Цветной объект голубого цвета кажется человеческому глазу сине-зеленым. Но какие цвета света он на самом деле поглощает и отражает, чтобы создать этот голубой вид? Ответ заключается в понимании того, как работает восприятие цвета.
Видимый спектр света, который могут видеть люди, состоит из длин волн в диапазоне от примерно 400 до 700 нанометров. Самые длинные длины волн около 700 нм воспринимаются нашими глазами как красный цвет. По мере того, как длины волн становятся короче, они кажутся оранжевыми, желтыми, зелеными, синими, индиго и, наконец, фиолетовыми около 400 нм.
Белый свет содержит полный спектр длин волн. Когда объект поглощает некоторые длины волн больше, чем другие, длины волн, которые отражаются или передаются, придают объекту воспринимаемый цвет.
В человеческом глазу есть фоторецепторные клетки, называемые колбочками, которые чувствительны к различным длинам волн света. Существует три типа колбочек:
Когда свет попадает в глаз, он стимулирует каждый из этих типов колбочек в разной степени в зависимости от его длин волн. Относительная стимуляция трех типов колбочек интерпретируется мозгом как определенный цвет.
Например, красный свет с длинными волнами около 700 нм сильно стимулирует L-колбочки, но слабо стимулирует S- и M-колбочки. Этот паттерн стимуляции воспринимается как красный цвет. Сине-зеленый свет сильно стимулирует S-колбочки и меньше — L- и M-колбочки, которые воспринимаются как голубой.
Голубой цвет — это сочетание зеленого и синего света. Голубой свет сильно стимулирует колбочки S, умеренно — колбочки M и очень слабо — колбочки L.
В частности, голубой свет охватывает диапазон длин волн примерно от 490 до 520 нм. Он значительно стимулирует зеленые колбочки M и синие колбочки S, при этом минимально стимулируя красные колбочки L.
Мозг интерпретирует эту стимуляцию колбочек S и M вместе с очень небольшой стимуляцией колбочек L как цвет циан.
Чтобы объект казался голубым, он должен поглотить большую часть более длинных оранжево-красных длин волн, отражая при этом зеленые и синие длины волн.
Когда белый свет падает на объект, он сильно поглощает длинные красные длины волн, но отражает обратно более короткие синий и зеленый свет. Это придает ему голубой оттенок.
Чтобы наглядно представить это, вот таблица, показывающая приблизительные свойства поглощения и отражения света объектом голубого цвета:
| Длина волны (нм) | Цвет | Поглощение | Отражение |
|---|---|---|---|
| 700-400 | Красный | Сильный | Слабый |
| 590-500 | Зеленый | Умеренный | Сильный |
| 490-450 | Синий | Слабый | Сильный |
Как видно выше, голубой объект сильно поглощает длинные красные волны, одновременно отражая средние зеленые и короткие синие волны. Это избирательное поглощение и отражение частей видимого спектра приводит к тому, что свет фильтруется только до сине-зеленых длин волн, которые придают голубому цвет.
Голубой воспринимается как сине-зеленый цвет, потому что он стимулирует S- и M-колбочки глаза примерно в равной степени. S-колбочки наиболее чувствительны к синему свету, в то время как M-колбочки сильно реагируют на зеленый свет. Стимуляция обоих примерно в равной степени приводит к смешению синего и зеленого, которое воспринимается как голубой.
Если бы объект отражал только самые короткие синие волны около 450-500 нм, он бы казался темно-синим, поскольку сильно стимулировались бы только чувствительные к синему S-колбочки. Если бы он отражал только средние зеленые длины волн около 500–560 нм, он бы казался зеленым, потому что эти длины волн в основном стимулировали бы чувствительные к зеленому М-колбочки.
Но поскольку голубой отражает как синие, так и зеленые длины волн, мозг смешивает эти цветовые восприятия и видит голубой как яркий сине-зеленый цвет.
При создании голубых цветов с помощью красителей и пигментов есть два подхода:
При первом подходе сочетание синего, отражающего короткие длины волн, и зеленого, отражающего средние длины волн, дает смесь голубого. Это похоже на смешивание синей и зеленой краски.
Второй подход использует один краситель или пигмент, разработанный для отражения как синего, так и зеленого света, поглощая при этом оранжево-красный свет. Этот изначально голубой материал фильтрует белый свет, создавая сине-зеленый цвет.
Примерами изначально голубых пигментов являются фталоцианиновый синий и цианиновый синий. Они содержат специализированные структуры, идеально подходящие для отражения коротких и средних длин волн, которые создают голубой цвет.
Интересный способ визуализации поглощения голубого света — использовать голубой фильтр. Это фильтрующий материал, такой как пластик или стекло, который преимущественно поглощает оранжево-красные длины волн, пропуская при этом синие и зеленые длины волн.
Когда белый свет проходит через фильтр, он выборочно поглощает длинные красные длины волн. Короткие синие и средние зеленые волны проходят непоглощенными, создавая голубой проходящий свет.
Вот как голубой фильтр изменяет баланс длин волн в белом свете:
| Длина волны | Белый свет | Проходящий свет |
|---|---|---|
| 700-400 нм (красный) | Сильный | Слабый |
| 590-500 нм (зеленый) | Сильный | Сильный |
| 490-450 нм (синий) | Сильный | Сильный |
Как показано выше, голубой фильтр поглощает большую часть длинноволнового красного света, пропуская при этом синие и зеленые волны. Это фильтрующее действие производит голубой проходящий свет, демонстрируя селективные свойства поглощения света голубыми материалами.
Уникальные характеристики поглощения света голубыми материалами позволяют использовать их в специализированных цветовых приложениях:
Во всех случаях голубой поглощает более теплые оранжево-красные длины волн, одновременно выборочно отражение более холодного сине-зеленого света — отличительная черта восприятия голубого цвета.
Подводя итог, можно сказать, что объект голубого цвета преимущественно поглощает свет на длинных оранжево-красных длинах волн от 700 до 590 нм. Он отражает обратный свет на коротких синих длинах волн от 490 до 450 нм и средних зеленых длинах волн от 590 до 500 нм. Это избирательное поглощение и отражение фильтрует белый свет только до сине-зеленых длин волн, которые вызывают восприятие голубого цвета в человеческом глазу. Таким образом, голубой объект действительно сильно поглощает красный свет, отражая при этом синий и зеленый свет, что придает ему холодный сине-зеленый цвет.