Виготовлення приладу для демонстрації утворення кольорової гами світла шляхом накладання променів різного кольору

І. В. Вишневський

Студент 43-Ф групи, фізико-математичний факультет

Кам’янець-Подільський національний університет імені Івана Огієнка

Виготовлення приладу для демонстрації утворення кольорової гами світла шляхом накладання променів різного кольору

У статті розглядається застосування виготовленого приладу для утворення кольору, висвітлюється питання сприйняття кольору людиною.

Ключові слова: сприйняття кольору, колір, утворення кольору

Людське око не здатне реагувати по-різному на всі поєднання світлових променів, які потрапляють на його поверхню, оскільки в сітківці ока є лише три види колб-кліток, що сприймають колір. Наприклад, при відносно слабкому освітленні людина бачить жовтий колір, якщо в око потрапляє невелика частина променів з жовтої області спектру. Але так само око реагує і на певні суміші червоних і зелених променів. Сонячне світло складається зі всіх променів спектру, проте хороше біле світло можна отримати також при змішуванні променів лише двох довжин хвиль — з червоної і синьо-зеленої частин спектру.

Кожен сприйнятий оком колір може відповідати величезній кількості поєднань довжин хвиль, більш того, обмежене число кольорових світлових променів з даною довжиною хвилі може дати при змішуванні в різних пропорціях майже будь-який колір. Цей факт є першорядної ваги для поліграфістів і дизайнерів, оскільки на нім засновані практично всі сучасні методи відтворення кольору на моніторі і папері.

Якщо спроектувати на білий екран в правильному співвідношенні промені густого червоного, синього і зеленого кольору, то в місці їх поєднання вийде білий колір. Змінюючи їх відносну яскравість, можна отримати майже будь-який колір. Наприклад, коричневий виходить від змішування тьмяного зеленого променя з ледве яскравішим червоним і з малою домішкою або навіть без домішки синього. Якщо збільшити яскравість всіх трьох променів, то коричневий посвітліє і перетвориться на жовто-червоний.

пч

гч

ж

сч

з

ч

Мал. 1. Змішування кольорів

При такому адитивному змішуванні насичені червоний, синій і зелений кольори називають «основними». При змішуванні двох основних кольорів отримують «додатковий». Наприклад, якщо до червоного додавати в зростаючій пропорції зелений, виходять дуже насичені жовто-червоні, жовті, жовто-зелені і зелені тони. Якщо до зеленого додавати в зростаючій пропорції синій, це приведе до появи глибоких синьо-зелених тонів. Змішування синього з різними кількостями червоного дасть насичені відтінки пурпурного.

При додаванні до такого додаткового кольору третього основного суміш, що вийшла, починає наближатися до білого. Ці ненасичені кольори називають «третинними».

Складання основних променів спектру в тому місці, де вони перетинаються, дає нові кольори (мал. 1). Кольори, утворені змішуванням двох з трьох основних кольорів, — червоного, зеленого і синього, називаються додатковими і включають пурпурний, блакитний і жовтий, які можна бачити на малюнку. При змішуванні всіх трьох основних променів в однаковій пропорції з'являється білий колір.

Адитивне змішування кольорів було використане у фотографії ще в

60-х роках XIX століття фізиком Джеймсом Кларком Максвеллом. Він зафіксував яскравість червоних, зелених і синіх променів об'єкту на окремих чорно-білих негативах, кожен з яких сприймав промені лише одного кольору. Потім він перевів їх в діапозитиви і спроектував кожен на екран за допомогою променів відповідного кольору, поклопотавшись, аби зображення точно збігалися. Око спостерігача реагувало на змішування світлових променів, відбитих від екрану приблизно так само, як на об'єкт зйомки.

Таке адитивне відтворення кольору сьогодні не використовується, оскільки отримувати окремі зображення і точно поєднувати їх при проектуванні незручно. Але дробове відтворення кольору, яке частково засноване на різновиді адитивного змішування, забезпечило перший комерційний успіх кольорової фотографії і застосовується в даний час в кольоровому телебаченні. Якщо спостерігач розглядає видалене зображення, складене з різноколірних крапок, він не розрізняє ці крапки, і кольори зливаються. Сприйняття кольору невеликої частини такої картинки залежить від відносної кількості, розмірів і яскравості точок кожного кольору в даній частині. Так, змішування червоних і зелених точок однакового розміру і кількості визве появу жовтого кольору. Спосіб «Автохром», який брати Люмьєр продали ще в 1907 році, заснований на принципі дробового відтворення. Їх знімки полягали чорно-білих фотодіапозитивів, покритих прозорим шаром зерен крохмалю, забарвлених в червоний, синій і зелений кольори при рівній кількості зерен. Вони створили мозаїку з крапок, яскравість яких залежала від щільності зображення. Зображення в кольоровому телебаченні також складається з червоних, синіх і зелених крапок, що світяться, або штрихів.

У кольоровій поліграфії застосовуються сітки з дрібних крапок, відцентрованих так, що деякі з них перетинаються одна з одною, а деякі розташовані поруч. Ці крапки друкуються в чорному і ще в трьох кольорах. Проте кольори ці інші: жовтий (що відображає червоні і зелені промені), пурпурний (що відображає червоні і сині промені) і блакитний (що відображає сині і зелені промені). Аби зрозуміти, чому вибір ліг на згадані кольори, необхідно розібратися у відтворенні кольору на основі віднімання.

