Что такое отраженный и проходящий свет

Роль освещения в микроскопии

Одним из наиболее важных факторов обеспечения хорошего качества изображения является контроль света, падающего на образец. В этом руководстве мы расскажем о нескольких методах освещения, о том, когда их следует использовать, а также дадим советы, которые помогут вам получить максимальную отдачу от вашего микроскопа.

Отраженный свет

Это, пожалуй, самый простой способ освещения, поскольку он заключается в направлении света на образец. Его лучше всего использовать на более непрозрачных образцах и при малых увеличениях — при больших увеличениях объектив должен находиться очень близко к образцу, что затрудняет прохождение света в щель.

Пропускание света

Этот метод требует размещения света за образцом. Поэтому, чтобы увидеть какие-либо детали, необходимо, чтобы образец был достаточно прозрачным. Для микроскопии в проходящем свете самое важное — обеспечить, чтобы источник света был выровнен с оптической системой, иначе будут появляться странные тени, что резко снизит качество изображения.

Эпи-иллюминация

По сути, это более сложная форма отражательного освещения. Здесь свет коллимируется (направляется в параллельные пучки) и отражается от частично посеребренного зеркала. Затем этот свет отражается от образца и проходит через зеркало к датчику. Этот метод полезен, если рабочее расстояние (между объективом и образцом) очень мало. Этот метод также используется для флуоресцентной микроскопии.

В целом

В целом мы обнаружили, что использование светодиода часто было удовлетворительным для базовой визуализации, но направленность света давала небольшое виньетирование (немного более темные края). В принципе, желательно попытаться сфокусировать равномерный источник света на образце. Например, можно использовать рассеиватель для создания равномерного источника света.

Собственные товары

• ► Антивибрационные столы
• ► Система аппликации pаствоpов
• ► Термоконтроллеры
• ► Стимулятор Bio-stim2
• ► Подставки для манипуляторов
• ► Перистальтический насос низкошумный
• ► Трансляционная подставка
• ► X-Y транслятор для микроскопа
• ► Фиксированный столик для микроскопа
• ► Камеры Фарадея
• ► Держатели микроэлектродов
• ► Камеры для препаратов
• ► Магнитный штатив
• ► Адаптеры для микроскопов на заказ

Отражение света, виды, свойства и применение

«Отражение света – это физическое явление, которое происходит при взаимодействии света с поверхностью объекта. Когда луч света падает на поверхность, часть света отражается, а часть поглощается или проходит сквозь объект. «

Содержание:

1. История открытия

2. Виды отражения

4. Угол отражения

5. Экспериментальные методы

История открытия

Открытие отражения света связано с именем Галилео Галилея. В 1632 году он провел эксперимент, который доказал, что свет может отражаться от поверхности предметов.

Эксперимент состоял в том, что ученый направил луч света на плоскую поверхность и увидел, что часть света отразилась обратно к нему. Это было первым доказательством того, что свет представляет собой волны, а не частицы.

Также открытие отражения света было сделано Исааком Ньютоном в XVII веке. Он заметил, что когда свет падает на зеркало, он отражается обратно в сторону источника света. Это открытие стало одним из важнейших в физике и позволило понять, как работает свет и как его можно использовать в науке и технике.

Позже, в 1801 году, Томас Юнг провел еще один эксперимент, который подтвердил, что свет действительно может отражаться от поверхностей. Он направил два луча света на две пластинки, расположенные друг за другом, и увидел, что лучи отражаются от обеих пластинок.

Это открытие имело огромное значение для науки и технологии, так как оно позволило создавать новые оптические инструменты и приборы, такие как телескопы, микроскопы и фотоаппараты.

Виды отражения света

Существуют следующие виды отражения света:

• Зеркальное отражение: это физическое явление, заключающееся в отражении света от поверхности, обладающей зеркальными свойствами. Эта поверхность может быть абсолютно гладкой и блестящей, как в случае с зеркалами, или же иметь различные неровности и шероховатости. Когда свет попадает на зеркальную поверхность, он отражается от нее под прямым углом, сохраняя при этом свою первоначальную энергию и направление. Таким образом, зеркальная поверхность не только отражает свет, но и позволяет увидеть себя в отражении.
• Диффузное отражение: напрмер, от шероховатых поверхностей или материалов с низкой степенью отражения. Такое отражение создает ощущение мягкости и теплоты, что делает его популярным в дизайне интерьера.

