ما هو اللون.بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى تحديد اللون. على مر السنين التي كان فيها علم اللون موجودًا ، تم إجراء تقييمات عديدة لظاهرة اللون ورؤية الألوان ، ولكن يمكن اختزالها جميعًا في تعريف واحد بسيط: اللون هو مجموعة من ردود الفعل النفسية والفسيولوجية لشخص ما. إشعاع الضوء المنبعث من أجسام متنوعة ذاتية الإضاءة (مصادر الضوء) أو تنعكس من سطح أجسام غير مضيئة ، وكذلك (في حالة الوسائط الشفافة) التي تمر من خلالها. وبالتالي ، فإن الشخص لديه القدرة على رؤية الأشياء من حوله وإدراكها على أنها ملونة بسبب الضوء - مفاهيم العالم المادي ، لكن اللون نفسه لم يعد مفهومًا للفيزياء ، لأنه إحساس ذاتي يولد في أذهاننا تحت تأثير الضوء.

تم تقديم تعريف دقيق للغاية وواسع للون من قبل جود و Wyshecki: ". . . لا يمكن اختزال اللون في حد ذاته إلى ظواهر جسدية بحتة أو نفسية بحتة. إنه يمثل توصيف الطاقة الضوئية (الفيزياء) من خلال الإدراك البصري (علم النفس) ".

من وجهة نظر الفيزياء ، يعد الضوء أحد أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الأجسام المضيئة ، وكذلك الناتج عن عدد من التفاعلات الكيميائية. هذا الإشعاع الكهرومغناطيسي له طبيعة موجية ، أي ينتشر في الفضاء على شكل تذبذبات دورية (موجات) تؤديها بسعة وتردد معينين. إذا قمت بتمثيل مثل هذه الموجة في شكل رسم بياني ، فستحصل على موجة جيبية. المسافة بين رأسين متجاورين لهذا الجيب تسمى الطول الموجي وتقاس بالنانومتر (نانومتر) وتمثل المسافة التي ينتقل خلالها الضوء في فترة تذبذب واحدة.

إن العين البشرية قادرة على إدراك (رؤية) الإشعاع الكهرومغناطيسي فقط في نطاق ضيق من الطول الموجي ، محدود بمنطقة من 380 إلى 760 نانومتر ، والتي تسمى منطقة الأطوال الموجية المرئية التي تشكل الضوء بالفعل. لا نرى إشعاعًا يصل إلى 380 وما فوق 760 نانومتر ، ولكن يمكن أن ندركها من خلال آليات اللمس الأخرى (مثل الأشعة تحت الحمراء) أو يتم تسجيلها بواسطة أجهزة خاصة (الشكل 1.1).

أرز. 1.1 طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي وطيف الضوء المرئي

اعتمادًا على الطول الموجي ، يتم إدراك إشعاع الضوء بواسطة العين البشرية الملونة بلون أو آخر (بشكل صحيح ، يتسبب في أن يختبر الشخص لونًا معينًا) من اللون الأرجواني إلى الأحمر (الجدول 1.1). تحدد هذه القدرة إمكانية رؤية الإنسان للون.

الطيف كسمة مميزة للون.في الطبيعة ، نادرًا ما يكون الإشعاع الصادر من مصادر أو أشياء مختلفة أحادي اللون ، أي يمثله إشعاع بطول موجي واحد فقط ، وله تركيبة طيفية معقدة نوعًا ما ، أي يحتوي على إشعاع بأطوال موجية مختلفة. إذا قمنا بتمثيل هذه الصورة في شكل رسم بياني ، حيث سيتم رسم الطول الموجي على طول المحور الإحداثي ، والشدة على طول محور الإحداثي ، فسنحصل على علاقة تسمى الطيف اللوني للإشعاعأو مجرد طيف من الألوان. بالنسبة للأسطح المطلية ، يتم تعريف طيف الألوان على أنه اعتماد الانعكاس على الطول الموجي λ ، للمواد الشفافة - النفاذية τ على طول الموجة ، ولمصادر الضوء - كثافة الإشعاع على طول الموجة. يتم عرض أمثلة على أطياف الألوان لمختلف مصادر الضوء والمواد في الشكل. 1.2 والتين. 1.3

