Как образуются цвета в природе. Свет и цвет в природе. Ахроматические и хроматические тона

К атегория: Малярные работы

Свет и цвет в природе

Возможность разложения света была впервые обнаружена Исааком Ньютоном. Узкий луч света, пропущенный им через стеклянную призму, преломился и образовал на стене разноцветную полоску - спектр.

По цветовым признакам спектр можно разделить на две части. В одну часть входят красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые цвета, а в другую - зеленые, голубые, синие и фиолетовые.

Длина волн лучей видимого спектра различна и лежит приблизительно в пределах от 380 до 760 нм(ммк). За прёделамп видимой части спектра располагается невидимая его часть. Участки спектра с длиной волны более 780 нм называются инфракрасными, или тепловыми. Они легко обнаруживаются термометром, установленным на этом участке спектра. Участки спектра с длиной волны менее 380 нм называются ультрафиолетовыми. Эти лучи химически активны; они разрушают несветопрочные пигменты и ускоряют старение лакокрасочных пленок.

Световые лучи, исходящие от различных источников света, имеют неодинаковый спектральный состав и поэтому значительно отличаются по цвету. Например, свет обычной электрической лампочки желтее солнечного света. Объясняется это тем, что в спектре луча дневного света преобладают волны, соответствующие синему цвету, в то время как в спектре электрической лампочки с вольфрамовой и особенно с угольной нитью преобладают красные и оранжевые цветовые волны. Поэтому один и тот же предмет может принимать различную окраску в зависимости от того, каким источником света он освещен.

Вследствие этого и окраска комнаты и предметов, находящихся в ней, воспринимается нами при естественном и искусственном освещении с различными цветовыми оттенками.

Поэтому, подбирая красочные составы для окраски, необходимо учитывать условия освещения во время эксплуатации.

Цвет каждого предмета зависит от его физических свойств, т. е. способности отражать, поглощать или пропускать лучи света. Лучи света, падающие на поверхность, делятся на отраженные, поглощенные и пропущенные.

Тела, почти полностью отражающие или поглощающие лучи света, воспринимаются нами как непрозрачные, а тела, пропускающие значительное количество света, - как прозрачные (стекло).

Если поверхность или тело отражает или пропускает в одинаковой степени все лучи видимой части спектра, то такое отражение или пропускание светового потока называется неизбирательным.

Так, предмет кажется черным, если он поглощает в равной степени почти все лучи спектра, и белым, если отражает в равной степени почти все лучи спектра.

Если смотреть на предметы через бесцветное стекло, их цвет останется для нас прежним. Следовательно, бесцветное стекло почти полностью пропускает все цветовые лучи спектра, за исключением незначительного количества отраженного и поглощенного света, также состоящего из всех цветовых лучей спектра.

Если же заменить бесцветное стекло синим, то все предметы за стеклом покажутся синими (синее стекло пропускает в основном только синие лучи спектра, поглощая почти полностью лучи остальных цветов).

Цвет непрозрачных предметов также зависит от отражения и поглощения поверхностью волн различного спектрального состава. Так, предмет кажется синим, если он отражает только синие лучи, а все остальные поглощает; если же предмет отражает красные и поглощает все остальные лучи спектра, он воспринимается как красный, и т. д.

Такое пропускание и поглощение предметами лучей называется избирательным.

Ахроматические и хроматические тона. Существующие в природе цвета по цветовым свойствам можно разделить на две группы: ахроматические, или бесцветные, и хроматические, или цветные.

К ахроматическим тонам относятся белый, черный и целый ряд промежуточных серых тонов.

Группа хроматических цветовых тонов состоит из красных, оранжевых, желтых, зеленых, фиолетовых и бесчисленного множества промежуточных цветов.

Луч света от предметов, окрашенных в ахроматические тона, отражается, не претерпев каких-либо заметных изменений. Поэтому эти тона воспринимаются нами только как белые или черные с целым рядом промежуточных серых оттенков, которые в этом случае зависят исключительно от способности тела поглощать или отражать все лучи спектра. Чем больше света отражает предмет, тем он кажется белее, и чем большее количество света предмет поглощает, тем он кажется чернее.

В природе не существует материала, отражающего или поглощающего все 100% падающего на него света, поэтому нет ни идеально белого, ни идеально черного тона. Самый белый тон имеет порошок химически чистого сернокислого бария, спрессованный в плитку, который отражает 94% падающего на него света; цинковые белила несколько темнее сернокислого бария, свинцовые белила еще темнее и далее, по мере уменьшения белизны, располагаются: гипс, литопонные белила, писчая бумага высшего сорта, мел и т. д. Наиболее темной считается поверхность черного бархата, отражающего около 0,2% света. Таким образом, ахроматические тона отличаются один от другого только светлотой. Человеческий глаз различает около 300 ахроматических оттенков.

Хроматические цвета обладают тремя свойствами: цветовым тоном, светлотой и насыщенностью цвета.

Цветовым тоном называют такое свойство цвета, которое позволяет глазу человека воспринимать и определять красный, желтый, синий и другие спектральные цвета. Он определяется длиной волны. Цветовых тонов существует значительно больше, чем названий для них.