• Рассеянное отражение: этот вид от множества мелких частиц на поверхности материала, создавая рассеянный свет. Используется для создания атмосферы в помещениях, таких как библиотеки, музеи и галереи.
• Поглощение света: это процесс, при котором часть света поглощается материалом, а другая часть отражается. Поглощающий материал может быть темным или иметь низкую степень отражения, что создает эффект темноты и тени.
• Отражение от прозрачных материалов: для отражения света через прозрачные материалы, такие как стекло или пластик. Прозрачные материалы могут пропускать свет и создавать различные эффекты, такие как преломление или отражение.
• Отражение от поверхностей с неровностями: отражение от таких поверхностей может создавать интересные эффекты и использоваться в дизайне для создания текстуры и глубины.

Все виды отражения света могут использоваться в различных областях, от дизайна интерьера до создания световых эффектов на сцене. Каждый вид имеет свои преимущества и может использоваться в зависимости от задачи и желаемого эффекта.

Свойства отражения света

Отражение света — это свойство света, которое заключается в том, что свет, падающий на поверхность, отражается от нее. Это явление происходит благодаря тому, что световые волны распространяются во всех направлениях, и когда они сталкиваются с поверхностью, часть из них отражается, а часть проходит сквозь поверхность и продолжает распространяться.

Свойства отражения света:

• Отражение происходит от всех поверхностей, на которые падает свет.
• Отражающая способность зависит от цвета поверхности и угла падения света.
• Отраженный свет всегда идет в обратном направлении относительно падающего света.
• Угол падения равен углу отражения.
• Интенсивность отраженного света зависит от яркости падающего света и отражающей способности поверхности.
• Если поверхность имеет неровности или шероховатости, то отражение может быть неравномерным.

Все эти свойства отражают различные аспекты отражения света и могут быть использованы в различных областях науки и техники, таких как оптика, физика, технологии, искусство и т.д.

Угол отражения света

Угол отражения света (угол падения) — это угол, образованный между падающим на поверхность светом и отраженным светом. Он зависит от угла между поверхностью и падающим светом, а также от свойств материала поверхности.

При падении света на поверхность он может отразиться под разными углами, в зависимости от коэффициента отражения материала поверхности. Если коэффициент отражения высокий (например, зеркало), то свет отразится почти под тем же самым углом, под каким он упал. Если же коэффициент отражения низкий (например, стекло), то свет будет отклоняться от своего первоначального направления.

Для расчета угла отражения необходимо знать угол падения, коэффициент отражения материала поверхности и длину пути света через поверхность. Используя эти данные, можно использовать закон отражения света для определения угла отражения.

Угол падения связан с углом отражения формулой:

где φ — угол падения, α — угол отражения.

Экспериментальные методы исследования отражения света

1. Метод зеркального отражения: используется для измерения коэффициента отражения зеркала. Зеркало помещается на поверхность, и свет отражается от него. Коэффициент отражения определяется как отношение количества отраженного света к общему количеству света, падающего на зеркало.

2. Метод зеркальной интерферометрии: используется для определения показателя преломления материала зеркала. Свет проходит через два зеркала, которые находятся на расстоянии друг от друга. Измеряется разность фаз между отраженными лучами, что позволяет определить показатель преломления.

3. Метод зеркальных линз: применяется для определения оптических свойств зеркал. Зеркало помещается в оптическую систему, и измеряется изменение положения изображения при изменении угла наклона зеркала. Это позволяет определить оптические свойства зеркала, такие как фокусное расстояние и кривизна поверхности.

4. Метод зеркально-оптических измерений: используется для анализа оптических свойств зеркал в широком диапазоне длин волн. Зеркало помещается внутри оптической системы, и измеряется отражение света при различных длинах волн. Это позволяет получить информацию о спектральных свойствах зеркала и его способности отражать различные цвета.

5. Метод зеркального анализатора: применяется для измерения угла падения и угла отражения света от зеркала. Зеркало поворачивается вокруг своей оси, и измеряется угол падения и угол отражения света. Это позволяет определить форму зеркала и его оптические характеристики.

Применение отражения света

• Освещение — отражение света используется для создания освещения в помещении. Светильники, зеркала и другие отражающие поверхности используются для отражения света и создания нужного освещения.
• Реклама — отражение света может быть использовано для создания ярких и привлекательных рекламных щитов и вывесок. Например, светоотражающие пленки могут использоваться для создания яркого и заметного рекламного изображения.
• Оптика — отражение света играет важную роль в оптике. Например, зеркала используются для отражения света и формирования изображений, а линзы используются для фокусировки света.
• Безопасность — отражение света также может быть использовано в безопасности. Например, светоотражатели могут быть использованы на одежде для увеличения видимости в темноте.
• Декоративное освещение — отражение света можно использовать для создания декоративной подсветки. Например, светильники с зеркальным покрытием могут создавать красивые световые эффекты на стенах и потолке.