أرز. 1.2 منحنيات طيف الانعكاس بألوان مختلفة: الزمرد الأخضر ، الزنجفر الأحمر ، الزنجفر

أرز. 1.3 أمثلة على التوزيعات الطيفية لشدة الإشعاع لمختلف مصادر الضوء: ضوء من سماء زرقاء صافية ، متوسط ​​ضوء الشمس في النهار ، ضوء من مصباح متوهج

يمكن استخدام شكل المنحنى الطيفي للحكم على لون الإشعاع المنعكس من سطح جسم ما أو المنبعث من مصدر ضوء ذاتي الإنارة. كلما زاد ميل هذا المنحنى إلى خط مستقيم ، زاد ظهور لون الإشعاع باللون الرمادي. كلما كان اتساع الطيف أصغر أو أكبر ، سيكون لون إشعاع الجسم أقل أو أكثر سطوعًا. إذا كان طيف الانبعاث صفراً على النطاق بأكمله باستثناء جزء ضيق معين منه ، فسنلاحظ ما يسمى لون طيفي نقي، المقابلة للإشعاع أحادي اللون المنبعث في نطاق أطوال موجية ضيقة جدًا.

نتيجة للعمليات المعقدة للتفاعل بين تدفق الضوء مع الغلاف الجوي والأجسام المحيطة وتدفق الضوء الأخرى ، يتخذ طيف الطاقة لإشعاع الأجسام الحقيقية ، كقاعدة عامة ، شكلاً أكثر تعقيدًا. في الطبيعة ، يكاد يكون من المستحيل العثور على ألوان نقية. على سبيل المثال ، حتى إذا أخذنا إشعاع الشمس في الظهيرة كمعيار للون الأبيض ، فحينئذٍ يتبين أنه ليس أبيض اللون ، ولكن له لون أو آخر يحدث نتيجة لتغيير في التركيب الطيفي للون الأبيض. الإشعاع الشمسي في عملية مروره عبر سماكة الغلاف الجوي للأرض: جزيئات الهواء ، وكذلك جزيئات الغبار والماء في الغلاف الجوي تتفاعل مع تدفق الإشعاع الشمسي ، واعتمادًا على الطول الموجي ، تحدث هذه العملية بشكل أقل أو بشكل مكثف. لذلك ، في ساعات المساء والصباح ، عندما تكون الشمس منخفضة فوق الأفق ، ويجب أن تنتقل أشعة الشمس في الغلاف الجوي مسافة أكبر من وقت الظهيرة ، فإن ضوء الشمس لا يبدو لنا أبيض ، بل يميل للصفرة ، والأجسام تضيء به. مطلية بظلال مختلفة من الأصفر والبرتقالي والوردي والأحمر. هذا يرجع إلى حقيقة أن الغلاف الجوي يمتص الموجة القصيرة (الأزرق الشرطي) ويمرر بحرية مكون الموجة الطويلة (الأحمر الشرطي) لإشعاع الشمس. وهكذا ، اتضح أن لون الأشياء يعتمد بشكل مباشر على مصدر الضوء الذي يضيء سطح هذا الكائن. بتعبير أدق ، إشعاع الضوء ينعكس من سطح جسم ما أو يمر عبره ويشكل في الجهاز المرئي إحساسًا بلون هذا الكائن يتم تحديده من خلال خصائص الكائن نفسه ليعكس أو يمتص الضوء اعتمادًا على الطول الموجي ، ومن خلال خصائص مصدر الضوء المستخدم لإضاءة هذا الجسم ، قم بتغيير شدة الإشعاع اعتمادًا على طول الموجة (الشكل 1.4). لذلك ، عند إجراء قياسات الألوان ، من الضروري دائمًا مراعاة الإضاءة المستخدمة في هذه الحالة ، وإذا أمكن ، استخدم فقط مصادر الإضاءة القياسية ، ولا تستخدم عدة أنواع مختلفة من المصادر في وقت واحد. الأمر نفسه ينطبق على أي عمل مع الصور الملونة ، عندما يكون ذلك ضروريًا لضمان دقة الألوان العالية.

