Vidljivi spektar

Kroz znanost otkrijte što crnu boju čini takvom kakva je i kako istraživači razvijaju pravu čistu verziju crne boje

Kroz znanost otkrijte što crnu boju čini takvom kakva je i kako istraživači razvijaju pravu čistu verziju crne boje. Saznajte zašto se crna boja pojavljuje na način na koji izgleda i kako istraživači stvaraju njenije čistije verzije. Američko kemijsko društvo (izdavački partner Britannice) Pogledajte sve videozapise za ovaj članak

Newton je pokazao da je boja kvaliteta svjetlosti. Stoga je za razumijevanje boje potrebno znati nešto o svjetlosti. Svjetlost kao oblik elektromagnetskog zračenja ima zajednička svojstva i s valovima i s česticama. To se može smatrati strujom minutnih energetskih paketa koji zrače na različitim frekvencijama u valnom gibanju. Bilo koji snop svjetlosti povezan je s određenim vrijednostima frekvencije, valne duljine i energije. Frekvencija, što je broj valova koji u jedinici vremena prolaze fiksnu točku u prostoru, obično se izražava u jedinicama herca (1 Hz = 1 ciklus u sekundi). Valna duljina je udaljenost između odgovarajućih točaka dva uzastopna vala i često se izražava u jedinicama metara - na primjer, nanometrima (1 nm = 10−9metar). Energija svjetlosne zrake može se usporediti s energijom koju posjeduje mala čestica koja se kreće brzinom svjetlosti, osim što se niti jedna čestica koja ima masu mirovanja ne bi mogla kretati takvom brzinom. Ime foton , koji se koristi za najmanju količinu svjetlosti bilo koje dane valne duljine, namijenjen je obuhvatiti ta dualnost, uključujući i karakteristike vala i čestica svojstven iz mehanike valova i kvantne mehanike. Energija fotona često se izražava u jedinicama elektrona volta (1 eV = 1.602 × 10−12erg); izravno je proporcionalan frekvenciji i obrnuto proporcionalan valnoj duljini.



Svjetlost nije jedina vrsta elektromagnetskog zračenja - ona je zapravo samo mali segment ukupnog elektromagnetskog spektra - ali ona je oblik koji oko može percipirati. Valne duljine svjetlosti kreću se od oko 400 nm na ljubičastom kraju spektra do 700 nm na crvenom kraju ( vidjeti stol). (Granice vidljivog spektra nisu oštro definirane, ali se razlikuju među pojedincima; postoji određena proširena vidljivost za svjetlost visokog intenziteta.) Na kraćim valnim duljinama Elektromagnetski spektar proteže se na područje ultraljubičastog zračenja i nastavlja kroz X-zrake , gama zrake i kozmičke zrake. Neposredno iza crvenog kraja spektra nalaze se duži valovi infracrveno zračenje zrake (koje se mogu osjetiti kao toplina), mikrovalne pećnice i radio valovi. Zračenje jedne frekvencije naziva se jednobojno. Kad ta frekvencija padne u raspon vidljivog spektra, stvara se percepcija boje zasićene boje.



Raspon vidljivog spektra
boja* valna duljina (nm) frekvencija (1014Hz) energija (eV)
* Samo tipične vrijednosti.
crvena (ograničenje) 700 4.29 1.77
neto 650 4.62 1.91
naranča 600 5.00 2.06
žuta boja 580 5.16 2.14
zeleno 550 5.45 2.25
cijan 500 5,99 2.48
plava 450 6,66 2,75
ljubičasta (ograničenje) 400 7.50 3.10

Zakoni mješavine boja

Boje spektra nazivaju se kromatskim bojama; postoje i nekromatske boje poput smeđe, magenta i ružičaste. Uvjet akromatske boje ponekad se primjenjuje na crno-sivo-bijeli niz. Prema nekim procjenama, oko može razlikovati nekih 10 milijuna boja koje sve potječu od dvije vrste svjetlosne smjese: aditivne i supstraktivne. Kao što nazivi nazivi, smjesa aditiva uključuje dodavanje spektralnih komponenata, a suptraktivna smjesa odnosi se na oduzimanje ili apsorpcija dijelova spektra.

koliki je glavni grad

Miješanje aditiva događa se kada se kombiniraju zrake svjetlosti. Krug boja, koji je prvi osmislio Newton, još uvijek se široko koristi u svrhe dizajna boja, a također je koristan kada se razmatra kvalitativno ponašanje miješanja zraka svjetlosti. Newtonov krug boja kombinira spektralne boje crvena, naranča , žuta, zelena, cijan, indigo i plavo-ljubičasta s nespektralnom magenta bojom (mješavina plavo-ljubičastih i crvenih svjetlosnih zraka), kao što je prikazano ulik. Bijela je u središtu i nastaje miješanjem svjetlosnih zraka približno jednakog intenziteta komplementarnih boja (boje koje su dijametralno suprotne krugu boja), poput žute i plavo-ljubičaste, zelene i magenta ili cijan i crvene. Međusobne boje mogu se dobiti miješanjem svjetlosnih zraka, pa miješanjem crvene i žute dobiva se narančasta, crvena i plavo-ljubičasta daje magenta itd.



