Природа цвета. Изучение законов, проявления свойства излучения цветности в окружающем мире. Свет и тьма. Волновая теория света

Первыми исследователями, положившими начало науки «о цвете», были древнегреческие философы 6-4 вв. до н.э.: Эмпедокл, Демокрит, Аристотель. Непосредственные наблюдения и размышления о явлениях и ощущении цвета позволили сделать чисто эмпирические выводы о цвете. Цвет был разделен по категориям, искалось решение проблемы о происхождении цвета и цветовых явлений.

Аристотель попытался упорядочить все многообразие цвета и цветовых тонов, расположив видимые цвета между белым и черным цветом, от положительно воспринимаемых до отрицательно воспринимаемых, как по вкусовым характеристикам от сладкого до кислого. Уже тогда цвета были

разделены на основные и производные от других. Аристотель и Демокрит высказывали гипотезу о существовании глазных лучей, способствующих

_____________

3. Агостон Ж.А. Теория цвета и ее применение в искусстве и дизайне / Пер. с англ. канд. физмат, наук И.В. Пеновой. -М.:Мир,1982- 181 с.

восприятию цвета, и считали, что свет исходит из самих тел, которые нами воспринимаются.

Вопрос: «Как появляются цвета и какие цвета являются производными» волновал художников, философов и ученых долгое время. Постоянно шли споры о том, какая теория цвета – «трех» или «четырехкомпонентная», является верной и правильной.

Сторонниками «четырехкомпонентной» теории образования цвета были: Эмпедокл (530 – 430 гг. до н.э.), Леонардо да Винчи (1452 – 1519), И.В. Гете (1749 – 1832) и другие. По данной теории, существуют 4 основных цвета, образующие другие цвета в соответствии с четырьмя основными элементами Вселенной, которые выделяются на основании феноменологических данных.

В «трехкомпонентной» теории главными являются 3 основных цвета. «Трехкомпонентной» теории образования цвета придерживались такие ученые – исследователи, как: Тобиас Майер (1723 – 1762), Иоганн Генрих Ламберт (1728 – 1777), Ф.О. Рунге (1777 – 1810), В. Освальд (1853 – 1932) и другие. Этим спорам не положило конец даже открытие «волновой теории цвета». Прародителем «волновой теории цвета» стал итальянский физик и астроном Ф.И. Гримальди (1618 – 1663), открывший эффект призматического спектра. Дифракция света (дифракцией света – преломление луча света на кристалле и разложение его на цветовые лучи) была описана им в труде «Физико-математический трактат о свете, цветах и радуге».

Автор классической механики Исаак Ньютон (1642 – 1727), разрабатывая идею Ф.И. Гримальди, открывает «оптический закон». Ньютон разлагает белый свет на спектральные цвета. Он различает цвета спектра

Рисунок 1 Опыт Ньютона.

Белый свет, разделённый призмой на цвета спектра

по цветовому тону от синего к зеленому, желтому, оранжевому, красному через пурпурный, соединяющийся с фиолетовым, образуя замкнутый ряд, где в центре помещается белый цвет (рис.1). Цвета расположены по разной волновой насыщенности от минимального (белого) до максимально насыщенного цвета. Ньютон не включает в свой круг цвета с разной степенью почернения. В книге «Оптика» (1704г.) Ньютон пишет: «В действительности, явно выраженные лучи … не являются цветными. В них нет ничего, кроме определенной способности и предрасположенности вызывать у нас ощущение того или иного цвета».4

На открытие Ньютона оказала влияние «трехкомпонентная теория цвета» аббата и физика Е. Марриота (1620 – 1648), который основными называет цвета: красный, желтый и голубой. Позднее М.В. Ломоносов (1711 – 1765), независимо от Марриота, развивает идею «трехкомпонентной теории цвета», по которой основными также являются красный, желтый, голубой цвета. Этой теории придерживался Ж.П. Марат (1743 – 1793) – известный деятель французской революции, доктор медицины, занимавшийся «проблемами цветового зрения», который систематизировал «трехкомпонентную» теорию цветового зрения. К.Г. Юнг (1773 – 1829), в отличие от других, правильно выделил основные спектральные цвета:

___________

4. И.Ньютон. Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. Творцы физической оптики. -М.: Наука, 1973. - 51с.

красный, зеленый и синий (фиолетовый). Гельмгольц к этим трем основным цветам дополнительные добавил пары цветов: красный – голубовато-зеленый, оранжевый – ледяной синий, желтый – синий ультрамарин, зеленый лиственный – фиолетовый.