ظاهرة رؤية الألوان.عند إجراء تجربته الشهيرة حول تحلل ضوء الشمس إلى طيف ، قام نيوتن بملاحظة مهمة للغاية: على الرغم من حقيقة أن الألوان الطيفية انتقلت بسلاسة إلى بعضها البعض ، عبر كتلة كاملة من ظلال الألوان المختلفة ، في الواقع ، كل هذا التنوع اتضح أنه من الممكن تقليل الألوان إلى سبعة ألوان ، والتي أطلق عليها اسم أساسي: الأحمر والأصفر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي. بعد ذلك ، أظهر العديد من الباحثين أنه يمكن تقليل عدد هذه الألوان إلى ثلاثة ، وهي الأحمر والأخضر والأزرق. في الواقع ، الأصفر والبرتقالي مزيج من الأخضر والأحمر ، والأزرق مزيج من الأخضر والأزرق. الأمر نفسه ينطبق على جميع درجات الألوان الأخرى التي يمكن الحصول عليها من خلال الجمع بين الأحمر والأخضر والأزرق ، والتي يتم تسميتها بالتالي الألوان الأساسية.

اقترح يونغ وهيمهولتز ، اللذان درسوا رؤية الألوان ، أن هذه الظواهر ترجع إلى وجود ثلاثة محللات حساسة للألوان في جهاز الرؤية البشرية ، كل منها مسؤول عن إدراك دخول إشعاع الضوء الأحمر والأخضر والأزرق إلى العين. في وقت لاحق ، تلقى هذا الافتراض تأكيدًا علميًا قويًا إلى حد ما وشكل أساسًا للنظرية المكونة من ثلاثة مكونات لرؤية الألوان ، والتي تفسر ظاهرة رؤية الألوان من خلال وجود ثلاثة أنواع من خلايا استشعار اللون الحساسة للضوء في العين البشرية. لتكوين طيفي مختلف.

شوهدت هذه الخلايا بالفعل في شبكية العين ، وبما أنها ظهرت تحت المجهر كأجسام مستديرة مستديرة الشكل غير منتظمة إلى حد ما ، فقد أطلقوا عليها اسم المخاريط. تنقسم المخاريط إلى ثلاثة أنواع ، اعتمادًا على التركيب الطيفي الذي تتأثر به ، ويتم تحديدها بواسطة الأحرف اليونانية β (بيتا) و γ (جاما) و ρ (rho). النوع الأول (β) له حساسية قصوى لموجات الضوء بطول 400 إلى 500 نانومتر (المكون "الأزرق" الشرطي من الطيف) ، والثاني (γ) - لموجات الضوء من 500 إلى 600 نانومتر (شرطًا "أخضر" "مكون الطيف) والثالث () - لموجات الضوء من 600 إلى 700 نانومتر (المكون" الأحمر "المشروط من الطيف) (الشكل 1.5 ب). اعتمادًا على الطول الموجي وشدة موجات الضوء الموجودة في طيف الضوء ، تكون مجموعات معينة من المخاريط متحمسة أكثر أو أقل.

	أ)
	ب)

أرز. 1.5 منحنى الكفاءة النسبية للإضاءة للقضبان (الخط المتقطع) والمخاريط (أ) ومنحنيات الحساسية الطيفية للمخاريط المقيسة إلى الوحدة (ب)

كما تم إثبات وجود خلايا أخرى ليس لديها حساسية للإشعاع الطيفي المحدد بدقة وتستجيب للتدفق الكامل للإشعاع الضوئي. نظرًا لأن هذه الخلايا مرئية تحت المجهر كأجسام ممدودة ، فإنها تسمى قضبان.