Основным, естественным рядом цветовых тонов является солнечный спектр, в котором цветовые тона располагаются так, что постепенно и непрерывно переходят один в другой; красный через оранжевый переходит в желтый, далее через светло-зеленый и темно-зеленый - в голубой, затем в синий и, наконец, в фиолетовый.

Светлота - это свойство цветной поверхности отражать большее или меньшее количество падающих лучей света. При большем отражении света мы воспринимаем цвет поверхности как светлый, при меньшем - как темный. Это свойство является общим для всех тонов, как хроматических, так и ахроматических, поэтому по светлоте можно сравнивать любые тона. К хроматическому цвету любой светлоты легко подобрать подобный ему по светлоте ахроматический тон.

Для практических целей при определении светлоты пользуются так называемой серой шкалой, которая состоит из набора выкрасок ахроматических тонов, постепенно переходящих от наиболее черного, темно-серого, серого и светло-серого к почти белому. Эти выкраски наклеены между отверстиями в картоне, против каждой выкраски обозначен коэффициент отражения данного тона. Шкалу накладывают на исследуемую поверхность и, сопоставляя ее с вы-краской, просматриваемой через отверстия шкалы, определяют светлоту.

Насыщенностью хроматического цвета называют степень отличия этого цвета от ахроматического серого, равного ему по светлоте.

Это свойство хроматических цветов можно представить яснее, прибавляя к какому-либо спектральному цвету, например желтому, немного серого, равного ему по светлоте. В этом случае цветовой тон не изменится, так как прибавляемый ахроматический тон не имеет цветового тона, не изменится и светлота цветового тона, так как добавляемый серый равен ему по светлоте. Но полученный желтый цвет будет заметно отличаться от первоначального-он посереет, станет менее желтым. Продолжая дальнейшее прибавление серого тона к желтому, получают ряд промежуточных желтых цветовых тонов, все более серых, вплоть до того, что желтый цвет будет едва заметным. Таким образом, при прибавлении к желтому цвету серого насыщенность желтого цвета непрерывно снижается до минимально возможного.

Предельно насыщенными, а следовательно, и чистыми являются цвета спектра. Остальные хроматические цвета тем насыщенней, чем чище и ближе к спектральным.

Снижение насыщенности цветовых тонов достигается прибавлением не только серого тона, но и любого ахроматического - от черного до белого. При прибавлении черного получают темно-зеленые, темно-синие, коричневые, а белого - розовые, бледно-зеленые, светло-голубые тона. При постепенном прибавлении белого одновременно с уменьшением насыщенности возрастает светлота.

Смешение цветов. Восприятие цветов, которые мы видим вокруг себя, вызывается действием на глаз сложного цветового потока, состоящего из световых волн различной длины. Но впечатление пестроты и многоцветности не создается, гак как глаз обладает свойством смешивать разнообразные цвета.

Для изучения законов смешивания цветов пользуются приборами и приемами, дающими возможность смешивать цвета в различной пропорции.

С помощью трех проекционных фонарей с лампами достаточной мощности и трех светофильтров - синего, зеленого и красного - можно получить различные смешанные цвета. Для этого перед объективом каждого фонаря устанавливают светофильтры и направляют цветовые пучки на белый экран. При попарном наложении цветовых пучков на один и тот же участок получают три разнообразных цвета: сочетание синего и зеленого дает голубое пятно, зеленого и красного - желтое, красного и синего - пурпурное. В центре, где все три цветовые пучка взаимно перекрываются, при соответствующей регулировке интенсивности световых пучков с помощью диафрагм или серых светофильтров можно получить белое пятно.

Простой прибор для смешивания цветов - это вертушка-юла. Два бумажных кружка разного цвета, надрезанные по радиусу и имеющие одинаковый диаметр, вставляют один в другой. При этом образуется двухцветный диск, в котором, перемещая кружки, можно изменять величину цветных секторов. Собранный диск надевают на ось вертушки и приводят в движение. От быстрого чередования цвет двух секторов сливается в один. Создается впечатление, что кружок одноцветный. В лабораторных условиях обычно пользуются вертушкой с электродвигателем, имеющим скорость вращения не менее 2000 об/мин.

С помощью вертушки можно смешать несколько цветов, совмещая одновременно соответствующее количество разноцветных дисков.

В практике широко применяют пространственное смешение цветов, которое основано на получении зрительного эффекта в результате смешения двух или более цветов, расположенных близко один к другому и рассматриваемых с достаточно большого расстояния.

На принципе пространственного смешения цветов построено применение в отделочных работах накатывания разноцветных рисунков по цветному фону, набрызг и т. п.

Описанные способы смешения цветов являются оптическими, так как цвета складываются или сливаются в один суммарный цвет на сетчатке нашего глаза. Этот вид смешения носит название слагательного, или аддитивного.

Но не всегда при смешении двух хроматических цветов получается смешанный хроматический цвет. В отдельных случаях, если один из хроматических цветов дополнить специально подобранным к нему другим хроматическим цветом и смешать их в строго определенной пропорции, может получиться ахроматический тон. Если при этом были использованы хроматические цвета, близкие по чистоте цветового тона к спектральным, получающийся новый цвет окажется белым или светло-серым. Если пропорциональность при смешении нарушена, цветовой тон окажется того цвета, которого было взято больше, причем насыщенность тона понизится.