Что представляет собой закон отражения света: полная формулировка

Трансформацию освещения мы наблюдаем повсеместно: в витринах магазинов, солнечные блики от воды и конечно в зеркале. Но мы совсем не задумываемся о механизмах и принципах этого явления. Но эти основы активно применяются в различных сферах нашей жизни. Давайте чуть глубже узнаем: что собой представляет свет, как он преломляется и как это применяется в жизни.

Основы знаний о свете

Основы физических знаний являются наиболее доступными для понимания, так как их принципы мы воочию наблюдаем каждый день вокруг себя. То же касается и закона отражения света. Этот закон описывает момент, когда световые волны, попадая на поверхность, изменяют свое направление и возвращаются обратно только под другим углом. Это касается не только зеркальных поверхностей. Любой объект мы видим, потому что он отражает естественное солнечное или искусственное освещение. При изменении своего направления лучи проходят в одной среде и сталкиваются с другой, часть их возвращается обратно в первичную среду. Если часть спектра проникает в другое вещество мы наблюдаем явление – преломления.

В ходе преломления происходит изменение длины и угла распространения волн внутри прозрачной сферы.

• Падающий луч – это поток световых волн, попадающий на границу разделения двух оптических сред.
• Излучение, которое вернулось в начальное вещество – называется отраженным.
• Если мы построим воображаемый перпендикуляр к отражающей поверхности (нормаль) в точке падения освещения, то угол падения будет высчитываться, как угол между перпендикуляром и падающим световым потоком.
• Угол возвращения света, соответственно, это угол между нормалью и отраженным освещением.

Излучение в каждой сфере с разной плотностью, может проходить только прямолинейно. Это значит, что освещение распространяется только по прямой не меняя направления и не огибая предметы.

На основе этих определений можно вывести коэффициент отражения. Этот коэффициент показывает, какая часть светового потока вернется обратно в первоначальную среду. На показатель возвращения в первую очередь влияет характер лучей и угол падения на поверхность.

Небольшой исторический экскурс

Фундамент теоретических знаний о законах распространения света был заложен древнегреческим математиком Евклидом и Аристотелем. Они первые попытались описать процессы трансформации солнечной активности с точки зрения физики еще в 3 веке до н.э. Далее теоретические материалы изучались и подтверждались опытным путем Ньютоном, Гюйгенсом. Именно он первый объяснил геометрические закономерности оптических явлений с точки зрения волновой природы излучения. Его доказательства основываются на геометрических аксиомах о равнобедренных треугольниках. Эти принципы мы разберем немного подробней.

Закон отражения света

Закон отражения света описывает закономерности при явлении, когда луч, проходящий в одном веществе, на поверхности соприкосновения с другим веществом возвращается обратно. Если среда прозрачная, то спектр проходит через нее и возвращения мы не увидим.

Наше зрение воспринимает свет от его излучателя, либо от предметов, отражающих световые волны. При этом если предмет отражает часть энергии обратно, то он сам становится объектом излучения, для наших глаз.

• Первый закон: излучение падающее, излучение, отраженное и нормальное (условный перпендикуляр к поверхности) располагаются в одной плоскости относительно друг друга. Это значит, что световой пучок является плоской.
• Второй закон: угол отражения падающего луча равен углу падения относительно нормали.

Второй закон можно представить в виде равенства:
ƒот = ƒп

Если среда, из которой исходит освещение более плотная, то она может полностью возвращать в себя все лучи. Например, если в воде установить излучатель и направить под тупым углом к поверхности воды, то все пучки освещения будут возвращаться обратно и не пройдут через границу двух сред.

То есть вся энергия будет направлена на отражение света, при этом преломленного освещения не будет совсем. Этот феномен называется – явление полного отражения света.

Зеркальное и диффузионное отражение

• Диффузное отражение происходит от негладких оснований (дерево, бумага, асфальт). Такие материалы имеют много микро-изгибов, впадин, ломанных углублений, которые имеют разные углы. Поэтому параллельные волны энергии, попадая на такой объект, отражаются под разными углами. То есть для каждой волны второй закон выполняется, а в общем рассеивание потока происходит в разные стороны.
• Зеркальное отражение мы наблюдаем от глянцевых ровных оснований (зеркало, ртуть, затемненное стекло, шлифованный металл, камень). Это явление, когда каждая волна возвращается обратно под одинаковым углом для всех лучей. Излучение падает на объект параллельными линиями и отражается, тоже параллельными потоками. Рекомендуем посмотреть видео на тему «Зеркальное и диффузное отражение».