Як пояснюється в розділі «Спектральний склад світла», всі об'єкти зобов'язані своїм кольором відніманню інших спектральних променів з падаючого на них світла. Таким чином, червона фарба випромінює переважно червоне світло, тому що поглинає велику частину синіх і зелених променів світлового потоку, і їй залишається відображати червоні промені. Якщо змішати цю фарбу з іншою, то кожна як і раніше відніматиме покладену долю променів, і суміш відобразить ще менше світла. Тому, коли змішують червону фарбу із зеленою, червоний фарбувальний пігмент поглинає багато зелених і синіх променів, а зелений пігмент теж віднімає сині промені і до того ж велику частину червоних. В результаті колір виходить темним, але це не сірий колір. Адже колір променів, відбитих незмішаними червоною і зеленою фарбами, далеко не чистий. Він складається з колірних смуг, які частково перетинаються. Червона фарба, можливо, відобразить значну кількість жовтих променів, а зелена — напевно відобразить багато і жовтих, і синіх променів. Отже, обоє складові відобразять якусь кількість жовтих променів і суміш придбає темно-жовтий колір, тобто коричневий. Це називається змішуванням кольорів шляхом віднімання.

Якщо змішувати червону фарбу з жовтою, вочевидь, вийде помаранчевий колір, оскільки обоє складові активно відображають промені лише з такою довжиною хвилі. Змішування жовтої і синьої фарб зазвичай дає неяскравий зелений колір, і те ж відбувається при поєднанні жовтого світлофільтру з синім, хоча теоретично ці два кольори віднімають зі світлового потоку основні кольори (мал. 2).

жч

пч

гч

зч

сч

ч

Мал. 2. Здобуття кольорів на основі віднімання

При змішуванні шляхом віднімання кольору завжди затемняються, оскільки подібна суміш обов'язково містить менше світла, чим будь-який з її компонентів.

Необхідно, аби пересічні фарбники, які утворюють кольори на папері, містили червоний, синій і зелений — основні кольори, — але вони не мають бути занадто темними. Тому в поліграфії застосовуються блакитний, пурпурний і жовтий фарбники. Блакитний поглинає червоні промені і пропускає сині і зелені; пурпурний поглинає зелені і пропускає червоні і сині, а жовтий поглинає сині і пропускає червоні і зелені. У тому місці, де перетинаються блакитний і пурпурний, утворюється синій і так далі. Жовтий, блакитний і пурпурний — це головні додаткові кольори, оскільки кожен з них містить рівні долі двох основних променів спектру і кожен в змозі відняти зі світлового потоку третій основний колір. 

Мета статті – показати принцип роботи приладу.

Для цього нам потрібен прилад зображений на (мал. 3), який складається з джерела живлення, ключа, електродвигуна з насадкою, кутника в ролі штатива, круги пофарбовані в необхідні кольори.

Мал.3 Виготовлений прилад

За допомогою даного приладу можна показати утворення кольорів.

Беремо диск розфарбований у сім кольорів (або як його ще називають диск Ньютона): червоний, оранжевий, жовтий, зелений, голубий, синій, фіолетовий, закріплюємо даний диск до насадки на електродвигуні та вмикаємо прилад і спостерігаємо, що відбувається із забарвленням диску. Спостерігаємо те, що диск набуває сіруватого відтінку, а то і білого при правильно підібраних кольорах. Вимикаємо прилад замінюємо диск на інший диск, пофарбований у два основні кольори – червоний та зелений, вмикаємо прилад і спостерігаємо за забарвленням диска. Наш диск набере, внаслідок обертання, жовтого відтінку. Вимикаємо прилад замінюємо на інший диск, пофарбований також у два кольори – червоний та синій, вмикаємо прилад спостерігаємо за забарвленням диска. Спостерігаємо, що диск набере пурпурного відтінку. Вимикаємо прилад, замінюємо на інший диск пофарбований у – синій та зелений кольори, вмикаємо прилад та спостерігаємо за забарвленням диска. Спостерігаємо, те що диск набере голубого відтінку. Вимикаємо прилад змінюємо на диск пофарбований у три основні кольори – червоний, зелений та синій, вмикаємо прилад і спостерігаємо за забарвленням диска. Спостерігаємо що диск набере білого забарвлення, вимикаємо прилад.

У приведеній статті присутні: аналіз дослідних факті, опис лабораторного приладу, теоретичне подання матеріалу, застосування теорії до аналізу сприйняття кольору людиною.

Даний прилад може виготовити кожний учень, фарбуючи диск у різні кольори, різної насиченості спостерігати за утвореним забарвленням диску.

Використані джерела

1. Божинова Ф. Я. Фізика 7 клас: підручник для загальноосвітніх навчальних закладів / Ф. Я. Божинова, М. М. Кірюхін. О. О. Кірюхіна– Х.: Ранок, 2009. – 224 с

2. Максимович З. Ю. Фізика. Робочий зошит. 7 клас: навчально-методичний посібник / З. Ю. Максимович, Л. В. Варениця, М. М. Білик// - Львів: ВК «АРС», 2011. - 172 с.

3. Пьоришкін А.В. Фізика 8. /А.В. Пьоришкін, Н.А. Родіна// Підручник для 8 класу середньої школи. Освіта, 1993.

4. http://www.znannya.org

This paper deals with the application of the instrument made ​​for the formation of colored and highlighted issues human perception of color.

Key words: color perception, color, color formation

Дата добавления: 2015-10-13