Два хроматических цвета, образующих при смешении в определенной пропорции ахроматический тон, называются взаимно дополнительными цветами. Смешение дополнительных цветов никогда не может дать нового цветового тона. В природе существует множество пар взаимно дополнительных цветов, но для практических целей из основных пар дополнительных цветов создают цветовой круг из восьми цветов, в котором взаимно дополнительные цвета размещают на противоположных концах одного диаметра.

В этом круге красному цвету соответствует дополнительный голубовато-зеленый, оранжевому - голубой, желтому - синий, желто-зеленому- фиолетовый. Следует отметить, что в любой паре дополнительных цветов один всегда принадлежит к группе теплых, а другой - к группе холодных.

В зависимости от того, в пределах какого интервала расположены цветовые тона, их сочетания приобретают большую или меньшую гармонию. Наиболее гармоничны цветовые тона, расположенные в пределах больших и малых интервалов, наименее - в пределах средних интервалов (1/4 окружности).

Помимо слагательного существует вычитательное, или механическое, смешение цветов. Этот вид смешения в отличие от оптического состоит в механическом смешении красок непосредственно на палитре, красочных составов - в емкостях или же в нанесении двух красочных прозрачных слоев один на другой (лессировка).

При механическом смешении красок получается не оптическое сложение цветных лучей на сетчатке глаза, а наоборот, вычитание из белого луча, освещающего нашу цветную смесь, тех лучей, которые поглощаются цветными частицами красок. Так, при освещении белым лучом света предмета, окрашенного цветной смесью пигментов синего и желтого цвета, например берлинской лазурью и желтым кадмием, синие частицы берлинской лазури поглотят красные, оранжевые и желтые лучи, а желтые частицы кадмия - фиолетовые, синие и голубые. Непоглощенными останутся зеленые и близкие к ним голубовато-зеленые и желто-зеленые лучи, которые, отразившись от предмета, и будут восприняты сетчаткой нашего глаза.

Примером вычитательного смешения цветов может служить луч света, пропущенный через три стекла - желтого, голубого и пурпурного цветов, - поставленных одно за другим, и направленный на белый экран. В местах перекрытия двух стекол - пурпурного и желтого - получится красное пятно, желтого и голубого - зеленое, голубого и пурпурного - синее. В местах же одновременного перекрытия трех цветов появится черное пятно.

Количественная оценка цвета. Для цветового тона, чистоты цвета и отражения цветом света установлены количественные оценки.

Цветовой тон определяется длиной его волны и лежит в пределах от 380 до 780 нм. Условно цветовой тон обозначают греческой буквой к (ламбда).

Такое определение цвета можно изобразить графически в виде диаграммы, в свое время построенной Исааком Ньютоном. Диаграмма представляет собой окружность, по которой в спектральной последовательности расположены основные цвета спектра. Круг замыкается смешанным красно-фиолетовым (пурпурным) цветом. В центре круга помещается белый тон с Р = 0,0. От центра к основной окружности расположились на равном расстоянии пять кон-Центрических кругов с отметками, обозначающими чистоту спектральных цветов, - 0,2; 0,4; 0,6; 0,8. По радиусам, идущим от центра к части окружности, обозначающей тот или иной спектральный цвет, располагается этот же спектральный цвет, но с различной чистотой от белого до спектрально чистого. На рис. 55 точкой обозначено расположение на диаграмме светло-оранжевого цвета с длиной волны к = 600 нм и чистотой цвета Р = 0,4.

В настоящее время действует система графического определения цвета, построенная в прямоугольных координатах на основе трех основных цветов - красного, зеленого и синего.

Рис. 1. Схема цветового круга

Третья количественная оценка цвета - коэффициент отражения цветом света, который условно обозначается греческой буквой g (ро). Он всегда меньше единицы. Коэффициенты отражения окрашенных или облицованных различными материалами поверхностей оказывают огромное влияние на освещенность помещений и всегда принимаются во внимание при проектировании отделки зданий различного назначения. С увеличением чистоты цвета коэффициент отражения уменьшается, и наоборот, с потерей цветом чистоть! и приближением его к белому коэффициент отражения увеличивается.

Рабочим, занимающимся отделкой помещений, необходимо знать коэффициенты отражения света различными материалами, используемыми при окрасках, оклеивании обоями, облицовке поверхностей.

При окраске и облицовке поверхностей применяют цвета, отражающие свет в следующих процентах: потолки - 70-85; стены (верхняя часть) -60-80; стены (панели) -50-65; мебель и оборудование- 50-65; полы - 30-50. При этом матовые окраски и облицовки с диффузным (рассеянным) отражением света создают условия наиболее равномерного (без бликов) освещения, что обеспечивает нормальные условия для органов зрения.

- Свет и цвет в природе

ОСНОВЫ ЦВЕТОВЕДЕНИЯ

Возможность разложения света была впервые обнару­жена Исааком Ньютоном. Узкий луч света, пропущенный им через стеклянную призму, преломился и образовал на стене разноцветную полоску - спектр (рис. 27).