Явление обратного отражения

Если поверхность абсолютно плоская и зеркальная, то можно наблюдать процесс обратного отражения. Это явление, когда волны полностью возвращаются после попадания на зеркальное основание к источнику их излучения по параллельной прямой.

То есть, если взять зеркало и направить на него освещение прямо перпендикулярно, оно вернется точно обратно.

Наглядно этот феномен можно наблюдать, если разместить два зеркала перпендикулярно друг к другу. Под каким бы наклоном не направить освещение, спектр будет возвращаться обратно параллельно первоначальному излучению.

Использование закона на практике

На практике мы можем наблюдать эти физические закономерности повсюду. Чтобы было наглядней, возьмите лазерный фонарик с тонким пучком света. Выключите свет и направьте его на зеркало под разными углами.

Если вы будете менять направление освещения, будет меняться и плоскость его возвращения. Такой эффект применяется в оптическом оснащении современной экспериментальной техники. Вогнутые зеркальные плоскости применяются для фокусировки лучей в одной точке. Выпуклые же наоборот рассеивают попадающий на них спектр. При этом увеличивается угол обзора.

Принцип полного внутреннего возврата спектра энергии, применяется в изготовлении оптико-волоконного производства кабелей для скоростной передачи цифровых данных.

В заключение

Явления, которые мы наблюдаем ежедневно, имеют свои принципы и описания. Мы не всегда задумываемся о том, почему видим свое отражение в водоеме, или искаженный портрет в комнате смеха. Однако, эти закономерности активно применяются в производстве оптики. Где еще мы можем наблюдать действие закона отражения света в повседневной жизни, делитесь в комментариях и социальных сетях.

Свет и цвет: основы основ

Мы часто говорим о таком понятии как свет, источниках освещения, цвете изображений и объектов, но не совсем хорошо себе представляем, что такое свет и что такое цвет. Пора разобраться с этими вопросами и перейти от представления к понимаю.

Мы окружены

Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.

На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.

От света к цвету и обратно

Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.

Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.

Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну. Спектр «показывает из чего состоит волна». Ну, если совсем просто сказать, то спектр видимого света – это смесь цветов, из которых состоит белый свет (цвет). Надо сказать, что и у других видов электромагнитного излучения (ионизирующего, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового и т.д.) тоже есть свои спектры.

Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).

Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет). Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.

Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет. Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным. Пример тому — иллюстрация 4.

Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения

Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.

Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения

Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).

Цветовой тон (hue)

– Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.

Яркость (Brightness)

– Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».

Светлость (Lightness)

– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.

– Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.

Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).

Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.

Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop

Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность. Затем идет буква B (brightness, яркость) – она показывает, насколько высоко расположена точка на палитре цветов и характеризует интенсивность цвета. Значение 100% говорит о том, что интенсивность цвета максимальна и точка «прижата» к верхнему краю палитры. Буквы R(red), G(green), B(blue) — это три цветовых канала (красный, зеленый, синий) модели RGB. В каждом в каждом из них указывается число, которое обозначает количество цвета в канале. Вспомните пример с прожекторами на рисунке 3, тогда мы выяснили, что любой цвет может быть получен путем смешивания трех световых лучей. Записывая числовые данные в каждый из каналов, мы однозначно определяем цвет. В нашем случае 8-битный канал и числа лежат в диапазоне от 0 до 255. Числа в каналах R, G, B показывают интенсивность света (яркость цвета). У нас в канале R указано значение 255, а это значит, что это чистый красный цвет и у него максимальная яркость. В каналах G и B стоят нули, что означает полное отсутствие зеленого и синего цветов. В самой нижней графе вы можете увидеть кодовую комбинацию #ff0000 — это код цвета. У любого цвета в палитре есть свой шестнадцатиричный код, который определяет цвет. Есть замечательная статья Теория цвета в цифрах, в которой автор рассказывает как определять цвет по шестнадцатеричному коду.
На рисунке вы также можете заметить перечеркнутые поля числовых значений с буквами «lab» и «CMYK». Это 2 цветовых пространства, по которым тоже можно характеризовать цвета, о них вообще отдельный разговор и на данном этапе незачем вникать в них пока не разберетесь с RGB.
Можете открыть цветовую палитру Adobe Photoshop и поэксперовать со значением цветов в полях RGB и HSB. Вы заметите, что изменение числовых значений в каналах R, G, и B приводит к изменению числовых значений в каналах H, S, B.

Цвет объектов

Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.

Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.

Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

— Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.

— Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

— И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.

Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра

Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.

Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра

Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.

Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра

Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.

В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.