герц (зелене світло), сила світла якого в цьому напрямку становить (1/683) Вт / пор.
Освітленість Е визначають як світловий потік, що падає на одиницю площі поверхні
Одиниця освітленості - люкс. 1 лк = 1 лм / м 2. Оскільки dФпад = Jd # 937 ;. де d # 937; = DS cos # 945; / r 2. отже
Колір світяться тел характеризують яскравістю, що не світяться - светлотой, яка за змістом наведених нижче визначень є відносною яскравістю.
Яскравість (В) - сила світла, віднесена до одиниці площі світиться поверхні, розташованої перпендикулярно напрямку світла:
Одиниця яскравості - кандела на квадратний метр (кд / м 2).
Светлота характеризує ступінь відмінності даного кольору несветящегося тіла від білого або чорного. Людина здатна розрізняти до 400 сірих відтінків. Згадаймо, що біле відображає весь світ, а чорне - весь поглинає. Сіре - частина поглинає, а частина відображає. Чим більше поверхня відбиває, тим вона світліше. Поняття світлини можна застосувати і до хроматичним кольорам. В цьому випадку під светлотой розуміється наявність в кольорі тієї чи іншої кількості чорного і білого. Кількісно светлотой (L) називається відношення яскравості відбитого (або пропущеного) тілом світлового потоку, до яскравості падаючого на тіло світлового потоку.
Насиченість. У різних об'єктів, які ми бачимо мають забарвлення, наприклад, спектральних квітів, колірний тон виражений дуже різко, у інших - ледь помітно. Це якість характеризують терміном насиченість. Насиченістю називається ступінь відмінності хроматичного кольору від рівного йому по світлин ахроматичні. Поняття насиченості близьке за змістом до поняття чистота кольору.
Чистота (Р) показує ступінь вираження колірного тону в даному кольорі, інакше кажучи, висловлює ступінь розведення спектрального світла білим світлом. Наприклад, якщо змішати спектральний світло (# 955; = 500 нм) і яскравістю 40 кд / м 2 і біле світло з яскравістю 80 кд / м 2. тоді чистота Р цього кольору дорівнює
Найбільшою чистотою (100%) мають монохроматические кольору. Ахроматичні кольори мають нульовий чистотою.
Теорії колірного зору
Трехкомпонентная теорія колірного зору. За Юнгом в кожній точці сітківки ока існують щонайменше три структури, чутливі до червоного. зеленому і фіолетовому кольорах. Ця вражаюча здогад була підтверджена експериментально лише в 1959 році (!). Сітківка складається з рецепторів чотирьох типів: паличок і трьох видів колбочок (рис. 6.1). Палички відповідають за здатність бачити при слабкому світлі і не розрізняють кольори. Паличковий пігмент родопсин містить групу, яка називається ретіненом, яка відщеплюється при поглинанні світла. Людина не може цілком синтезувати ретинен у власних клітинах, і тому повинен отримувати дуже схожу речовину з їжею. Ця речовина - вітамін А, нестача якого викликає курячу сліпоту, тобто майже повну втрату здатності бачити в сутінках.
Палички відрізняються від колб будовою, формою і меншими розмірами. У паличках може міститися лише один пігмент, а в колбочках - один з трьох різних пігментів, відповідно до яких колбочки умовно називають "сині", "зелені" і "червоні". Насправді (рис. 6.1), монохроматичне світло з довжиною хвиль, рівними максимумів чутливості різних колб буде: фіолетовим (430 нм), бірюзовим (530 нм) і жовто-зеленим (560 нм). Однак термінологія склалася раніше, ніж вдалося дослідити колбочковиє пігменти.
Побачимо ми об'єкт білим або кольоровим, визначається тим, які з трьох типів колб активізуються. На фізіологічному рівні колір - це результат неоднаковою стимуляції колб різного типу. Колір з широким спектральним розподілом стимулюватиме колбочки всіх типів, і тоді відчуття виявиться білим.
Чотирьохкомпонентна теорія колірного зору. Чотирьохкомпонентна теорія колірного зору довгий час представлялася оппонентном до трикомпонентної теорії. Тільки в другій половині 20 століття з'ясувалося, що ці теорії не виключають, а доповнюють один одного. Бо чотирьохкомпонентної теорія описує процес передачі зорової інформації вже після етапу первинного сприйняття зоровими рецепторами очі. За Евальду Герінгу (1834-1918) в системі очей + мозок можуть здійснюватися чотири процесу: два для відчуття червоного і зеленого, два для жовтого і синього. Відчуття жовтого і червоного виникає в результаті розкладання світлочутливого речовини. Кольори зелений і синій виникають в результаті відновлення цієї речовини. При змішуванні кольорів всередині зазначених пар в належній пропорції, вони повністю зникають. Тому Герінг вважав червоний. жовтий. синій і зелений основними кольорами.