По цветовым признакам спектр можно разделить на две части В одну часть входят красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые цвета, а в другую - зеленые, голу­бые, синие и фиолетовые. Цвет каждого предмета зависит от его физических свойств, т. е. способности отражать, поглощать или про­пускать лучи света. Лучи света, падающие на поверх­ность, делятся на отраженные, поглощенные и пропу­щенные.

Тела, почти полностью отражающие или поглощаю­щие лучи света, воспринимаются нами как непрозрач­ные, а тела, пропускающие значительное количество све­та, как прозрачные (стекло).

Если поверхность или тело отражает или пропускает в одинаковой степени все лучи видимой части спектра, то такое отражение или пропускание светового потока называетсянеизбирательным.

Основным, естественным рядом цветовых тонов явля­ется солнечный спектр, в котором цветовые тона распо­лагаются так, что постепенно и непрерывно переходят один в другой; красный через оранжевый переходит в желтый, далее через светло-зеленый и темно-зеленый - в голубой, затем в синий и, наконец, в фиолетовый.

Светлота - это свойство цветной поверхности отра­жать большее или меньшее количество падающих лучей света. При большем отражении света мы воспринимаем цвет поверхности как светлый; при меньшем - как тем­ный. Это свойство является общим для всех тонов, как хроматических, так и ахроматических, поэтому по свет­лоте можно сравнивать любые тона. К хроматическому цвету любой светлоты легко подобрать подобный ему по светлоте ахроматический тон.

Для практических целей при определении светлоты пользуются так называемой серой шкалой, которая со­стоит из набора выкрасок ахроматических тонов, посте­пенно переходящих от наиболее черного, темно-серого, серого и светло-серого к почти белому. Эти выкраски наклеены между отверстиями в картоне, против каждой выкраски обозначен коэффициент отражения данного тона. Шкалу накладывают на исследуемую поверхность и, сопоставляя ее с выкраской, просматриваемой через отверстия шкалы, определяют светлоту.

Насыщенностью хроматического цвета называют сте­пень отличия этого цвета от ахроматического серого, рав­ного ему по светлоте.

Это свойство хроматических цветов можно предста­вить яснее, прибавляя к какому-либо спектральному цвету, например желтому, немного серого, равного ему по светлоте В этом случае цветовой тон не изменится, так как прибавляемый ахроматический тон не имеет свето­вого тона, не изменится и светлота цветового тона, так как добавляемый серый равен ему по светлоте Но полу­ченный желтый цвет будет заметно отличаться от первоначатьной - он посереет, станет менее желтым. Продол­жая дальнейшее прибавление серого тона к желтому, получают ряд промежуточных желтых цветовых тонов, все более серых, вплоть до того, что желтый цвет будет едва заметным Таким образом, при прибавлении к жел­тому цвету серого насыщенность желтого цвета непре­рывно снижается до минимально возможного.

Предельно насыщенными, а следовательно, и чистыми являются цвета спектра. Остальные хроматические цвета тем насыщенней, чем чище и ближе к спектральным.

Снижение насыщенности цветовых тонов достигает­ся прибавлением не только серого тона, но и любого ахроматического - от черного до белого. При прибавле­нии черного получают темно-зеленые, темно-синие, ко­ричневые, а белого - розовые, бледно-зеленые, светло-голубые тона. При постепенном прибавлении белого одновременно с уменьшением насыщенности возраста­ет светлота.

Смешанные тона. Восприятие цветов, которые мы ви­дим вокруг себя, вызывается действием на глаз сложного цветового потока, состоящего из световых волн различной длины. Но впечатления пестроты и многоцветности не создается, так как глаз обладает свойством смешивать разнообразные цвета

Для изучения законов смешивания цветов пользуют­ся приборами и приемами, дающими возможность сме­шивать цвета в различной пропорции.

Рассматривая спектр, мы можем выделить в нем три цвета: красный, желтый и синий, которые принято на­зывать основными, так как эти цвета нельзя получить смешением других цветов. Все остальные цвета спектра, которые можно получить смешением основных цветов, называют смешанными.

Простой прибор для смешивания цветов - это вертушка-юла. Два бумажных кружка, разного цвета, надре­занные по радиусу и имеющие одинаковый диаметр, вставляют один в другой. При этом образуется двухцвет­ный диск, в которем, перемещая кружки, можно изменять величину цветных секторов. Собранный диск надевают на ось вертушки и приводят в движение. От быстрого чередо­вания цвет двух секторов сливается в один. Создается впе­чатление, что кружок одноцветный. В лабораторных усло­виях обычно пользуются вертушкой с электродвигателем, имеющим скорость вращения не

менее 2000 об/мин.

С помощью вертушки можно смешать несколько цве­тов, совмещая одновременно соответствующее количе­ство разноцветных дисков.

В практике широко применяется пространственное смешение цветов, которые основано на получении зри­тельного эффекта в результате смешения двух или более цветов, расположенных близко один к другому и рассматриваемых с достаточно большого расстояния.

На принципе пространственного смешения цветов построено применение в отделочных работах накатывания разноцветных рисунков по цветному фону, набрызг и т. п.

