Wrażenie barwy a widmo światła

WSTĘP:

Postrzeganie kolorów - światło odbite od powierzchni jakiegoś obiektu dociera do naszych oczu, informacja związana ze światłem zostaje przekazana do mózgu, który rozróżnia kolory. Np. jabłko wydaje się czerwone, ponieważ jego powierzchnia odbija czerwoną składową światła widzialnego i pochłania inne kolory.

Światło przechodzące przez pryzmat ulega rozszczepieniu na zestaw barw przypominający tęczę, zwany jest on widmem światła. Rozszczepienie światła tego typu nosi nazwę „dyspersji”. Tęcza jest widmem światła powstałym po przejściu światła słonecznego przez krople wody.

Fizyka opisuje światło jako pewien rodzaj fal elektromagnetycznych. Odległość między wierzchołkami tych fal nosi nazwę długości fali. Postrzegane przez nas kolory różnią się od siebie w zależności od długości fali promieniowania widzialnego. Ludzie widzą widmo światła dlatego, że fale o określonej długości pobudzają receptory oka. Kolory w widmie świetlnym występują w następującej kolejności: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo, fiolet. Każdy z tych kolorów ma inną długość fali. Kolor czerwony ma największą długość fali, fioletowy - najkrótszą. Zakres długości fal które widzi człowiek nosi nazwę „światła widzialnego”.

Światło o długości fali większej niż najdłuższa fala z zakresu widzialnego nazywane jest promieniowaniem podczerwonym, o długości fali krótszej niż najkrótsza fala z zakresu widzialnego nazywane jest promieniowaniem nadfioletowym. Oko ludzkie nie jest w stanie dostrzec ani promieni podczerwonych, ani nadfioletowych. Rozróżniamy jednak ogromną ilość różniących się od siebie odcieni barw, w zależności od proporcji zmieszania ze sobą fal o różnej długości.

Kolory pojawiają się na jeden z trzech sposobów, jako:

-kolor źródła światła- odnosi się ono do koloru światła emitowanego przez obiekt, np. Słońce lub świetlówkę. Widziane przez nas kolory zależą od długości fal światła emitowanego przez obiekt.

-kolor odbity- postrzegany przez nas kiedy światło o odpowiedniej długości fali zostaje odbite od obiektu innego niż źródło świata. Widziane przez nas kolory zależą od długości fal światła odbitego od obiektu i pochłoniętego przez obiekt. Obiekt pochłaniający fale o wszystkich długościach widma widzialnego wydaje się czarny, zaś obiekt odbijający fale o wszystkich długościach - biały.

lub

-kolor przefiltrowany- oznacza kolor jaki widzimy po przejściu światła przez obiekt. Kolor obiektu zależy od długości fal światła przechodzącego przez obiekt i pochłoniętego przez niego. Przykładem koloru przefiltrowanego są światła sygnalizacji ulicznej.

Trzema podstawowymi barwami światła są: niebieska (B), zielona (G) i czerwona (R). W wyniku addytywnego mieszania kolorów te trzy barwy tworzą cały zakres widzialnych kolorów. Mieszając trzy podstawowe barwy w równych proporcjach uzyskuje się światło białe.

2. Stanowisko pomiarowe.

Wkładamy kolorowy filtr do kolorymetru i przepuszczamy przez niego światło o długości fali równej 400 [nm], odczytujemy przepuszczalność w [%]. Zwiększamy długość fali o 20 [nm], skalujemy urządzenie (tzn. jeśli w urządzeniu nie ma filtru, to przepustowość jest równa 100%). Powtarzamy proces, aż do momentu, gdy λ = 630 [nm], wtedy przełączamy fotokomórkę i postępujemy jak wcześniej, aż do 800[nm]. Urządzenie to działa w sposób: puszczamy kolejno barwy z palety barw widma białego (sukcesywnie zwiększając zakres długości fal) na folie kolorową i odczytujemy jaki procent danej fali jest przepuszczany przez używany w doświadczeniu filtr.

