Белый свет состоит из всех цветов видимого спектра света. Когда белый свет проходит через призму, он разделяется на семь цветов радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, синий и фиолетовый. Это происходит потому, что каждая длина волны (цвет) света немного по-разному преломляется при прохождении через призму, в результате чего цвета становятся видимыми.
Спектр видимого света — это диапазон длин волн или частот электромагнитного излучения, которые может обнаружить человеческий глаз. Видимый спектр простирается примерно от 400 нанометров до 700 нанометров.
| Цвет | Диапазон длин волн (нм) |
|---|---|
| Фиолетовый | 380-450 |
| Синий | 450-495 |
| Зеленый | 495-570 |
| Желтый | 570-590 |
| Оранжевый | 590-620 |
| Красный | 620-750 |
Каждый цвет имеет свою длину волны, причем фиолетовый имеет самую короткую длину волны, а красный — самую длинную. Когда все эти длины волн видимого света объединяются вместе, они дают белый свет.
Свет можно описать и как волну, и как частицу. Как волна, свет обладает определенными свойствами, включая длину волны, частоту и амплитуду.
Длина волны — это расстояние между последовательными пиками волны, в то время как частота относится к числу циклов волны, которые проходят фиксированную точку за единицу времени. Амплитуда — это высота волны от пика до впадины.
Длина волны определяет цвет видимого света. Более короткие длины волн — это фиолетовый и синий свет, а более длинные — красный и оранжевый. Длина волны и частота обратно пропорциональны: с уменьшением длины волны частота увеличивается.
Когда все длины волн видимого спектра объединяются, они дают белый свет. Эта аддитивная смесь разных цветов создает восприятие белого цвета в наших глазах и мозге.
Существует два основных способа смешивания цветов: аддитивное смешивание и субтрактивное смешивание.
Аддитивное смешивание подразумевает сочетание различных длин волн света. Когда красный, зеленый и синий свет светятся вместе, наши глаза воспринимают это как белый свет. Экраны компьютеров и телевизоров используют этот метод для получения цветов. Основные цвета при аддитивном смешивании — красный, зеленый и синий.
| Аддитивное смешение цветов |
|---|
| Красный + зеленый = желтый |
| Красный + синий = пурпурный |
| Зеленый + синий = голубой |
| Красный + зеленый + синий = белый |
Субтрактивное смешение использует пигменты и красители для поглощения одних длин волн и отражения других. Основные цвета — голубой, пурпурный и желтый. Когда эти цвета смешиваются вместе, они дают черный цвет, поглощая все длины волн света.
| Субтрактивное смешивание цветов |
|---|
| Голубой + пурпурный = Синий |
| Голубой + желтый = Зеленый |
| Пурпурный + желтый = Красный |
| Голубой + пурпурный + желтый = Черный |
При субтрактивном смешении цветов сочетание всех цветов дает черный цвет, тогда как при аддитивном смешении сочетание цветов дает белый свет.
Хотя белый свет состоит из всего видимого спектра, наши глаза и мозг не различают отдельные длины волн. Вместо этого мы воспринимаем белый свет как свой собственный уникальный цвет.
Существует несколько теорий относительно того, почему мы видим белый цвет вместо ряда цветов:
– Трихроматическая теория: человеческий глаз имеет три типа колбочек фоторецепторных клеток, которые реагируют на красные, зеленые и синие длины волн. Белый цвет активирует все три типа рецепторов примерно одинаково, поэтому мозг воспринимает его как отдельный цвет.
– Теория противоположного процесса: она предполагает, что обработка цветового зрения состоит из двух этапов. Сначала колбочки реагируют на красный, зеленый и синий. Затем эти сигналы обрабатываются ганглиозными клетками сетчатки, которые реагируют на пары цветов (красный-зеленый, синий-желтый, черный-белый). Восприятие белого цвета возникает из системы черного-белого.
– Теория отражения: белый цвет возникает из-за отражения всех видимых длин волн от поверхности. Баланс длин волн дает восприятие белого цвета по сравнению с цветными поверхностями, которые избирательно отражают определенные длины волн.
Независимо от точного механизма, сочетание длин волн видимого спектра от 400 до 700 нм позволяет людям воспринимать белый цвет как отдельный цвет.
Хотя белый цвет содержит полный спектр видимого света, не все источники белого света содержат длины волн в равном количестве. Состав длин волн, составляющих белый свет, может различаться.
Некоторые примеры спектрального состава источников белого света:
| Источник света | Спектральный состав |
|---|---|
| Солнечный свет в полдень | Относительно сбалансированный спектр с пиком в зелено-желтой области. |
| Лампа накаливания | Сильное излучение в красном и инфракрасном диапазоне с более слабым синим излучением. |
| Светодиод | Синий или УФ-чип с желтым люминофорным покрытием для создания белого цвета. |
| Флуоресцентный | Спектр зависит от используемых люминофоров, но часто имеет пики в зеленом, красном и синем диапазоне. |
Хотя распределения различаются, наши глаза и мозг суммируют эти спектральные входы, чтобы создать восприятие белого цвета, если достигнут правильный баланс.
Белый свет естественным образом возникает из многих источников в мире вокруг нас:
– Солнечный свет: Солнце излучает свет с полным спектром видимых длин волн, которые кажутся нашим глазам белыми из-за баланса цветов. Само солнце имеет температуру поверхности 5500 °C, что создает излучение по всему электромагнитному спектру.
