Фиолетовый цвет представляет собой смесь красного и синего света. Когда красный и синий свет смешиваются, человеческий глаз воспринимает фиолетовый цвет. Это связано с тем, как наши глаза распознают цвет с помощью светочувствительных клеток, называемых колбочками. Существует три типа колбочек, которые позволяют нам видеть цвета красный, зеленый и синий. Смешивая различные количества этих трех основных цветов света, наши глаза могут воспринимать все цвета в видимом спектре. Понимание того, как сочетание красного, зеленого и синего света создает фиолетовый, дает представление о физике и биологии цветового зрения человека.
Человеческий глаз содержит два основных типа светочувствительных клеток: палочки и колбочки. Палочки позволяют нам видеть в условиях низкой освещенности, например ночью. Колбочки сосредоточены в центральной ямке, центральной части сетчатки, и позволяют нам видеть цвет.
Существует три типа колбочек, каждый из которых содержит различный фотопигмент, который наиболее чувствителен либо к красному, либо к зеленому, либо к синему свету. Спектры поглощения фотопигментов в трех типах колбочек перекрываются, что означает, что каждый из них может обнаруживать диапазон длин волн. Но каждый тип максимально чувствителен к разной части видимого спектра света:
| Тип колбочки | Длина волны пиковой чувствительности |
|---|---|
| S-колбочки (короткие) | 420 нм (синие) |
| M-колбочки (средние) | 530 нм (зеленые) |
| L-колбочки (длинные) | 560 нм (красные) |
Когда свет попадает в глаз и попадает на колбочки, колбочки посылают в мозг сигналы, указывающие, сколько красного, зеленого или синего света было обнаружено. Затем мозг интерпретирует эти сигналы как разные цвета. Это называется трихроматической теорией цветового зрения.
Например, когда мы смотрим на объект, который кажется красным, он отражает больше красного света и меньше зеленого и синего света. L-колбочки обнаруживают более сильный сигнал красного света, в то время как M- и S-колбочки обнаруживают более слабые сигналы зеленого и синего света. Мозг интерпретирует эту комбинацию сигналов колбочек как красный цвет.
RGB обозначает три основных цвета света: красный, зеленый и синий. Телевизоры, компьютерные мониторы, телефоны и другие цифровые дисплеи создают цвета путем смешивания красного, зеленого и синего света. Это известно как аддитивное смешение цветов, потому что свет от каждого компонента RGB суммируется, создавая другие цвета.
При аддитивном смешивании цветов RGB сочетание красного и зеленого света создает желтый, красного и синего дает пурпурный, а синего и зеленого дает голубой. Когда красный, зеленый и синий свет смешиваются на полной интенсивности, глаз воспринимает смесь как белый свет. Изменяя яркость отдельных компонентов RGB, можно воспроизвести любой цвет в спектре видимого света.
Этот аддитивный цветовой процесс отличается от смешивания красок, чернил или красителей, которые используют субтрактивную цветовую модель на основе голубого, пурпурного и желтого пигментов. В красках и чернилах отдельные пигменты вычитают определенные длины волн света и выборочно отражают другие, создавая различные цвета, которые видят наши глаза.
Как описано выше, фиолетовый свет стимулирует S-колбочки в наших глазах сильнее, чем M- и L-колбочки. Фиолетовый имеет длину волны приблизительно 380-450 нм, на коротковолновом конце видимого спектра. Он находится между синим и ультрафиолетовым.
Когда красный свет и синий свет смешиваются в равных количествах, комбинация возбуждает S-колбочки и L-колбочки почти одинаково. M-колбочки получают меньшую стимуляцию. Этот паттерн активации колбочек интерпретируется мозгом как фиолетовый цвет.
В частности, красный свет сильно стимулирует L-колбочки из-за своей большой длины волны (~700 нм). Синий свет с его более коротким пиком длины волны около 420-450 нм сильнее стимулирует S-колбочки. Сочетание этих двух цветов обеспечивает возбуждение как L-, так и S-колбочек, без такой сильной стимуляции M-колбочек. Мозг воспринимает это как фиолетовый.
Для сравнения, смешивание красного и зеленого света активирует L- и M-колбочки, которые воспринимаются как желтые. Смешение синего и зеленого стимулирует колбочки M и S, генерируя голубой.
Точный диапазон длин волн фиолетового света составляет 380–450 нм. Он находится в коротковолновом конце видимого спектра, рядом с синим светом и ультрафиолетом. Некоторые ключевые свойства фиолетового света включают:
В цветовом спектре фиолетовый цвет находится между синим и невидимыми ультрафиолетовыми лучами сразу за видимым краем. Фиолетовый свет находится на высокочастотном, коротковолновом конце оптического спектра. Он содержит фотоны с энергией 2,75-3,26 электрон-вольт.