Он получил все спектральные цвета с их переходами из трех основных лучей путем смешения. В его оптическую теорию не входят коричневый и черный ряд цветов, поэтому споры о спектре цвета продолжались еще долгие годы.

Рисунок 2 Цветовой круг Гете.

В 1810 году Гете в своем «Учении о цвете» утверждает, что цвет неразложим. Происхождение цветов он объясняет лишь взаимодействием «первичных феноменов», утверждая, что любой цвет зависит от сравнения интенсивности «света» и «мрака». «Свет» – желтый цвет, «мрак» – синий цвет. Для возникновения цвета нужны свет и темнота, светлое и темное или если воспользоваться более общий формулировкой свет и не свет. «Непосредственно около света», - утверждал Гете, - возникает цвет, который мы называем «желтым», другой цвет возникает непосредственно около темноты, его обозначают словом «синий».5 Такое объяснение цвета является метафизическим, несостоятельным с точки зрения современной науки.

«Трехкомпонентная теория цветового зрения» подтверждается фактами

____________

Лихтенштадт В.О. Гете. Борьба за реалистическое мировоззрение. - 1920. - 240 с.

исследований: во-первых, это факты, основывающиеся на закономерностях смешения цветов; во-вторых, на неразличении определенных цветов цветослепыми (протанопия, дейтеранопия, трианопия): третьих, основанных на данных физиологических исследований зрительных пигментов и электрофизиологических исследований зрительной системы. Важнейшим аргументом в пользу «трехкомпонентной теории цветового зрения» является синтетическая возможность глаза, проявляющаяся в том, что он видит результативный цвет, определяемый совокупностью попадающих в глаз

изучений, различных по длине волны.

Данная способность находит выражение в трех законах оптического смешения цветов Германа Грасмана (1809 – 1877). Первый закон; из них гласит, что для всякого цвета имеется другой спектральный цвет – дополнительный, в результате смешения с которым получается ахроматический белый или серый цвет (пример – смешение оранжевого и голубого цветов). Второй закон заявляет, что если смешать два цвета не дополнительные, а лежащие в спектре, между ними расположится результативные цвета (например, смешение красного и желтого дает оранжевый цвет). Третий закон утверждает, что одинаково выглядящие цвета дают и одинаково выглядящие смеси, независимо от физического состава смешиваемых раздражителей. Опыты на смешение цветов показали, что все цветовые ощущения могут быть вызваны оптическим смешением только трех основных цветов.

Рисунок 3 Треугольник Максвелла

Первым экспериментатором в исследовании смешения цветов был Д.К. Максвелл (1831 – 1879), который в качестве основных взял красный (630 нм), зеленый (528 нм) и синий (457 нм) цвета. В результате смены интенсивности каждого из них и затем их смешения он получил белый цвет, составил из полученных цветов треугольник, названный «треугольником Максвелла» (рис.3).

Исследования в этой области проводил также и Манселл («Цветовой цилиндр») (рис.4)

Рисунок 4 Цветовая система Манселла

Оствальд («Цветовые конусы Оствальда» рис.5) в их учениях, цвет является одним из свойств объектов материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. В перечисленных выше теориях смешения цвета отсутствуют малиновый, вишневый, сиреневый и другие цвета, называемые пурпурными, которые замыкают разрыв между красным и фиолетовым цветом.

Рисунок 5 Цветовая система Освальда

Полный набор цветов, существующих в природе, может быть получен при смешении спектральных цветов с белым и серым цветами. Наиболее интересен опыт американского изобретателя Эдвина Лэнда (1909-1991) изобретателя поляроида. Лэнд продолжил опыты Юнга на прозрачных фотографических пластинах. Путем наложения пластин цветных фильтров зеленого, красного и синего цветов на другую, и пропустив через них одновременно свет Лэнд получил все многообразие цветов и обнаружил дополнительные явления в цветовом зрении, возникающие в более сложных ситуациях. Тем самым Лэнд доказал, что цвета спектра могут быть получены при смешении трех окрашенных световых лучей.

Итак, трехкомпонентную теорию цвета современная наука принимает за единственно верную теорию образования цвета. Основными оптическими цветами, при всех способах смешения цвета считает: красный, зеленый и синий цвет. В изобразительном искусстве при механическом и пространственном (оптическом) смешении используются: красный, желтый и синий цвета. Дополнительным цветом считают цвет полученный от смешения двух основных цветом. Многообразие хроматического цвета и цветовых оттенком получают при смешении основных и дополнительных цветов с цветами ахроматического ряда (от черного до белого цвета).

