Цвета предметов

Пусть на какое-либо тело падает световой поток Ф ? белого света. Часть этого потока отразится от поверхности тела, часть поглотится, часть же будет им пропущена, если тело прозрачное. По закону сохранения энергии

Ф = Ф_а + Ф_r + Ф_t ,

где Ф_а – поглощенный световой поток; Ф_r – отраженный; Ф_t – прошедший. Разделим левую и правую части уравнения на Ф:

где a, r, t – коэффициенты поглощения, отражения и пропускания, которые могут выражаться также в процентах.

Рис. 2. Зеркальное и диффузное отражения

Следует различать направленное (зеркальное) и диффузное (рассеянное) отражение и пропускание. При зеркальном отражении телесный угол светового потока не изменяется, при диффузном – происходит его увеличение (ламбертовские поверхности, см. выше, рис. 2.). Аналогично происходит направленное и диффузное пропускание (рис. 3.).

Рис. 3. Зеркальное и диффузное пропускание

Речь пока шла об общих или суммарных (интегральных) коэффициентах отражения, поглощения, пропускания во всем видимом диапазоне. Если же мы будем освещать тело монохроматическим светом с определенной длиной волны, то мы можем измерить спектральные коэффициенты a_λ, r_λ, t_λ. Зависимости этих коэффициентов от длины волны носят названия спектральных кривых отражения, пропускания, поглощения и характеризуют способность тела или среды отражать или пропускать свет разных длин волн.

На рис. 4. представлены спектральные кривые отражения белого снега (кривая 1), желтой бумаги 2, кривые пропускания зеленого 3, красного 4 и синего 5 светофильтров. Если тело отражает или пропускает так, что коэффициенты одинаковы для всех λ, то говорят, что оно неизбирательно отражает или пропускает. Цвета, получаемые в результате этого, – ахроматические (белый, черный, серые).

Однако это вовсе не означает, что поверхность, скажем, белой бумаги не может казаться нам цветной. Например, если мы осветим ее светом натриевой лампы (желтый свет), то она будет желтой, если светом через красный светофильтр – красной, и т.д. Таким образом, цвет предметов зависит, во-первых, от их способности отражать или пропускать падающий на них свет (спектральных характеристик предметов) и, во-вторых, от распределения светового потока в спектре излучения источника света. Например, осветим зеленую ткань лампой накаливания, ртутной и неоновой лампами. Зеленая ткань имеет максимум отражения в зеленой части спектра. Но зеленой она будет казаться только в первых двух случаях. Под неоновой лампой она будет казаться темно-бурой, так как в неоновом свете отсутствует зеленый свет. Этот пример объясняет всем известную разницу цветов при естественном и искусственном освещении. В искусственном свете красные цвета становятся более чистыми, оранжевые – краснеют и оба становятся светлее. Голубые цвета зеленеют, синие и фиолетовые – несколько краснеют, приобретая пурпурный оттенок.

Рис. 4. Кривые отражения и пропускания