3. Wykres zależności przepuszczalności kolorowych folii od długości fali.

Interpretacja wyników: jeśli w danym paśmie światła widzialnego filtr ma zerową przepuszczalność, to oznacza, że nie został stworzony z barwy odpowiadającej tej długości fali (absorbuje światło). Wniosek ten wypływa z faktu, że gdy np. wiązka światła białego przechodzi przez filtr zielony, wszystkie kolory oprócz zielonego zostają zaabsorbowane, a tylko zielony przepuszczony. Gdybyśmy mieli do czynienia z filtrami o barwie prostej, to na wykresie w paśmie odpowiadającym tej barwie, powinno być maksymalna przepuszczalność, a w pozostałych zerowa. Analizując wykres, to jak zmienia się zależność przepustowości od dł fali widzimy jakie barwy widma światła białego wchodzą wskład barwy folli użytej w doświadczeniu.

Wiadome jest że wrażenie światła białego w oku ludzkim można wywołać nie tylko przez zmieszanie wszystkich barw widma, lecz także przez zmieszanie dwóch określonych barw np. czerwonej i zielono-niebieskiej lub zielonej i fioletowej, lub niebieskiej i pomaranczowej. Barwy te nazywamy dopełniającymi. Oprócz tego oko ma jeszcze tę właściwość że dowolne wrażenie barwne można w nim wywołać przez zmieszanie w odpowiednim stosunku ilościowym promieniowania trzech barw podstawowych : czerwonej, zielonej i niebieskiej. Promieniowanie tych trzech barw zmieszane w jednakowym stosunku daje również światło białe.

Próbując odpowiedzieć na pytanie: Czy oko ludzkie może być pomocne w postępowaniu, którego efektem jest analiza fourierowska światła, czy też spełnia tylko rolę przyrządu do porównywania barw?

Doprowadza nas to do wniosku że oko pełni jedynie rolę przyrządu porównywania barw, jego naświetlenia i nasycenia,gdyż

Analiza fourierowska polega na badaniu częstotliwości fali elektromagnetycznej, tzn dowolną funkcję okresową można przedstawić w postaci nieskończonej sumy przebiegów harmonicznych (sinusoidalnych i cosinusoidalnych). Oko ludzkie nie posiada receptorów pozwalających badać częstotliwość fal, więc nie możemy uznać go za dobry „przyrząd” do analizy fourierowskiej. Na przykład nie jesteśmy w stanie stwierdzić czy oglądane światło zielone jest światłem prostym czy złożonym powstałym z żółtego i niebieskiego.

`

4. Wnioski.

Folie użyte w naszym doświadczeniu nie wchodzą wskład widma światła białego (cały czas musiałoby zachodzić v=0 [%] i w pewnym miejscu v=100[%]). Są jedynie mieszanką barw (w ilościach wyrażonych w [%] jak na wykresie) wchodzacych w sklad widma bialego.

Więcej to ja nie pisze bo się mi przypomnialo ze ona chcialo zebysmy udzielily odpowiedzi tylko na to jedno pytanie. Jeśli będzie robic problem to się poprawi to i dopisze cos na nast. Tydzien

Metoda współrzędnych trójkąta opisuje barwę za pomocą trzech dodatnich liczb X, Y, Z, barwa jest przedstawiona przez wektor w przestrzeni Euklidesowej. Jeśli barwę pierwszą prezentuje wektor A, drugą B, to suma wektorów A + B przedstawia barwę złożoną. O odcieniu decyduje kierunek wektora, natomiast o nasyceniu jego długość. Współrzędna Y zawsze odpowiada za jaskrawość. Dla ułatwienia wprowadzono zmienne x=X/(X+Y+Z), Y y=Y/(X+Y+Z), których suma daje 1. Wykres chromatyczności CIExyY, czyli „trójkąt” barw powstaje przez naniesienie na przestrzeń trójwymiarową krzywej odpowiadającej barwom prostym, końce tej krzywej są połączone prostą zwaną linią purpury. Wnętrze tak powstałego obszaru zawiera punkty odpowiadające wszystkim możliwym do zaobserwowania przez człowieka barwom. Środek trójkąta (0,33..; 0,33..) odpowiada światłu białemu, nazywamy go punktem bieli. Dwie barwy leżące na wspólnej prostej z punktem bieli i leżące po jednej stroni względem tego punktu mają ten sam odcień, różnią się nasyceniem. Im barwa leży bliżej punktu bieli tym ma mniejsze nasycenie. Im barwa znajduje się bliżej krawędzi tym jest bardziej nasycona.

---