Физика в быту

Там, где ствол зрительного нерва «входит» в глазное яблоко, находится слепое пятно: в этом месте нет ни колбочек, ни палочек – оно не чувствительно к свету. Убедиться в его существовании можно так: поднесите рисунок к глазам на расстояние около 10 см, закройте левый глаз и смотрите на крестик правым глазом. Перемещайте немного глаз вперёд-назад, и в какой-то момент изображение кружка исчезнет, оно попадёт на слепое пятно.

Что такое цвет?

Строго говоря, световые волны сами по себе не имеют цвета. Он возникает лишь при восприятии этих волн человеческим глазом и мозгом. Когда мы говорим про монохроматический свет с длиной волны 400 нм, что он фиолетовый, мы хотим сказать, что таким его воспринимают наши глаза и мозг.

Диапазоны длин волн монохроматического света, соответствующие основным цветам радуги, примерно таковы:

красный: 750–620 нм

оранжевый: 620–590 нм

жёлтый: 590–575 нм

зелёный: 575–510 нм

голубой: 510–450 нм

синий: 450–480 нм

фиолетовый: 480–400 нм

У каждого монохроматического цвета есть дополнительный цвет: если из полного солнечного спектра убрать данный цвет, оставшаяся «смесь» будет восприниматься как дополнительный цвет. Так, дополнительный к фиолетовому – жёлтый (и наоборот), к красному – зелёный.

Но если глазу предъявить сразу несколько монохроматических цветов, ощущения «аккорда», как при слышании нескольких звуков, не возникнет, а будет ощущение какого-то одного цвета, зачастую такого, которого нет в радуге (розового, коричневого и многих-многих других, знакомых художникам). Увы, глаз не умеет определять спектральный состав света, его легко обмануть (в отличие от слуха). Смешивая разные монохроматические и немонохроматические цвета, можно получить все возможные цветовые оттенки. Но самое интересное, что все цвета, которые мы знаем, можно создать, смешивая всего три основных монохроматических ингредиента: красный, зелёный, синий, варьируя их относительную интенсивность.

Это объясняется тем, что на сетчатке есть три типа колбочек, содержащих три различных пигмента и проявляющих наибольшую чувствительность к различным диапазонам видимого спектра:

красно-оранжевому (примерно 600–700 нм);

жёлто-зелёному (примерно 500–600 нм);

сине-фиолетовому (примерно 400–500 нм).

На краях диапазоны чувствительности трёх типов колбочек частично перекрываются. Комбинации их возбуждений дают мозгу ощущения всей гаммы цветовых оттенков. Чтобы получить белый свет, надо или соединить все цвета радуги в той пропорции, в которой они присутствуют в спектре солнечного света, либо подобрать пропорцию трёх основных цветов (если не очень придираться к качеству, хватает и двух: синего и красного).

В случае отсутствия у человека одного или двух типов колбочек цветовосприятие нарушается. Этот дефект зрения называют дальтонизмом (по имени физика Дальтона – первого исследованного дальтоника). Дальтонизм обусловлен изменением в мужской хромосоме и встречается чаще у мужчин. А у небольшого числа женщин, наоборот, имеется четвёртый вид колбочек, позволяющий им различать гораздо больше цветовых оттенков.

Цвета предметов

Мы обсудили, как глаз реагирует на спектральный состав воспринимаемого излучения.

Поставим теперь вопрос немного иначе: почему предметы имеют разные цвета? От чего зависят их цвета?

Во-первых, от свойств самих предметов. Во-вторых, от спектрального состава освещения.