Эти высокоэнергетические фиолетовые фотоны могут вызывать химические реакции, поэтому ультрафиолетовый свет от Солнце позволяет нашей коже вырабатывать витамин D, но также вызывает солнечные ожоги.
В природе фиолетовый свет присутствует в радуге и его можно увидеть, когда солнечный свет проходит через призму. Когда белый свет рассеивается в цветовом спектре, фиолетовый появляется на коротковолновом конце после синего.
Фиолетовый цвет в радуге слабый и часто трудно различим из-за его низкой чувствительности к длине волны в человеческих глазах. Небо кажется голубым (а не фиолетовым), потому что атмосфера рассеивает синий свет сильнее, чем фиолетовый.
Однако многие птицы, насекомые и цветы обладают чувствительностью к ультрафиолету и фиолетовым длинам волн, которых нет у людей. Бабочки, такие как капустница и сера, могут видеть ультрафиолетовые узоры на цветах, которые направляют их к нектару. Пчелы также видят в ультрафиолете, что помогает им находить путь к пыльце.
Фиолетовый свет от Солнца разрушает озон высоко в атмосфере. Этот озоновый слой защищает жизнь, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение.
Хотя фиолетовый цвет можно получить с помощью света, создание ярких фиолетовых цветов в красках, красителях и пигментах является более сложной задачей. Фиолетовый цвет находится на краю видимого спектра, что затрудняет избирательное отражение пигментами фиолетовых длин волн.
В 1685 году из каменноугольной смолы был создан первый синтетический фиолетовый краситель. Другие ранние синтетические красители, такие как мовеин и мовеин Перкина, также имели фиолетовые оттенки. Сегодня органическая химия может производить яркие фиолетовые пигменты для красок, чернил, текстиля и косметики.
Обычные фиолетовые пигменты сегодня включают:
Поглощение и отражение фиолетовых красителей включает квантовую механику. Фотоны, которые возбуждают электроны в молекулах пигмента в более высокие энергетические состояния, имеют энергии, соответствующие фиолетовым длинам волн. Инженеры тщательно проектируют молекулы фиолетового красителя для поглощения и отражения желаемых фиолетовых цветов.
Как было описано ранее, фиолетовый свет сильно стимулирует S-колбочки в наших глазах, которые чувствительны к синему свету. Однако S-колбочки относительно редки по сравнению с красными и зелеными чувствительными колбочками. Более того, зрительная система обрабатывает сигналы от S-колбочек по-разному.
Это приводит к тому, что фиолетовые цвета кажутся людям менее яркими по сравнению с другими цветами. Хотя фиолетовый цвет обладает высокой световой эффективностью с точки зрения активации S-колбочек, интерпретация мозгом сигналов S-колбочек придает фиолетовому цвету низкую интенсивность света.
Фиолетовый цвет также находится на краю человеческого зрения, рядом с невидимым ультрафиолетовым светом. По этим причинам фиолетовый цвет считается спектральным цветом с низкой яркостью или светимостью. Художник смешивает фиолетовый с белым, чтобы усилить его интенсивность на холстах и компенсировать его низкую яркость.
Некоторые области применения и применения фиолетового света включают:
Поскольку фиолетовый находится рядом с ультрафиолетовыми длинами волн сразу за видимым краем, он может возбуждать флуоресценцию и химические реакции, такие как УФ-свет. В то же время большая часть фиолетового света находится в видимом спектре, что позволяет нам видеть яркие цвета, связанные с фиолетовыми лазерными дисплеями, красителями и пигментами.
Подводя итог, фиолетовый свет возникает в видимом цветовом спектре из-за сочетания красного и синего света. Красный свет стимулирует L-колбочки в наших глазах, а синий свет возбуждает S-колбочки. Когда красный и синий смешиваются, сочетание стимуляции L- и S-колбочек воспринимается как фиолетовый. Этот аддитивный процесс смешивания цветов позволяет RGB-дисплеям и проекторам создавать фиолетовый цвет. Хотя он более тусклый, чем другие цвета из-за более низкой чувствительности наших глаз к сигналам S-колбочек, фиолетовый свет обладает уникальными свойствами, включая короткие длины волн и высокие частоты, которые позволяют использовать его во многих промышленных и научных приложениях. Понимание того, как сочетание основных цветов красного, зеленого и синего света создает яркую палитру видимого спектра, дает представление о физике, биологии и восприятии цветового зрения.