Что такое свет и цвет: от фотонов до сетчатки 🔵

Каждый здоровый человек с рождения способен видеть свет и различать цвета. Это воспринимается как нечто само собой разумеющееся. Однако мало кто задумывался из чего «сделан» свет, на какие части можно разделить цвет и как происходит сам процесс восприятия света. Что такое свет и цвет, читайте далее в нашей статье.

Содержание

Цвет и свет

Свет распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Человек в состоянии различать только малую часть падающего на глаза света. Эту часть принято называть «видимым спектром».

Другие электромагнитные волны:
Инфракрасные лучи;
Ультрафиолетовые лучи;
Рентгеновские лучи —

Глазами человека не воспринимаются.

Разные цвета

То, что воспринимается людьми как белый цвет, на самом деле состоит из нескольких цветов:

Красного;
Оранжевого;
Желтого;
Зеленого;
Синего;
Голубого;
Синего;
Фиолетового.

Достаточно вспомнить радугу: ее раскраска — это цвета видимой части спектра. Когда свет попадает непосредственно на предмет, его часть поглощается предметом, а другая часть отражается.

Разные предметы по-разному отражают отдельные цветовые составляющие белого света: какие-то цвета больше поглощаются, другие — почти целиком отражаются. Из-за этих различий человек видит помидор красным, а банан — желтым. Те предметы, которые отражают все цвета, человеком воспринимаются белыми. Те же, которые поглощают весь свет, кажутся глазу черными.

Дальтонизм

Существует простой тест на дальтонизм:

Если испытуемый видит цифру 1 вместо буквы Н, это означает, что он дальтоник. У таких людей из-за отсутствия части пигментов в сетчатке путаются основные цвета — красный, зеленый и синий.

Но есть люди, которые вообще не различают цвета, и весь мир для них является сплошным черно-белым кино. Эта болезнь называется ахроматопсия (отсутствие цветового зрения).

Смешивая красный, зеленый и синий цвета, можно получить все цвета радуги. Во почему в каждой точке сетчатки имеются колбочки (рецепторы цвета) трех видов: одни воспринимают красный цвет, другие зеленый и третьи — синий. Оценивая сигналы от каждого из трех этих рецепторов, мозг определяет окончательный цвет для данной точки изображения.

Поле зрения

Из-за множества световых лучей, окружающих человека со всех сторон, на сетчатку попадают только те, которые идут из области пространства, находящейся непосредственно перед глазами. Это пространство, в котором человек может обозревать различные предметы, не двигая ни глазами, ни головой, называется «полем зрения».

Чем больше открытого пространства перед человеческим взором, тем больше предметов попадает к нему в поле зрения, хотя само оно при этом не изменяется.

Цветовая температура и индекс CRI

Для человеческого глаза критически важен спектральный состав источника. Вы замечали, как меняется оттенок кожи под дешевой люминесцентной лампой в офисе и в лучах заходящего солнца? Это работа цветовой температуры, измеряемой в Кельвинах. Чем выше индекс цветопередачи (CRI), тем естественнее выглядят предметы, так как искусственный свет в этом случае максимально приближен к солнечному континууму.

Профессиональные колористы всегда учитывают метамеризм — эффект, при котором два образца цвета кажутся одинаковыми при одном освещении, но резко различаются при смене источника с «теплого» на «холодный».

Адаптация сетчатки к сумеркам

Как наши глаза переключаются между режимами дня и ночи? За это отвечают два типа фоторецепторов с разной чувствительностью. Колбочки обеспечивают высокую остроту зрения и цветовосприятие при ярком свете, а палочки позволяют ориентироваться в глубоких сумерках, жертвуя детализацией. Знаете, почему в темноте всё кажется серым? Палочки просто не умеют распознавать конкретную длину волны.

Фотопическое зрение — работа колбочек при интенсивном свете;
Мезопическое зрение — переходный период в сумерках;
Скотопическое зрение — ночное видение без участия цветовых рецепторов.

Физика преломления и дисперсия

Свет редко движется по идеальной прямой в реальных условиях. Проходя через границы сред разной плотности — воду, стекло или хрусталик глаза — луч отклоняется. Это явление рефракции лежит в основе работы очков и микроскопов. А вы знали, что именно дисперсия, то есть разложение луча на спектр из-за разной скорости волн, заставляет бриллианты «играть» всеми цветами радуги?

Хроматическая аберрация — это искажение изображения, возникающее из-за того, что линза преломляет разные цвета под разными углами, создавая цветные контуры вокруг предметов.