Смешивание цветов — увлекательная тема в физике и искусстве. Когда разные цветные огни смешиваются, результаты иногда могут быть нелогичными. Мы все знакомы с ярким фиолетовым цветом, который получается при смешивании синей и красной краски. Но происходит ли то же самое при смешивании синего и красного света? В этой статье мы рассмотрим физику света и цвета, чтобы выяснить, действительно ли сочетание лучей синего и красного света дает фиолетовый цвет.
Чтобы понять, что происходит при смешивании разных цветов света, нам сначала нужно поговорить об основных цветах света. В краске и других пигментах основными цветами являются красный, синий и желтый. Это означает, что все остальные цвета можно получить путем смешивания комбинаций этих трех. Однако свет работает по-другому — основные цвета света — красный, зеленый и синий. Это связано с тем, как наши глаза воспринимают цвет с помощью специализированных рецепторных клеток, называемых колбочками.
Три типа колбочек в наших глазах в разной степени стимулируются разными длинами волн света. Красные колбочки наиболее чувствительны к длинным волнам, зеленые колбочки — к средним, а синие — к коротким. Каждый видимый цвет стимулирует по крайней мере один из этих типов колбочек. Таким образом, смешивание красного, зеленого и синего света в разных пропорциях может воссоздать любой цвет, который может воспринимать человеческий глаз.
Так почему же основные цвета различаются для света и пигментов? Все сводится к физике того, как создается цвет.
С пигментами и красителями смешивание цветов является субтрактивным. Эти материалы поглощают определенные длины волн света и отражают остальные. Например, красный пигмент краски поглощает зеленый и синий свет и отражает в основном красный. По мере смешивания большего количества пигментов больше длин волн вычитается из белого света, в конечном итоге давая черный цвет, если смешать все цвета.
С другой стороны, смешивание света является аддитивным. Вместо поглощения длин волн цветные источники света напрямую излучают определенные длины волн. Красный, зеленый и синий световые лучи не перекрываются по длинам волн. Их смешивание добавляет больше длин волн, в конечном итоге объединяясь в белый свет, если все три основных цвета смешаны поровну.
Теперь мы можем ответить на наш первоначальный вопрос — дает ли смешивание красного и синего света фиолетовый цвет? Основываясь на свойствах аддитивного цвета, описанных выше, мы ожидаем, что сочетание узких полос красного и синего света будет выглядеть как светло-фиолетовый цвет. Однако на практике это выглядит иначе, чем ожидает большинство людей.
Давайте попробуем провести небольшой эксперимент. Представьте себе два фонарика — один с красной светодиодной лампочкой, а другой с синей светодиодной лампочкой. В темной комнате посветите красным светом на одну стену, а синим — на соседнюю стену. Там, где два луча перекрываются, будет зона света пурпурного цвета.
| Цвет | Диапазон длин волн |
|---|---|
| Красный | 620-750 нм |
| Синий | 435-500 нм |
Пурпурный — это красновато-фиолетовый оттенок. Но большинство людей ассоциируют чистый фиолетовый со смешиванием синих и красных пигментов краски. Почему сияющий синий и красный свет не дает тот же фиолетовый оттенок?
Причина, по которой сочетание синего и красного света выглядит пурпурным, связана с трюками, которые использует наша зрительная система для создания восприятия цвета. Помните, что основные цвета света — красный, зеленый и синий — соответствуют трем типам цветочувствительных колбочек в наших глазах.
Пурпурный свет, состоящий только из красных и синих длин волн, на самом деле вообще не стимулирует зеленые колбочки. На самом деле пурпурный цвет не содержится в видимом цветовом спектре! Наши глаза и мозг восполняют недостающую зеленую стимуляцию с помощью сконструированного цвета, который, по-видимому, лежит между красным и синим.
В теории цвета пурпурный цвет называется неспектральным цветом. Другие неспектральные цвета включают фиолетовый и белый. Мы воспринимаем их только потому, что наша зрительная система интерполирует между стимулом двух или более реальных спектральных цветов в спектре света.
Это поднимает вопрос — есть ли способ создать настоящий фиолетовый свет путем комбинирования длин волн?
Фиолетовый цвет — это спектральный цвет, то есть он соответствует реальному диапазону длин волн в видимом спектре света. Длины фиолетовых волн находятся в диапазоне примерно 380–450 нм, что короче синего и несколько перекрывается с синим светом.
Чтобы получить фиолетовый свет путем аддитивного смешивания цветов, нам нужно объединить синий свет с более короткой длиной волны и более истинной красной длиной волны около 700 нм. Светодиодный прожектор с такими характеристиками, освещенный вместе с красным прожектором, даст фиолетовый цвет, который мы ожидаем от смешивания красного и синего пигментов.
Экраны компьютеров и телевизоров являются еще одним примером аддитивного фиолетового света. Эти дисплеи используют красные, зеленые и синие пиксели для создания цветов. Освещение как синих, так и красных пикселей одновременно отображает яркий фиолетовый цвет. Современные экраны могут воспроизводить практически любой оттенок, смешивая различные уровни трех основных цветов света.
В то время как красная и синяя краска предсказуемо смешиваются, чтобы получить фиолетовый, то же самое не происходит при смешивании красного и синего света. Из-за особенностей человеческого зрения и восприятия цвета, одновременное освещение красным светом и синим светом дает пурпурный цвет, который является совершенно другим цветом, чем фиолетовый на основе пигмента. Настоящий фиолетовый свет можно создать только путем тщательного выбора длин волн красного и синего цвета в процессе аддитивного смешивания цветов.
Вывод заключается в том, что основные цвета и принципы смешивания пигментов и света сильно различаются. Это происходит из-за субтрактивной и аддитивной физики, лежащей в основе того, как цвет получается с каждым из них. Так что не удивляйтесь, если смешивание двух цветов света не даст того же результата, что и смешивание соответствующих красок!
Сочетание красного и синего — это только начало исследования аддитивного смешивания цветов. Сочетание других чистых оттенков света приводит к дополнительным нелогичным результатам. Вот еще несколько примеров:
Чтобы понять эти иногда неинтуитивные результаты, необходимо углубиться в концепции физики, визуального восприятия, теории цвета и психологии. Но вывод заключается в том, что смешивание цветов света следует совсем другим правилам, чем смешивание пигментированных цветов.
Принципы аддитивного цвета сегодня имеют множество высокотехнологичных приложений. ЖК- и OLED-экраны смешивают красный, зеленый и синий свет для создания четких, ярких дисплеев. Полноцветные светодиодные системы освещения могут воспроизводить любой оттенок. Сценические осветительные установки позволяют создавать сложные смеси цветов с использованием красных, зеленых, синих и других светодиодов. Даже лазерные световые шоу работают путем сканирования и смешивания различных длин волн лазера.
Дает ли сочетание синего и красного света фиолетовый? Хотя смешивание синих и красных пигментов дает фиолетовый оттенок, как и ожидалось, то же самое не относится к свету. Из-за физики света и цветового зрения синий и красный свет смешиваются, создавая пурпурный. Настоящий фиолетовый свет может быть получен только путем тщательного подбора длин волн синего и красного цвета. Это раскрывает некоторые захватывающие аспекты визуального восприятия и напоминает нам, что в случае со светом смешивание цветов следует совершенно иному набору правил по сравнению с пигментами.