Описанные способы смешения цветов являются оптическими, так как цвета складываются или сливаются в один суммарный цвет на сетчатке нашего глаза. Этот вид смешения носит название слагателъного, или аддитивного.

С помощью пигментов, применяемых в малярных ра­ботах, можно получать различные цвета. Каждый основ­ной или смешанный цвет мо жет быть сделан светлее или темнее путем добавления к нему белой или черной крас­ки. Отсюда и понятия разбелов и затемнений. В маляр­ных работах затемнения используют редко, зато разбе­лы - очень часто,

В малярных работах различают теплые и холодные цвета. К теплым относят красные, оранжевые, желтые, к холодным - синие, голубые, зеленые цвета. Например, зеленый цвет в зависимости от того, преобладает в нем желтый или синий цвет, может быть соответственно теп­лым или холодным. Комнаты, выходящие на север, при­нято окрашивать в теплые тона, комнаты, выходящие на юг, - в холодные. Тот же вопрос возникает при выборе цвета для окраски фасадов. При этом учитывают фон, на котором находится здание, а также цвет фасадов окружа­ющих зданий.

Теплые и светлые цвета принято называть выступаю­щими, а все холодные - отступающими.

Архитектурные детали на фасадах - наличники, пояски колонн, пиляс­тры - обычно окрашивают в более светлые тона, неже­ли плоскости самих фасадов. Таким приемом создается впечатление, что эти детали выступают от плоскости фасада.

Различные тяжелые и легкие цвета. Тяжелыми принято считать теплые, а легкими - светлые цвета. Это свой­ство также учитывают при выборе цвета для окраски по­верхностей фасадов или стен помещений. Обычно цоколь фасада окрашивают темнее этажей, а нижние этажи - темнее верхних. Этого же правила придерживаются и при окраске стен помещений.

Очень часто для пигментов, наполнителей, а также для связующих важно точно определить цвет, иначе будет трудно получить окрасочный состав заданного цветово­го тона.

ГОСТ 16873-78 устанавливает визуальный и инструментальный методы определения цвета пигментов для паст или красок и наполнителей для красок.

Визуальным методом определяют соответствие цвета испытуемого пигмента или наполнителя цвету утвержденных образцов (эталонов).

Инструментальным методом определяют координаты цвета X, У, испытуемого пигмента или наполнителя в сравнении с утвержденным образцом с помощью компаратора цвета типа ФКЦШ-М.

Но не всегда при смешении двух хроматических цветов получается смешанный хроматический цвет. В отдельных случаях, если один из хроматических цветов дополнить специально подобранным к нему Другим хроматическим цветом и смешать их в строго определенной пропорции, может получиться ахроматический тон. Если при этом были использованы хроматические цвета, близкие по чистоте цветового тона к спектральным, получающийся новый цвет окажется белым или светло-серым. Если пропорциональность при смешении нарушена, цветовой тон окажется того, цвета, которого было взято больше, при­чем насыщенность тона понизится.

Два хроматических цвета, образующих при смешении в определенной пропорции ахроматический тон, называются взаимодополнительными цветами (рис. 28). Смешение до­полнительных цветов никогда не может дать нового цве­тового тона. В природе существует множество пар взаи­модополнительных цветов, но для практических целей из основных пар дополнительных цветов создают цветовой круг из восьми цветов, в котором взаимодополнительные цвета размещают на противоположных концах одного диаметра.

В этом круге красному цвету соответствует дополнительный голубовато-зеленый, оранжевому - голубой, желтому - синий, желто-зеленому - фиолетовый. Следует отметить, что в любой паре дополнительных цветов один всегда принадлежит к группе теплых, а другой - к группе холодных.

В зависимости от того, в пределах какого интервала расположены цветные тона, их сочетания приобретают большую или меньшую гармонию.

Наиболее гармоничны цветные тона, расположенные в пределах больших (1) и малых (3) интервалов (1/2 и 1/8 окружности), наименее - в пределах средних (2) интервалов (1/4 окружности).

Помимо слагательного существует вычислительное, или механическое, смешение цветов. Этот вид смешения в отличие от оптического состоит в механическом смешении красок непосредственно на палитре, красочных составов - в емкостях или же в нанесении двух красочных прозрачных слоев один на другой (лессировка).

Примером вычислительного смешения цветов может служить луч света, пропущенный через три стекла - жел­того, голубого и пурпурного цветов, - поставленных одно за другим, и направленный на белый экран. В мес­тах перекрытия двух стекол - пурпурного и желтого -. получится красное пятно, желтого и голубого - зеленое, голубого и пурпурного - синее.

В местах же одновремен­ного перекрытия трех цветов появится черное пятно.

живым организмом.

Цветовое восприятие это реакция организма на световой раздражитель.

Видимые и ощущаемые человеком световые лучи составляют лишь небольшую октаву, в пределах от 400 до 700 нанометров (или миллимикрон) в сфере колебаний электромагнитных волн в число которых последовательно входят: космические лучи, радиоактивные лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, световые лучи (видимый свет), инфракрасные лучи, радиоволны ультракороткие, короткие, средние и длинные.

