Сприйняття світлових хвиль людським оком

Відео: Колір. Основні поняття і фізіологія очі

Людське око сприймає світлові хвилі різної довжини або їх комбінації як різні кольори. Суміш всіх видимих кольорів ми сприймаємо як білий.

Видиме світло - це електромагнітне випромінювання, довжини хвиль якого містяться в діапазоні від 390 до 740 нм.

Рецептори в сітківці людського ока реєструють загальну інтенсивність світла і співвідношення наявних в ньому частот. Ці рецептори породжують нервові імпульси, які мозок інтерпретує як яскравість і колір. Наприклад, світло з частотою 575 нм розпізнається як зеленувато-жовтий колір.

Білий світ

Світло, що надходить від Сонця і від ламп розжарювання, називається білим, тому що воно не виглядає пофарбованим. Якщо пучок білого світла падає на призму, він виходить з неї у вигляді смуг різного кольору. Ці смуги утворюють суцільну послідовність, або спектр, де кольори розташовані в такому порядку: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій і фіолетовий. Довжина хвиль світла різних кольорів зменшується від червоного кольору до фіолетового. Змішування всіх цих променів дають біле світло.

характеристики кольору

Кольори характеризують за трьома якостями: кольоровість, насиченість і яскравість. Кольоровість описує довжини хвиль пофарбованого світла. Насиченість свідчить про силу кольору. Червоний, наприклад, - це більш насичений варіант рожевого кольору. Яскравість - це кількість енергії електромагнітного випромінювання. Таким чином, якщо сила світла, який висвітлює цю сторінку, збільшиться, то яскравість всіх фарб на ній також збільшиться.

джерела кольору

Лише деякі джерела світла безпосередньо випромінюють кольорові промені. Прикладом служать натрієві лампи низького тиску, що висвітлюють деякі дороги. Електричний розряд змушує пари натрію світитися яскравим помаранчевим світлом.

Сонячне світло і світло лампочок розжарювання здаються білими, так як містять приблизно в однакових кількостях все довжини хвиль видимого спектру. Більшість джерел пофарбованого світла використовують вилучення з білого світла певних ділянок спектра. Стоп-сигнал світлофора виглядає червоним, тому що там є фільтр, який поглинає промені білої лампи всіх довжин хвиль, крім червоного.

Пофарбовані предмети поглинають певні частоти видимого спектру і відображають інші. Відбите світло породжує той колір, який ми бачимо. Червоний помідор, наприклад, поглинає всі кольори, крім червоного. Є помідори червоні, а є й помаранчеві. Ці відмінності квітів викликані змінами співвідношення частот світлових хвиль, відбитих кожним помідором. Аркуш білого паперу відображає хвилі всіх частот. Чорний предмет поглинає весь світло, що падає на нього.

Колір і поведінку електронів

Електрони в атомах і молекулах рухаються по орбітах, на яких вони мають різну енергію. Енергія світла залежить від довжини хвиль. Коли тіло поглинає світло, електрони відразу перестрибують з нижчих енергетичних рівнів на вищі. Потім ці збуджені електрони переходять назад на більш низькі енергетичні рівні, виділяючи при цьому випромінювання, енергія якого відповідає різниці енергій початкового і кінцевого рівнів.

Барвники і пігменти

Багато рослин і тварини містять в собі забарвлені речовини. Помаранчевий колір моркви, зокрема, викликаний природним хімічною сполукою, що називається бета-каротином. Молекули таких речовин часто містять ланцюжка атомів вуглецю, з`єднаних між собою поодинокими і подвійними зв`язками, які чергуються. Електрони цих зв`язків поглинають видиме світло, переходячи з одного енергетичного рівня на інший.

Хіміки використовують знання про природних барвниках для розробки штучних барвників і пігментів, які використовуються для фарбування тканин і виробництва кольорових пластмас, фарб і чорнила.

Оптичні ефекти

Коли сонячне світло падає на пляму мазуту або бензину на мокрій дорозі, тонка плівка речовини, яка плаває на поверхні води, здається пофарбованої в кольори веселки. Білий колір відбивається одночасно і від верхньої і від нижньої поверхонь плівки. Коли відбиті промені перетинаються, деякі довжини хвиль підсилюють один одного, а інші гасяться, і відбите світло стає забарвленим.

Колір залежить від товщини мазутної плівки і від кута, під яким на неї дивитися. Коли пляма рухається, кольору «грають» і переливаються. Цим явищем пояснюється забарвлення мильних бульбашок і крил деяких комах.