Белый, пожалуй, самый распространенный цвет в нашей повседневной жизни. Мы видим его повсюду — в облаках, снегу, молоке, бумаге, стенах наших домов и офисов и многом другом. Но что именно делает цвет белым? Что происходит на молекулярном уровне, что придает белым объектам и веществам их яркий, отражающий вид? В этой статье мы рассмотрим науку, лежащую в основе того, что делает белый цвет белым.
Чтобы понять, что делает цвет белым, сначала нам нужно поговорить о свете. Видимый свет, который могут видеть люди, существует в спектре длин волн. Этот световой спектр варьируется от коротковолнового фиолетового света на одном конце до длинноволнового красного света на другом конце. Белый свет содержит все длины волн видимого света. Это не одна длина волны, а комбинация всех цветов в спектре видимого света.
Когда все эти длины волн света смешиваются и излучаются или отражаются от объекта, наши глаза воспринимают это как белый цвет. Итак, технически говоря, белый цвет на самом деле не является цветом сам по себе, а представляет собой комбинацию всех видимых цветов света.
Чтобы объект казался нашим глазам белым, должны произойти две вещи:
1. Объект должен одинаково отражать или рассеивать все длины волн видимого света.
2. Объект не должен поглощать ни одну из длин волн выборочно.
Давайте разберем это подробнее:
Чтобы объект выглядел белым, он должен относительно одинаково отражать все цвета света для наших глаз. Если определенные длины волн поглощаются, а другие отражаются, мы увидим отраженные цвета, а не белый.
Например, лист кажется зеленым, потому что он отражает зеленые длины волн света, поглощая другие цвета, такие как синий и красный. Напротив, белый лист бумаги отражает все длины волн света и не поглощает выборочно какой-либо определенный цвет. Это делает его белым для нашего зрения.
Второй критерий заключается в том, что белый объект не должен поглощать много света. Чем меньше света поглощает объект, тем больше он будет отражать или рассеивать, и тем белее он будет выглядеть.
Черные объекты, с другой стороны, поглощают почти все длины волн видимого света и отражают очень мало. Вот почему они выглядят черными, а не белыми.
Итак, подытоживая, когда объект отражает все цвета света, поглощая очень мало, он будет казаться нашим глазам белым.
Теперь давайте рассмотрим, почему некоторые обычные белые материалы и объекты кажутся белыми:
Белая краска содержит частицы диоксида титана, оксида цинка или оксида свинца, взвешенные в среде краски. Эти частицы помогают рассеивать и отражать все длины волн видимого света, заставляя краску казаться ярко-белой.
| Ингредиент белой краски | Роль в создании белого цвета |
|---|---|
| Частицы диоксида титана | Отражают и рассеивают световые волны |
| Частицы оксида цинка | Отражают и рассеивают световые волны |
| Частицы оксида свинца | Отражают и рассеивают световые волны |
Бумага изготавливается из целлюлозных волокон древесной массы или хлопка. Воздушные карманы между волокнами рассеивают свет. Химические отбеливатели, такие как отбеливатель, также добавляются для поглощения меньшего количества света и усиления белого цвета.
Облака состоят из крошечных капелек воды или кристаллов льда, которые одинаково отражают и рассеивают все длины волн солнечного света. Это делает их белыми на фоне голубого неба.
Кристаллы льда и воздушные карманы в снеге и льду отражают и преломляют свет во всех направлениях, заставляя их выглядеть белыми. Лед также содержит крошечные пузырьки воздуха, которые способствуют рассеиванию света.
Молоко получает свой белый цвет от молекул казеинового белка и жировых шариков, которые отражают и рассеивают свет во всех направлениях. Молочная кислота в молоке также помогает рассеивать синий свет, усиливая белый цвет.
Кости кажутся белыми из-за фосфата кальция, минерала, который эффективно отражает все длины волн видимого света. Кость полупрозрачна, что позволяет свету проходить через нее и отражаться от кристаллов фосфата кальция обратно к нашим глазам.
Зубы выглядят белыми, потому что они содержат твердое эмалевое покрытие из кристаллов гидроксиапатита, которые эффективно рассеивают все длины волн света. Любые пятна или изменение цвета могут уменьшить рассеивание света и белый вид.