В видимый спектр лучей входят растяжки цветов от фиолетового до красного через синий, зелёный, жёлтый и оранжевый.

В природе существуют естественные ряды развития цветов от белого (росток) через видимый цветовой спектр к чёрному (гниль). Природа сама ставит цвета в определённый ряд.

Атмосфера Земли обволакивает нас и создаёт удивительную среду являющуюся носительницей цвета.

Человеческий организм являясь частью природы чутко реагирует на свет и цвет и обладает индивидуальной, присущей только ему шкалой восприятия цвета.

Цветовые лучи минуя зрение действуют на нервную систему человека, красный цвет усиливает кровообращение, а синий цвет останавливает воспалительные процессы.

Человеческий глаз является уникальной оптической системой, дающей нам возможность различать размеры, форму, фактуру, блеск, прозрачность, мерцание и цвета объектов.

Природа света такова, что все тёмные тона находятся внизу, а светлые вверху, что является следствием гравитации.

При нормальном освещении наши глаза видят посредством "колбочек", а при слабом освещении посредством "палочек". Палочки дают нам впечатление света, а колбочки цветности.

В животном мире наличие колбочек и палочек распределено по разному. К примеру, у кур в наличии имеются только колбочки и они спят вместе с заходом солнца, а у сов, наоборот, в наличии только палочки и они не видят в дневное время.

В человеческом глазу в центре сетчатки, в районе центральной ямки, расположены только колбочки. Плотность их очень высока. На площади в 1мм2 располагается 50000 колбочек. Именно этот центр в основном отвечает за измерение цветности в нашем глазу.

При сумеречном зрении в работе глаза участвуют как колбочки, так и палочки, благодаря этому идёт резкое смещение восприятия цветности и дать точную характеристику цвета невозможно.

В живой природе цвет и свет являются продуктом жизнедеятельности организма в процессе его функционирования.

Свечение организмов (биолюминисценция) имеет определённую цель: у медуз это реакция на механическое раздражение, у донных червей-"полихет" это сигнал в период размножения, кальмары и креветки выбрасывают светящуюся слизь, используя её как световую завесу.

Помимо желез с фотогенными, рождающими свет клетками, у глубоковод- ных животных имеются специальные светящиеся органы - "фотофоры". Иногда фотофоры снабжены светофильтрами и животное светится радужно.

В живых организмах почти вся биохимическая энергия при окислении превращается в свет, тогда как в обычной лампе накаливания 70% энергии уходит на образование тепла, поэтому создание искусственного живого све- та, одно из перспективных направлений бионики.

Под влиянием солнечной энергии в листьях растений происходит процесс фотосинтеза т.е. процесс образования органических веществ (сахара и углеводов) из неорганических (воды, углекислого газа и минеральных солей) получаемых из внешней среды.

Для лучшего улавливания растениями дневного света в природе созданы различные схемы расположения листьев. Это очерёдное, мутовчатое, моза- ичное, спиралевидное и т. д.

Природа наделила многих животных способностью к камуфляжу - измене- нию своей внешней окраски. Это позволяет животным наилучшим образом приспосабливаться в борьбе за выживание.

Изменение окраски у животных - это сложный биологический процесс, про- исходящий под влиянием внешних раздражителей, главным образом через зрение. Под кожей животного расположены особые эластичные клетки "хроматофоры", заполненные красящим веществом. По сигналу животного одни хроматофоры растягиваются, а другие сжимаются, в результате чего происходит изменение цветности кожного покрова.

Под хроматофорами лежат другие клетки - "иридоцисты", заполненные рядом зеркал и системой призм, преломляющие и разлагающие свет, благодаря чему кожа животных приобретает особый металлический блеск.

В дизайн-проектировании общеприняты цвета, обеспечивающие безопас- ность и упорядоченность в символике цвета.

Жёлтый цвет - предупреждающий, обозначает "внимание".

Оранжевый цвет - обозначает внимание, "опасность".

Красный цвет - противопожарный, "запрещающий".

Зелёный цвет - разрешающий, "свободно".

Синий цвет - предписывающий, разъясняющий.

Белый цвет - направление движения, "свободно".

По своему психологическому воздействию на человека цвета подразделяют- ся на:

А) Стимулирующие (тёплые цвета), способствующие возбуждению и действующие как раздражители - красный, кармин, киноварь, оранжевый, жёлтый.

Б) Дезинтегрирующие (холодные цвета), приглушающие раздражение - фиолетовый, синий, светло-синий, сине-зелёный.

В) Пастельные (мягкие цвета), приглушающие чистые цвета.

Г) Статичные (уравновешенные цвета), отвлекающие от возбуждающих цветов - зелёный, оливковый, жёлто-зелёный, пурпурный.

Д) Цвета глухих тонов, не вызывающие раздражение и помогающие сосредоточению - на базе серого, белого и чёрного цветов.

Е) Тёплые тёмные цвета, стабилизирующие раздражение и действующие вяло и инертно - охра, коричневые земли, тёмно-коричневый.

Ж) Холодные тёмные цвета, изолирующие и подавляющие раздражение - тёмно-серые, чёрно-синие, тёмно-синие, тёмно-зелёные.