لدى الشخص البالغ حوالي 110-125 مليون قضيب وحوالي 6-7 ملايين مخروط (نسبة 1:18). من الناحية النسبية ، فإن الصورة التي نراها ، وكذلك الصورة الرقمية ، منفصلتان. ولكن نظرًا لأن عدد عناصر الصورة كبير جدًا ، فإننا ببساطة لا نشعر بها.

من المثير للاهتمام ملاحظة ميزة أخرى. حساسية الضوء للقضبان أعلى بكثير من حساسية المخاريط ، وبالتالي عند الغسق أو في الليل ، عندما تصبح شدة الإشعاع الداخل للعين منخفضة جدًا ، تتوقف المخاريط عن العمل ولا يرى الشخص إلا بسبب العصي . لذلك ، في هذا الوقت من اليوم ، وكذلك في ظروف الإضاءة المنخفضة ، يتوقف الشخص عن تمييز الألوان ويظهر العالم أمامه بألوان الأسود والأبيض (القاتمة). علاوة على ذلك ، فإن حساسية الضوء للعين البشرية عالية جدًا لدرجة أنها تتجاوز بكثير قدرات معظم أنظمة تسجيل الصور الحالية. إن العين البشرية قادرة على الاستجابة لتدفق إشعاع ضوئي في حدود 10-16 واط / سم 2. إذا أردنا استخدام هذه الطاقة لتسخين الماء ، فسوف يستغرق الأمر مليون سنة لتسخين سنتيمتر مكعب واحد من الماء بمقدار درجة واحدة. للتعبير عن حساسية العين البشرية من حيث حساسية الفيلم ، سيكون مكافئًا لفيلم بحساسية تبلغ 15 مليون وحدة ASA.

يتم وصف حساسية العصي والمخاريط لتدفق الضوء ، اعتمادًا على طول الموجة ، من خلال منحنيات الحساسية الطيفية للعين البشرية (الشكل 1.5 ب). لتوصيف الحساسية الطيفية الكلية للعين البشرية لتيار من إشعاع الضوء ، يتم استخدام منحنى كفاءة الإضاءة النسبية ، أو ، كما يطلق عليه أيضًا ، منحنى الرؤية للعين ، والذي يحدد ، على التوالي ، الحساسية الكلية لـ العين البشرية للضوء ، مع مراعاة اللون (المخاريط) أو الضوء (العصي) الرؤية (الشكل 1.5 أ). تعتبر هذه التبعيات ذات أهمية كبيرة للمتخصصين ، لأنها تتيح شرح عدد من الظواهر المعروفة في الرؤية البشرية.

وبالتالي ، من خلال هذه المنحنيات ، يمكن ملاحظة أن الشخص قادر جيدًا جدًا على إدراك الألوان الخضراء والأخضر والأصفر ، في حين أن حساسيته للألوان الزرقاء أقل بشكل ملحوظ.

يتغير الوضع إلى حد ما عند الغسق ، عندما تبدأ المخاريط الحساسة لإشعاع الضوء الساطع في فقدان كفاءتها وتتغير النسبة بين القضبان والأقماع - يتحول الحد الأقصى لكفاءة الضوء الطيفي نحو الإشعاع الأزرق (رؤية القضيب).

ميزة أخرى مثيرة للاهتمام هي أنه من الصعب على عدسة العين التركيز على الأشياء الملونة بدرجات اللون الأزرق البنفسجي. ويرجع ذلك إلى انخفاض الحساسية الطيفية للعين في هذه المناطق من الطيف. لذلك ، لا تُصنع النظارات في بعض الأحيان من زجاج محايد ، ولكن من زجاج ملون باللون الأصفر أو البني ، والذي يقوم بتصفية المكون الأزرق البنفسجي من الطيف.

