Знание цвета и света

Содержание

Природа света

Давно люди поняли, что белый свет, как и солнечный свет, делится на отдельные цвета при прохождении через призму. Призма показывает семь цветов радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Каждый цвет имеет разную длину волны. Красный свет имеет самую длину волны, фиолетовый свет имеет самую короткую, а цвета между каждым имеют разные длины волн. Вы можете увидеть это на рисунке ниже.

Если цветный свет, исходящий от белого света, проходит через призму во второй раз, он не будет продолжать делиться на многие другие цвета. Этот тип света, который не может делиться дальше, называется монохроматическим светом. Монохроматический свет' Цвет также может изменяться в зависимости от частоты или длины волны. Оба могут быть преобразованы с помощью формулы c = (ламбда) f. Свет, который состоит из монохроматического цвета, называется композитным светом. Цвет композитного света определяется частотой света, который содержит наибольшую энергию. Если композитный свет содержит весь видимый свет, то он будет белым.

Многие виды стекла и других оптических носителей имеют свои параметры, связанные с частотой света. Они будут иметь разные показатели преломления для света различных частот, и скорость света также изменится. Обе эти ситуации можно назвать дисперсией света.

Видимый спектр образуется из рассеяния света через призму. Дисперсия света в волоконно-оптическом кабеле также расширяет волновый пакет, который, в свою очередь, ограничивает скорость передачи сигнала. Люди могут видеть цвета, потому что разные объекты выделяют свет в разных цветах, и наши глаза видят и интерпретируют этот свет.

Эти различные цвета, или фотоны, входят в наш глаз и поглощаются сетчаткой. После поглощения эти фотоны превращаются в электрические сигналы. Эти сигналы проходят через зрительный нерв в мозг, чтобы мозг мог интерпретировать их. Тогда мы ' см' Что-то.

Мы знаем, что свет – это электромагнитная волна. Это то же электромагнитное излучение, которое испускают сотовые телефоны, микроволновые печи и рентгеновские машины, только на разных частотах. Излучение, которое мы видим и которое вызывает наши фоторецепторы, называется светом и находится в длине волны 380-760 нм. Видимый световой спектр представляет собой лишь крошечную часть электромагнитного спектра, как показано на представленном рисунке.

Самая важная часть цвета объекта — это то, как свет отражается и поглощается. Например, белый свет проходит через раствор сульфата меди, и ионы меди поглощают часть желтого света и остаются с синим светом, поэтому раствор выглядит синим. Однако, если раствор сульфата меди сияет желтым светом, раствор сульфата меди появляется не синим, а черным.

Это показывает, что цвет источника света играет ключевую роль в определении цвета. Когда в определенной области спектра нет света, видимый цвет также снизится.

Для цветового наблюдения наиболее идеальным источником света является солнце. Как видно ниже, солнечный свет является идеальным источником света для цветового наблюдения. Спектр солнечного света в видимом диапазоне является непрерывным и плоским.

Электроны, которые орбитируют на более высоких уровнях энергии, чем остальные, могут упасть до более низких уровней. Когда электрон делает это, он высвобождает свет в виде фотона. Если электрон находится на более низком уровне энергии и хочет прыгнуть на более высокий уровень, он должен принимать энергию (тепло), равную энергетическому разрыву между уровнями.

Электроны на более высоких уровнях энергии не стабильны. В конце концов, они прыгают вниз на более низкие уровни, освобождая фотон в процессе.

На рисунке ниже можно увидеть диаграмму уровня энергии атома водорода и его спектра.

Как видно на рисунке выше, в эмиссионном спектре (b), когда электроны переходят от высоких уровней энергии к низким уровням энергии, они высвобождают энергию в виде фотонов в спектре. В спектре поглощения (с) источник света непрерывного спектра проходит через водородный газ, где электроны поглощают фотоны определенных длин волн, создавая пробелы в непрерывном спектре.

Некоторые вещества, такие как галогенная группа элементов, имеют уровни энергии, которые возбуждаются гораздо легче, поэтому они обычно используются для генерирования искусственного света. Световая энергия, высвобождаемая такими химическими веществами, обычно сосредоточена на нескольких расстоянных длинах волн.

Спектр металлологенидной лампы показан на рисунке ниже. Из спектра легко видно, что длина волны, на которой энергия наиболее концентрирована, составляет 591 нанометр, что соответствует желто-зеленому свету.

Наиболее распространенным типом люминесцентной лампы является тот, который использует ртутный пар в качестве люминесцентного материала. Спектр, соответствующий атомам ртути, показан на рисунке ниже.

Человеческое видение

Система зрения человека (HVS) имеет три типа конусов, предназначенных для реагирования на длину, среднюю и короткую длину волны видимого света. На рисунке ниже показан частотный ответ трех конусов на один идентичный световой стимул.

Поскольку HVS имеет только три физических цветовых детектора, нервная система экстраполирует цветовое восприятие для человеческих цветов через цветовую интерполяцию. Для любого цветового восприятия существует бесконечное количество спектральных форм, которые могут стимулировать это.

Например, учитывая четыре примера, изображенные на низкой фигуре, сверху вниз,

a) непрерывный спектр дневного света

b) дискретный спектр красного, зеленого и синего,

c) Дискретный спектр желтого и синего цветов

d) флуоресцентный спектр.

Эксперименты показали, что любой из четырех типов огней, как предполагается, человеческому глазу все кажутся белыми. Это заставляет думать, что HVS не слишком беспокоится о конкретном спектральном составе источника света.

Идеальное черное тело (солнце) излучает непрерывный спектр, и его спектральное распределение мощности является функцией температуры, то есть его цветовой температуры. В случаях с (b) по (d) вышеуказанной фигуры линии спектра являются дискретными и поэтому не соответствуют определению цветовой температуры.

Именно здесь была введена идея коррелированной цветовой температуры (CCT). Если любой источник света стимулирует то же цветовое восприятие, что и черное тело цветовой температуры T, коррелирующая цветовая температура этого источника света T.

Корреляция цветовой температуры - это явление, которое ДБ Джадд впервые описал в 1936 году. Оно определяется цветовой температурой и изотермами.