Поваренная соль состоит из белых гранул хлорида натрия. Ионы хлора высвобождают электроны, которые взаимодействуют со световыми волнами, помогая отражать и рассеивать свет, делая соль белой.
Молекулы сахарозы в рафинированном сахаре пропускают и отражают весь видимый свет, заставляя его приобретать ярко-белый вид. Патока, с другой стороны, содержит примеси, которые избирательно поглощают свет и придают ему более темный цвет.
При рассмотрении того, что делает что-то белым, также важно различать «истинный» белый и «не совсем белый» или «воспринимаемый» белый.
Истинный белый относится к объектам и материалам, которые отражают и рассеивают все видимые длины волн совершенно равномерно. Это приводит к полностью белому виду без какого-либо оттенка или полутона. Настоящий белый цвет редко встречается в природе. Большинство естественных белых цветов — это не совсем белые, которые мы воспринимаем как белые.
Не совсем белые или воспринимаемые белые цвета относятся к объектам и материалам, которые не отражают все длины волн идеально равномерно, но достаточно, чтобы мы все равно видели их белыми для наших глаз. Например, бумага, снег, молоко и соль воспринимаются как белые, которые имеют легкие оттенки желтого, синего или серого, если вы внимательно их рассмотрите. Но наши глаза и мозг обрабатывают их как белые при нормальном освещении.
Поэтому, пытаясь понять, что делает белый цвет белым, имейте в виду, что большинство белых цветов, с которыми мы сталкиваемся, не являются идеально «истинно» белыми, а скорее оттенками белого, которые мы воспринимаем как белые на основе того, как они рассеивают свет.
Белый цвет может быть создан как с помощью аддитивных, так и субтрактивных цветовых процессов:
При аддитивном смешивании цветов белый цвет создается путем объединения всех длин волн видимого света. Компьютерные экраны и другие светоизлучающие устройства воспроизводят белый цвет с помощью аддитивной цветовой модели RGB. Красный, зеленый и синий свет, объединенные вместе, образуют белый цвет.
Вычитающее смешивание цветов включает в себя выбор длин волн для вычитания или поглощения из белого света. С пигментами и красителями белый цвет является естественным цветом, который мы получаем, когда из белого света не поглощаются никакие цвета. Например, с красками и чернилами, чем больше добавлено пигмента, тем темнее становится цвет. Отсутствие любого пигмента кажется белым, потому что никакие цвета не поглощаются избирательно из белого света, освещающего поверхность.
Таким образом, белый цвет возникает как из-за комбинации всех цветов света, так и из-за отсутствия поглощения какого-либо цвета из света.
Как мы уже обсуждали, белизна возникает из физики и химии — того, как свет взаимодействует с молекулами, частицами и структурами. Но восприятие белого цвета также является в высшей степени психологическим.
Наша зрительная система и мозг воспринимают немного разные оттенки белого как «достаточно белый» на основе таких факторов, как:
– Контекст
– Окружающие цвета
– Условия освещения
– Культурные определения белого
– Индивидуальные различия в цветовом зрении
Это означает, что белизна может быть субъективной. Например, не совсем белая стена кажется еще более белой, если ее окружают более темные цвета. А светло-кремовый может считаться белым в одной культуре, но не в другой.
Поэтому при рассмотрении того, что делает белый белым, важно осознавать как объективную физику и химию, так и наши субъективные психологические восприятия, которые в конечном итоге создают опыт видения цвета белым.
Подводя итог, белый цвет – это наличие всех видимых длин волн света или отсутствие поглощения какого-либо цвета из света. Объекты кажутся белыми, когда они отражают и рассеивают все цвета света относительно одинаково, не поглощая избирательно какие-либо длины волн.
Многие натуральные и искусственные белые материалы и объекты демонстрируют эти светоотражающие и рассеивающие свойства благодаря своему химическому составу, структуре, воздушным карманам или добавленным пигментам. Наши глаза и зрительная система затем транслируют эту комбинацию длин волн как восприятие белого цвета. Но небольшие изменения в точной дифракции света приводят к различиям между «истинным» и «воспринимаемым» белым цветом.
Так что, хотя белый цвет может показаться простым на первый взгляд, взаимодействие физики света, химии материалов и визуальной нейронауки является сложным. В следующий раз, когда вы увидите снежное поле, облака в небе или белую краску на стене, вы глубже оцените науку, лежащую в основе того, что делает белый цвет белым.