نظرًا لحقيقة أن منحنيات الحساسية الطيفية تتداخل جزئيًا ، فقد يواجه الشخص بعض الصعوبات في تمييز بعض الألوان النقية. لذلك ، نظرًا لحقيقة أن منحنى الحساسية الطيفية لمخاريط النوع r (حساس شرطيًا للجزء الأحمر من الطيف) يحتفظ ببعض الحساسية في منطقة الألوان الزرقاء والبنفسجية ، يبدو لنا أن اللونين الأزرق والبنفسجي لهما خليط من الأحمر.

يؤثر على إدراك اللون وحساسية الضوء العامة للعين. نظرًا لأن منحنى فعالية الإضاءة النسبية هو Gaussian بحد أقصى عند 550 نانومتر (للرؤية النهارية) ، فإننا ندرك الألوان الموجودة على حواف الطيف (الأزرق والأحمر) على أنها أقل سطوعًا من الألوان التي تشغل الموضع المركزي في الطيف (أخضر ، أصفر ، سماوي).

نظرًا لأن الحساسية الطيفية للعين البشرية غير متساوية على كامل منطقة الطيف ، عند إدراك اللون ، يمكن أن تحدث الظواهر عندما يظهر لونان مختلفان بتوزيعات طيفية مختلفة لنا كما هو بسبب حقيقة أنهما يسببان نفس الإثارة لـ مستقبلات العين. تسمى هذه الألوان metameric ، وتسمى الظاهرة الموصوفة metamerism. غالبًا ما يتم ملاحظته عندما يتم عرض سطح مطلي أو آخر من قبلنا تحت مصادر ضوء مختلفة ، والتي يتفاعل ضوءها مع السطح ، ويغير طيف لونه. في هذه الحالة ، على سبيل المثال ، قد يبدو القماش الأبيض أبيضًا في ضوء النهار ، لكنه يغير لونه في الضوء الاصطناعي. أو كائنين لهما أطياف انعكاس مختلفة ، وبالتالي ، يجب أن يكون لهما لون مختلف ، ندركهما في الواقع على أنهما نفس الشيء ، لأنهما يسببان إثارة لا لبس فيها لمراكز استشعار الألوان الثلاثة في العين. علاوة على ذلك ، إذا حاولنا إعادة إنتاج لون هذه الأشياء ، على سبيل المثال ، في فيلم فوتوغرافي يستخدم آلية تسجيل صورة مختلفة عن الجهاز البصري البشري ، فمن المرجح أن يكون لهذين الجسمين ألوان مختلفة.

أرز. 1.6 رسم توضيحي لظاهرة الميتاميرية

تظهر ثلاث عينات لونية ذات انعكاس طيفي مختلف متماثلة عند إضاءتها بضوء النهار. عندما يتم إعادة إنتاج هذه العينات على فيلم فوتوغرافي ، تختلف الحساسية الطيفية عن الحساسية الطيفية للجهاز البصري البشري ، أو عندما تتغير الإضاءة ، فإنها تغير لونها وتصبح مختلفة الألوان.

تعتمد التكنولوجيا الحديثة لإعادة إنتاج الصور الملونة بالكامل على استخدام ظاهرة metamerism: عدم القدرة على تكرار طيف لون معين يتم ملاحظته في الظروف الطبيعية في إعادة إنتاج اللون ، يتم استبداله بلون مركب باستخدام مجموعة محددة من الألوان أو بواعث لها توزيع طيفي ممتاز ، ولكنها تثير نفس أحاسيس اللون في العارض.

تعتبر معرفة سمات الرؤية البشرية مهمة جدًا عند تصميم أنظمة للتسجيل ومعالجة الصور. من أجل مراعاة خصوصيات الرؤية البشرية إلى أقصى حد ، يضيف مصنعو مواد التصوير طبقات إضافية حساسة للألوان ، ويضيف مصنعو الطابعات أحبار طباعة إضافية ، إلخ. ومع ذلك ، لا تزال هناك تحسينات في التكنولوجيا الحديثة تجعل من الممكن إنشاء نظام استنساخ للصور يمكن مقارنته بجهاز الرؤية البشرية.