Jedan oblik Newtona

Jedan oblik Newtonovog kruga u boji. Encyclopædia Britannica, Inc.

Tri osnovne boje aditiva su crvena, zelena i plava; to znači da se aditivnim miješanjem crvene, zelene i plave boje u različitim količinama mogu dobiti gotovo sve ostale boje, a kada se tri osnovna sloga zbroje u jednakim količinama, dobiva se bijela.

Miješanje aditiva može se fizički demonstrirati pomoću tri dijaprojektora opremljena filtrima tako da jedan projektor osvjetljava snop zasićene crvene svjetlosti na bijeli zaslon, drugi snop zasićene plave svjetlosti, a treći snop zasićene zelene svjetlosti. Miješanje aditiva događa se tamo gdje se grede preklapaju (i tako se zbrajaju), kao što je prikazano ulik (lijevo). Tamo gdje se crvene i zelene grede preklapaju, proizvodi se žuta. Ako se doda više crvenog svjetla ili ako se smanji intenzitet zelenog svjetla, svjetlosna smjesa postaje narančasta. Slično tome, ako ima više zelenog svjetla od crvenog, proizvodi se žuto-zeleno.



(Lijevo) Aditivno miješanje crvene, zelene i plave boje. (Desno) Subtraktivno miješanje magenta, žute i cijan boje.

(Lijevo) Aditivno miješanje crvene, zelene i plave boje. (Desno) Subtraktivno miješanje magenta, žute i cijan boje. Encyclopædia Britannica, Inc.

Subtraktivno miješanje boja uključuje apsorpciju i selektivni prijenos ili odbijanje svjetlosti. Javlja se kada bojila (poput pigmenata ili bojila ) se miješaju ili kada se nekoliko filtara u boji umetne u jedan snop bijele svjetlosti. Na primjer, ako je projektor opremljen tamnocrvenim filtrom, filtar će propuštati crveno svjetlo i upijati druge boje. Ako je projektor opremljen jakim zelenim filterom, apsorbirat će se crveno svjetlo i propuštati samo zeleno svjetlo. Ako je, dakle, projektor opremljen i crvenim i zelenim filtrima, sve će se boje apsorbirati i neće propustiti svjetlost, što rezultira crnom. Slično tome, žuti pigment upija plavu i ljubičastu svjetlost dok reflektira žutu, zelenu i crvenu svjetlost (zeleno i crveno aditivno se kombiniraju dajući više žutog). Plavi pigment apsorbira prvenstveno žutu, narančastu i crvenu svjetlost. Ako se pomiješaju žuti i plavi pigmenti, stvorit će se zelena, jer je to jedina spektralna komponenta koju niti jedan pigment ne apsorbira snažno.

Budući da aditivni procesi imaju najveći raspon kada su primarni dijelovi crvene, zelene i plave boje, razumno je očekivati ​​da će se najveći raspon u suptraktivnim procesima postići kada primarni dijelovi apsorbiraju crvenu, upijaju zelenu i plavu boju -apsorpcioni. Boja slike koja upija crvenu svjetlost dok odašilje sva druga zračenja je plavo-zelena, često zvana cijan. Slika koja apsorbira samo zeleno svjetlo propušta i plavo i crveno svjetlo, a boja je magenta. Slika koja upija plavo propušta samo zeleno i crveno svjetlo, a boja joj je žuta. Stoga su suptraktivni početni slojevi cijan, magenta i žuti ( vidjeti figura, točno).



Nijedan koncept na polju boja tradicionalno se nije zbunjivao više od onoga o kojem smo upravo razgovarali. Ova se zabuna može pratiti s dva raširena pogrešna naziva: supstraktivni primarni cijan, koji je pravilno plavo-zeleni, obično se naziva plavim; a suptraktivna primarna magenta obično se naziva crvena. U tim terminima, suptraktivni početni slojevi postaju crveni, žuti i plavi; a oni čija se iskustva većinom ograničavaju na suptraktivne smjese, imaju se dobar razlog zapitati se zašto fizičar inzistira na tome da crvenu, zelenu i plavu smatraju primarnim bojama. Zbunjenost se istog trenutka rješava kad se shvati da su crvena, zelena i plava odabrane kao primarni dodaci jer pružaju najveći raspon boja u smjesama. Iz istog su razloga suptraktivni početni slojevi upijajući crveno (cijan), upijajući zeleno (magenta) i upijajući plavo (žuti).