Современная физическая оптика принимает идею «трехкомпонентной теории цветового зрения». Существуют несколько способов получения цветов из трех «основных составляющих» цветов. В колометрии - науке о методах измерения и количественного выражения цвета - заложены три основных цвета: красный, фиолетовый, зеленый. Новые цвета получаются от смешения лучей этих цветов и охватывают практически все существующие оттенки. Существуют два основных способа оптического смешения цветов: слагаемое и вычитательное.

Рисунок 6 Слагаемое смешение

Слагаемое смешение (аддитивное, с лат. прибавляемый) проводится на темном экране. Лучи одновременно направляются под углом на экран, так, чтобы цветные изображения перекрывали одно другое. Центральная часть освещается тремя пучками цветовых лучей. При таком условии участок экрана, освещенный зеленым и красным цветом, покажется желтым; красный и фиолетовый дадут пурпурный цвет, фиолетовый и зеленый – голубой цвет. Центральная часть будет белой, как освещенная ахроматическим светом полного спектра (рис.6).

Рисунок 7 Вычитаемое смешение

Вычитаемое смешение (субтрактивное) цветов происходит так: на лучи ахроматического белого светового пучка, освещающих белый экран, одновременно ставят три светофильтра, так, чтобы частично перекрывали один другой. Каждый из светофильтров пропускает один луч света: или желтый, или пурпурный, или голубой, или это происходит поглощение основных цветов спектра: красного, фиолетового, зеленого. Желтый и голубой, перекрываясь на экране, дают зеленый цвет, красный и голубой – фиолетовый, красный и желтый – оранжевый цвет. Середина экрана, защищенная сразу тремя фильтрами, будет черной. Фильтры, пропуская одну часть лучей и поглощая другую часть лучей, как бы вычитают их из пучка белого света (рис.7). Названные два способа оптического смещения цветов можно осуществлять более простыми способами.

Первый из них. Стробоскопически способ (греч. snrobos – «кружение», skoplo – «смотрю») – эффект смешения цвета, основан на способности глаза сохранять некоторое время зрительное ощущение после действия раздражителя. Диск, оклеенный цветной бумагой в семь цветов близких к спектральным, при быстром вращении кажется серым. Ощущение серого цвета возникает, как особенность восприятия зрения.

Второй способ - Пространственный, оптический, заключается в использовании трех спектральных цветов: желтого, красного, синего, положенных небольшими пятнами цвета, при удалении дают новые цвета: оранжевый, зеленый, фиолетовый. В центре смешения появляется ахроматический тон. Данный способ смешения носит субъективный характер. Этот принцип смешения используется в мозаичной живописи и был основой цветовых опытов художников – импрессионистов (пуантилизм).

Третий способ - Механический – смешение пигментов цвета производится на палитре художника. Цвета красящих пигментов приближены к спектральным цветам.

Литература:

1. Агостон Ж.А. Теория цвета и ее применение в искусстве и дизайне / Пер. с англ. канд. физмат, наук И.В. Пеновой. - М.: Мир,1982

2. Ашкинази Г.И. Цвет в природе и технике.- М.: Искусство,1986

3. Буймистру Т.А. Колористика: цвет - ключ к красоте и гармонии. – М.: Ниола – Пресс, 2013

4. Зайцев А.С. Наука о цвете и живопись. -М.: Искусство, 1986

5. И.Ньютон. Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. Творцы физической оптики. -М.: Наука, 1973

6. Лихтенштадт В.О. Гете. Борьба за реалистическое мировоззрение. - 1920

7. Минарт М. Свет и цвет в природе. -М.: Физматгиз, 1958

8. Освальд В. Цветоведение. -М.-Л.: Промиздат, 1926

9. Психология цвета. Под редакцией С.Л. Удовик, перевод А.П. Хомик. – М.: Рефл-бук, Ваклер, 1996

10. Суржаненко А.Е. Альфрейно-живописные работы. Учебник для проф.-техн. училищ. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1976

11. Фрилинг Г., Ауэр К. Человек - цвет - пространство. М., 1971

12. Цойгнер Г. Учение о цвете. М.: Госстройиздат, 1971

Дата добавления: 2014-10-15