تصنيف اللون.كما ذكرنا سابقًا ، اعتمادًا على الطول الموجي للإشعاع ، تدرك العين البشرية الضوء على أنه ملون بلون أو آخر من اللون الأرجواني إلى الأحمر. تسمى الألوان المتصورة ألوان طيفية نقية، والسمة التي تحدد لونها تسمى درجة اللون في قياس الألوان. يرتبط Hue ارتباطًا فريدًا بطول الموجة ، وبالتالي يُعبر عنه غالبًا بالنانومتر.

من المقبول عمومًا أن العين البشرية قادرة على تمييز ما يصل إلى 150 لونًا مختلفًا من الألوان الطيفية النقية. يضاف إلى هذا الرقم 30 لونًا أرجوانيًا آخر ، وهي غائبة في الطيف ، ولكن يمكن الحصول عليها عن طريق خلط الإشعاع الطيفي الأزرق والأحمر.

بالإضافة إلى الألوان الطيفية النقية والألوان الأرجواني النقية ، هناك أيضًا عدد من الألوان تسمى عديم اللونأو ألوان محايدةأي الألوان الخالية من الألوان. يتضمن ذلك الأسود والأبيض ودرجات الرمادي المختلفة بينهما. يحدث الإحساس بهذه الألوان عندما لا تتأثر العين البشرية بتدفق إشعاع الضوء (الأسود) أو العكس ، يعمل تدفق أقصى شدة (أبيض). يحدث الإحساس باللون الرمادي عندما يثير تدفق الضوء الذي يعمل على العين محللات حساسة للون (مخاريط) بالتساوي. علاوة على ذلك ، لا يجب أن يكون طيف الانبعاث لهذا اللون موحدًا (طاقة متساوية) ، يكفي فقط أنه يسبب نفس الإثارة للألوان الثلاثة الحساسة للألوان في العين ، ويمكن أن يكون طيف الانبعاث نفسه متفاوتًا للغاية ( الشكل 1.6).

إذا قمت بخلط لون طيفي نقي مع الأبيض أو الرمادي ، فستحدث ظاهرة عندما يبدأ اللون في فقدان نقاوته ويتحول تدريجياً إلى أبيض أو رمادي. في هذا الصدد ، بالإضافة إلى درجة اللون ، تُستخدم أيضًا خاصية تسمى التشبع أو نقاء اللون لتوصيف اللون. في الواقع ، لا يوجد الكثير من الألوان الطيفية النقية في الطبيعة ، وبدلاً من ذلك ، من المرجح أن نلاحظ الألوان التي تكون أكثر أو أقل خالية من التشبع. يُعتقد أنه بالنسبة لكل نغمة لونية ، يمكن للعين البشرية تمييز ما يصل إلى 200 مستوى من التشبع.

غالبًا ما يتم الجمع بين خصائص تدرج اللون والتشبع معًا ويشار إليها باسم الصفاء ، والتي يمكن أن تكون بمثابة الخاصية النوعيةتصور اللون.

يمكن أن تختلف نغمتان لونيتان متطابقتان عن بعضهما البعض ، ليس فقط في التشبع ، ولكن أيضًا في سطوع (قوة) إشعاعهما ، والذي ، عند توصيف خصائص الكائنات غير المضيئة ، يتميز عادةً بمفهوم إضاءة اللون. إذا كان من الممكن تفسير تشبع اللون على أنه نسبة اللون النقي والأبيض المضاف إليه ، فيمكن تفسير الإضاءة على أنها نسبة اللون النقي والأسود المضافة إليها. مع زيادة قوة (سطوع) إشعاع الضوء ، يأخذ اللون درجات ألوان مختلفة من الأسود إلى الأبيض. يرتبط الخفة ارتباطًا مباشرًا بتشبع اللون ، حيث يؤدي تغيير سطوع اللون غالبًا إلى تغيير تشبعه.