– Молния: Огромная энергия и тепло молнии вызывают излучение видимого света. Сочетание длин волн снова выглядит белым. Интересно, что молния также может казаться синей или фиолетовой в начале из-за ионизации молекул воздуха.
– Звезды: Очень горячие звезды излучают излучение по всему видимому спектру, что делает их белыми для человеческого глаза. Более холодные звезды кажутся более красными или оранжевыми, поскольку пик излучаемых длин волн смещается вниз.
– Лунный свет: Солнечный свет отражается от сероватой поверхности Луны обратно на Землю. Баланс отраженных длин волн придает лунному свету белый оттенок, хотя и слегка приглушенный по сравнению с солнечным светом.
– Пена и брызги: Пузырьки и капли в океанском прибое, водопады и другая пенистая вода отражают смесь видимых длин волн, из-за чего эти объекты кажутся белыми.
Так что в природе белый цвет часто возникает из-за теплового излучения, молекулярного излучения или отражения, которое содержит довольно сбалансированную долю длин волн видимого спектра.
Помимо источников белого света, многие объекты и материалы в нашей повседневной жизни кажутся белыми из-за того, как они отражают и рассеивают свет. Вот несколько примеров:
– Бумага равномерно отражает большинство видимых длин волн света, что придает ей белый вид. Волокна целлюлозы рассеивают свет случайным образом во всех направлениях.
– Кристаллы льда в снегу имеют различную форму и ориентацию, которые рассеивают видимый свет во всех направлениях, из-за чего снег кажется белым.
– Молоко состоит из суспензии частиц и капель, которые эффективно рассеивают свет, не поглощая определенные длины волн.
– Крупинки сахара или соли выглядят белыми, потому что кристаллические поверхности отражают и рассеивают свет.
– Белая краска содержит пигменты, такие как диоксид титана, которые отражают широкий диапазон видимых длин волн, скрывая основной цвет краски.
– Облака образуются из крошечных капелек воды или кристаллов льда, взвешенных в воздухе. Они рассеивают солнечный свет в равной степени, создавая белый вид.
Белизна в объектах возникает из-за диффузного отражения и рассеивания света частицами или поверхностными особенностями, которые не поглощают предпочтительно какие-либо видимые длины волн. Это делает объект белым со всех углов обзора.
Белый свет играет важную роль в том, как мы воспринимаем цвет. Как обсуждалось выше, белый цвет обеспечивает максимальное отражение или излучение на всех видимых длинах волн для глаза. Это служит точкой отсчета для нашего цветового зрения.
Поверхности или материалы, которые избирательно отражают только определенные длины волн, воспринимаются как окрашенные по сравнению с белым эталоном. Например, лист кажется зеленым, потому что он поглощает красный и синий свет, отражая в основном зеленый. По сравнению с эталоном белого света мы видим только один цвет, достигающий наших глаз.
Белый свет также обесцвечивает или разбавляет цвета посредством явления, называемого постоянством цвета. При тусклом освещении цвета могут казаться более насыщенными, чем при ярком солнечном свете. Это происходит потому, что белый свет, отраженный от окружающих поверхностей, смешивается с входящим цветным светом в наши глаза. Это приводит к снижению интенсивности или насыщенности цвета.
Таким образом, белый свет обеспечивает эталон максимальной отражательной способности, которая позволяет нашей зрительной системе интерпретировать избирательное по длине волны поглощение или отражение от объектов как цвет. Он также взаимодействует с окружающим светом для снижения насыщенности цвета. Без белого света в качестве точки отсчета наша система цветного зрения не могла бы функционировать должным образом.
Уникальные свойства белого света делают его полезным для многих научных и промышленных приложений:
– Фотография: Белый свет обеспечивает равномерное освещение по всему видимому спектру, позволяя точно воспроизводить цвет. Цветовая температура фотоосвещения должна соответствовать настройкам баланса белого.
– Дисплеи: ЖК- и OLED-экраны используют пиксельные элементы RGB, которые объединяются для создания полноцветных изображений при белой подсветке. Лучший баланс белого улучшает точность цветопередачи.
– Медицина: Белое светодиодное освещение используется в эндоскопах для обеспечения постоянного полноспектрального освещения внутренних тканей при обследовании и хирургических операциях.
– Криминалистика: Портативные альтернативные источники света сравнивают флуоресценцию подозреваемого в УФ-излучении с белым светом для выявления телесных жидкостей или подделок.
– Микроскопия: Белый свет широкого спектра помогает обеспечить необходимую контрастность, четкость и цветопередачу микроскопических структур.
– Соответствие цвета: Белизна обеспечивает базовый уровень для соответствия цвета и контроля качества в производственных процессах, таких как окрашивание тканей и покраска автомобилей.
– Сельское хозяйство: Полноспектральные лампы для выращивания растений со сбалансированным белым светом способствуют здоровому росту и развитию растений в помещении.
От развлекательных дисплеев до медицинской диагностики и роста растений, белый свет играет жизненно важную роль в критически важных для цвета процессах и приложениях во многих отраслях.
Белый свет содержит весь спектр видимых длин волн от 400 до 700 нанометров. Эта комбинация активирует колбочковые рецепторы нашего глаза и пути цветового зрения таким образом, что зрительная система воспринимает их как белый цвет. Хотя источники белого света имеют различный спектральный состав, баланс основных цветов красного, зеленого и синего — это то, что дает ощущение белизны. Независимо от того, исходит ли он от солнечного света, молнии или лампочек, белый свет позволяет нам видеть мир вокруг нас во всем его красочном великолепии. Таким образом, в некотором смысле, белый свет — это объединение всех цветов радуги.