Введение

Значение цвета в жизни человека велико и многообразно. Все, что мы видим, мы видим при помощи цвета и благодаря цвету. Человеческому глазу доступны 40.000 цветов и их оттенков. Кроме цвета, размеров и формы, занимаемых тем или иным цветом, человек ничего не видит.

Любой предмет имеет свой цвет. Некоторые объекты мы узнаем только благодаря цвету. Представьте три круглых по форме и одинаковых по величине объекта. Мы можем превратить их в оранжевый апельсин, красный помидор или зеленое яблоко, окрасив их в соответствующие цвета. Весь мир во всей его красоте, форму и материал, пространство и освещение мы видим благодаря разнообразию цвета.

Проблемами цвета занимается целый ряд наук и научных дисциплин, каждая из которых изучает цвет с интересующей ее стороны. Физика изучает энергетическую природу цвета, физиология – процесс восприятия цвета человеческим глазом и превращения его в цвет, психология – проблему восприятия цвета и воздействие его на психику, способность вызывать различные эмоции, биология – значение и роль цвета в жизнедеятельности живых и растительных организмов. Совокупность всех этих наук, изучающих цвет с разных точек зрения, носит название научного цветоведения. Живописное изображение предмета, объектов и явлений природы основывается на цвете, который воспринимает глаз художника в момент наблюдения. Результат восприятия этого цвета определяется как объективными (существующими в природе цветовыми качествами предметов и явлений природы), так и субъективными факторами – психологией и физиологией зрительного восприятия формы, светлоты и цвета. Знание закономерностей цветовых явлений полезно дизайнеру. Цветоведение не дает рецептов творческих приемов, но объясняет наблюдаемые в природе явления, связанные с цветом. Здесь будет рассказано только об основном, о самом главном в области цветоведения.

§ Природа света и цвета

§ Ахроматические и хроматические цвета

§ Спектральные цвета

§ Цветовой круг

§ Основные, составные и дополнительные цвета.

§ Основные свойства цветов.

§ Локальный цвет.

§ Смешение цветов.

§ Смешивание красок

§ Изменение цветов от освещения

§ Изменение цветов на расстоянии.

§ Законы воздушной перспективы

§ Контраст

§ Несобственные качества цвета

§ Теплые и холодные цвета

§ Пространственные свойства цветов

§ Психофизиологическое воздействие цвета на человека

§ Эмоциональное воздействие цвета на человека

Природа света и цвета

Свет как природное физическое явление представляет собой лучистую энергию, которая в виде электромагнитных колебаний распространяется в пространстве, пока не встретит на своем пути какую-либо поверхность. Эту энергию излучают различные источники: естественные – солнце, луна, звезды и искусственные – огонь, лампы накаливания. Солнце, горящая электрическая лампа, пламя костра – источники собственного света. Луна, Земля, небосвод и все предметы, находящиеся на поверхности Земли (кроме светящихся) – источники отраженного света, который они, в свою очередь, распространяют на соседние объекты. Следовательно, весь видимый мир состоит из предметов, являющихся источниками собственного или отраженного света.

Физической основой, определяющей цвет предмета, служит способность поверхности поглощать, пропускать и отражать падающие на предмет лучи света, состоящего из волн различной длины. Отраженный предметом световой поток, дошедший до сетчатки глаза, оказывает фотохимическое действие на концевые нервные аппараты, заложенные в сетчатке.

Цвет – это свойство предмета вызывать определенное зрительное ощущение в зависимости от длины световой волны солнечного спектра, которую он отражает; это результат отражения света от поверхности предмета и восприятия части отраженного светового излучения зрительным аппаратом человека.

Когда от поверхности предмета отражаются, например, красные лучи солнечного спектра, а другие поглощаются или отражаются в меньшем количестве, мы видим предмет красным. При полном отражении лучей солнечного спектра предмет воспринимается белым или серым, а при почти полном поглощении лучей – черным.

Избирательность в поглощении света определяет постоянную собственную окраску предмета.

Собственный или локальный цвет предмета – условный, лишенный оттенков, основной цвет, свойственный данному предмету.

За каждым предметом в нашем сознании на основании жизненного опыта закрепляется какой-то определенный цвет: лимон – желтый, апельсин – оранжевый, трава – зеленая. Природный цвет предмета хорошо виден при ярком освещении.

В природе собственную одноцветную окраску предметов увидеть трудно. Сохраняя относительное постоянство, собственный цвет в природе изменяется под воздействием следующих факторов:

Контрастного взаимовлияния соседних цветов;

Свойств предмета и его поверхности;

Воздушной среды и расстояния;

Силы и спектрального состава прямого и отраженного света.

Влияние всех этих факторов превращает собственный цвет предметов в обусловленный. Поэтому все основные цвета предметов мы видим с многочисленными цветовыми оттенками. Красную или белую розу нельзя написать только красной и белой краской, к условному цвету собственной окраски обязательно добавляют краски цвета освещения, окружающих предметов и среды. В противном случае изображаемый предмет будет выглядеть безжизненным.

Свет - это видимое излучение, т. е. электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (7,5 10 14 -4,3 10 14 Гц).