إذا كان من الممكن استخدام التلون كسمة نوعية للون ، فيمكن استخدام الخفة كتقييم كمي للون.

غالبًا ما يتم ترتيب الخصائص الثلاث للون التي أخذناها في الاعتبار ، وهي الصبغة والتشبع والخفة ، في شكل رسم بياني ثلاثي الأبعاد تعمل فيه قيمة الإضاءة كمحور مرجعي تتراوح الألوان على طوله من الأسود إلى الأبيض ، والتشبع يتغير على طول الإحداثي الشعاعي حيث يتحرك اللون بعيدًا عن مركز الرسم البياني ، وتتميز درجة اللون بالإحداثيات الزاوية ، كما هو موضح في الشكل. 1.7 من الناحية النظرية ، يجب أن يكون هذا الرسم البياني عبارة عن أسطوانة ، ولكن غالبًا ما يتم ترتيبه في شكل مخروط مقلوب ، يتوافق الجزء العلوي منه مع النقطة السوداء ، والقاعدة إلى الحد الأقصى لقيمة الإضاءة. هذا يتفق جيدًا مع حقيقة أنه عند القيم المنخفضة لسطوع الإشعاع ، يبدأ الشخص في تمييز الألوان بشكل أسوأ ، وعند الحد الأدنى لقيمة السطوع لا يميزها على الإطلاق.

إذا كنت تستخدم لرسم هذا الرسم البياني على مستوى ، وإزالة إحداثيات الإضاءة وترك فقط تدرج اللون أو الصبغة والتشبع (الصفاء) ، فإننا نحصل على بنية تسمى عادة عجلة الألوان (الشكل 1.8) ، وهي دائرة على طول التي توجد درجات اللون من الأحمر إلى الأرجواني. يحتوي كل لون على عجلة الألوان على إحداثيات رقمية ، معبرًا عنها بالدرجات من 0 درجة إلى 360 درجة. يبدأ اللون الأحمر وينتهي عجلة الألوان ، بما يتوافق مع النقطة 0 درجة (360 درجة). البرتقالي يتوافق مع إحداثيات 40 درجة ، أصفر - 60 درجة ، أخضر - 120 درجة ، أزرق - 180 درجة ، أزرق - 240 درجة ، أرجواني - 300 درجة. كل هذه الألوان ، باستثناء اللون البرتقالي ، وهو مزيج من الأحمر والأصفر ، تقع على عجلة الألوان على مسافة متساوية من بعضها البعض بمقدار 60 درجة.

أرز. 1.8 دائرة اللون

تسمى الألوان المقابلة لبعضها البعض على عجلة الألوان ألوان إضافية. على سبيل المثال ، الأحمر والسماوي والأخضر والأرجواني والأزرق والأصفر ، إلخ. تحتوي أزواج الألوان هذه على عدد من الخصائص المثيرة للاهتمام المستخدمة في تقنية إعادة إنتاج الصور والتي سيتم مناقشتها بمزيد من التفصيل أدناه.

تعد خصائص تدرج اللون والتشبع والخفة من أكثر الخصائص المرئية شيوعًا ، أو كما يطلق عليها أيضًا ، نفسية فيزيائيةخصائص اللون وتستخدم عند الحاجة إلى تحديد اللون دون اللجوء إلى أجهزة رياضية معقدة.

يمكن أن تكون الوسائل الأخرى لتحديد اللون هي أطالس الألوان ، والتي توفر عينات لونية على الأسطح والمواد المختلفة ، مجمعة وفقًا لسمة معينة. تستخدم هذه الأطالس على نطاق واسع في الطباعة وصناعة النسيج والهندسة المعمارية. على سبيل المثال ، طباعة كتالوجات ألوان Pantone ، وبناء عينات الألوان ، إلخ. كل لون في أطلس الألوان له فهرس خاص به ، يمكن من خلاله تحديد موقعه في الأطلس ، وكذلك صياغة الدهانات اللازمة للحصول عليه.