Цвет - одно из свойств материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Тот или иной цвет «присваивается» человеком объектам в процессе их зрительного восприятия. В подавляющем большинстве случаев цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения из диапозона длин волн, в котором это излучение воспринимается глазом (видимый диапазон - длины волн от 380 до 760нм).

Учение о совокупности данных физики, физиологии, психологии и других наук о цвете называется цветоведением. Цветоведение включает физическую теорию цвета, теорию цветового зрения, вопросы измерения и количественного выражения цвета (колориметрии), влияния цвета на человека, рассматриваемые с точки зрения, физиологии, психологии и эстетики. Знание цветоведения - важнейшее условие правильного решения вопросов, возникающих при создании искусственной цветовой среды человека.

Поток лучистой энергии, падая на поверхность, частично проникает в глубь тела и угасает по мере проникновения его в толщу, а частично отражается от поверхности. Степень угасания зависит от характеристики лучевого потока и свойств тела, в котором происходит процесс. В таком случае говорят, что поверхность поглощает лучи.

В зависимости от расстояния, на которое световой луч проникает в глубь тела до полного угасания, все тела условно подразделяют на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные. Абсолютно прозрачным для всех лучей считают только вакуум. К прозрачным телам относятся воздух, вода, стекло, хрусталь, некоторые виды пластмасс. Металлы принято считать непрозрачными. Фарфор, матовое стекло - полупрозрачные тела.

Отражение лучей. Луч света, падая на гладкую поверхность, отражается от нее под тем же углом, т. е. угол падения луча равен углу его отражения. По характеру отражения лучей света поверхности делят на зеркальные, глянцевые и матовые.

Зеркальные поверхности отражают практически весь лучевой поток под тем же углом к поверхности, не рассеивая его.

Глянцевые поверхности, например окрашенные эмалевыми красками, отражают значительную часть лучей в направлении, близком к зеркальному, несколько рассеивая их. Примером такого рода поверхностей являются поверхности, окрашенные эмалевыми красками.

Матовые поверхности рассеивают лучи света в результате некоторой шероховатости (например, свежая высохшая штукатурка, стена, покрытая клеевой краской, неокрашенное дерево).

Преломление света и дисперсия

Падая под углом к поверхности и переходя из одной среды в другую, луч света меняет свое первоначальное направление - преломляется. Так, проходя через стеклянную призму, луч преломляется дважды и дает на экране вместо круглого белого пятна ярко окрашенную радужную полоску, называемую спектром. Это явление получило название дисперсии (от латинского слова dispergo - разбрасываю).

Исаак Ньютон в 1666г. положил начало изучению дисперсии света. В спектре различают семь главных цветов, постепенно переходящих из одного в другой, занимая в нем участки различного размера (рис. 66). Это объясняется тем, что цветовые лучи, входящие в состав белого цвета, неодинаково преломляются призмой. Наименьшее отклонение от первоначального направления получает красная часть спектра, наибольшее - фиолетовая, следовательно, наименьший показатель преломления у красных лучей, наибольший - у фиолетовых.

Если из спектра выделить пучок лучей одного 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. Мощность однородного (монохроматического) излучения измеряют в ваттах.

Вышедшие из призмы цветные лучи спектра можно собрать линзой или второй призмой и получить на экране пятно белого света. Разложением пучка белого света на спектр установлено, что белый свет состоит из цветных лучей. Длина воли лучей видимого спектра различна и лежит приблизительно в пределах от 380 до 760нм.

Невидимая часть спектра - это химически активные ультрафиолетовые лучи с длиной волн менее 380нм и тепловые - инфракрасные с длиной волн более 780нм. Наличием невидимых лучей в солнечном свете объясняется отчасти разрушительное влияние света на пигменты и лакокрасочные покрытия. Некоторые искусственные источники света (например, ртутная лампа, богатая ультрафиолетовыми лучами) применяют для испытания пигментов на светостойкость.

В зависимости от спектрального состава отражаемого лучевого потока поверхности делят на две группы: поверхности ахроматических тонов (бесцветные) и хроматические (цветные).

Ахроматические и хроматические тона

Поверхности ахроматических тонов обладают свойством отражать лучевой поток одинаково всеми частями видимого света. Эти поверхности вызывают ощущение белых, черных и всех промежуточных серых тонов. Подобные отражения лучевого потоканазываются неизбирательными, они отличаются одно от другого коэффициентом отражения, определяющим их светлоту.

Ахроматическая шкала, которой пользуются для визуального определения коэффициента отражения света поверхностью, представляет собой набор выкрасок (образцов) бесцветных тонов различной светлоты - от белого до черного.

Трудно отыскать поверхности чистого ахроматического тона. Известны различные виды теплых и холодных тонов, которые условно в обиходе принято называть серыми, но в некоторых имеется примесь спектральных цветовых тонов.

Поверхности хроматических тонов обладают свойством избирательного отражения лучей. В потоке отраженного света преобладают монохроматические лучи одного или нескольких видов. Такие поверхности отличаются друг от друга тремя свойствами: цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.

Цветовой тон - основная характеристика цвета, определяемая длиной волны, которая соответствует преобладающему монохроматическому излучению. Естественным 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.