في قياس الألوان ، يستخدم أطلس ألوان مونسيل ، الذي جمعه الفنان الأمريكي ألبرت مونسيل في أوائل القرن العشرين ، على نطاق واسع. جمعت Munsell الألوان على طول ثلاثة إحداثيات درجة اللون (مسحة), التشبع (كروما) و خفة (القيمة).

قام مونسيل بتقسيم درجات الألوان إلى 10 نغمات أساسية ، والتي حددها بمؤشرات الحروف المقابلة: ص(أحمر)، ريال(اصفر احمر)، ص(الأصفر)، GY(الأخضر الأصفر)، جي(لون أخضر)، BG(أزرق أخضر)، ب(أزرق)، PB(أزرق أرجواني) و RP(أحمر أرجواني). في كل منها ، حدد 10 درجات ، وبالتالي حصل على 100 درجة لونية نقية. لقد رتبهم في دائرة ، وخلق بنية هندسية مشابهة لعجلة الألوان التي نعرفها بالفعل. تم اختيار قيم النغمة من قبل مونسيل بطريقة تجعل العينات المجاورة لبعضها البعض لها نفس اختلاف اللون بالنسبة لعين مراقب عادي تحت ظروف الإضاءة العادية (في ظل هذه الإضاءة ، تعني مونسيل ضوء منتصف النهار للسماء في الشمال خطوط العرض). باستخدام مركز الدائرة الناتجة كنقطة من الألوان اللونية ، رتبت مونسيل عينات لونية من مركز الدائرة إلى حافتها وفقًا لزيادة تشبع اللون (كروما). أخيرًا ، من مركز الدائرة ، قام ببناء محور تم تجميع الألوان على طوله مع زيادة خفتها (القيمة). وفقًا لدرجة الزيادة في السطوع ، تم تقسيم الألوان إلى 10 مجموعات من 0 (أسود) إلى 9 (أبيض) ، وتم اختيار مقياس السطوع ليس خطيًا ، بل لوغاريتميًا ، وهو أكثر انسجامًا مع كيفية تغيير السطوع ينظر إليه من قبل شخص. لكن من حيث درجة زيادة التشبع ، لم يكن للألوان تقسيم واضح ومتطابق ، لأن الحساسية الطيفية للعين البشرية في مناطق مختلفة من الطيف ليست هي نفسها ، وبالتالي يمكن للشخص أن يرى الاختلافات في التشبع لدرجات ألوان مختلفة بدقة أقل أو أكثر. وذلك ل 5 صمع القيمة = 2 خص مونسيل 3 درجات فقط من التشبع و 5 بيتبنفس الضوء 28 . في الوقت نفسه ، بالنسبة لقيم مختلفة من الإضاءة ، لم يكن العدد المحتمل لعينات الألوان ذات التشبع المختلف هو نفسه أيضًا ، وهو ما يتوافق مع حقيقة أن الشخص غير قادر على تمييز الألوان جيدًا عند درجات منخفضة جدًا وعالية جدًا سطوع. إذا قمت بتجميع عينات الألوان في جسم مكاني ، فسيكون البناء الهندسي الناتج غير متماثل إلى حد ما ، يشبه تفاحة غير منتظمة الشكل أو كرة مشوهة. بالمناسبة ، بهذه الطريقة تم تقديم أطلس ألوان مونسيل للمستهلك في شكل نوع من الكرة الأرضية الملونة (الشكل 1.10).

لتعيين لون معين بدقة ، استخدم Munsell نظام إحداثيات خاص ، والذي يُشار إليه بواسطة Hue (hue) ، Value (lightness) / Chroma (تشبع). على سبيل المثال ، يُشار إلى اللون الأحمر الأرجواني في الأطلس على أنه 6RP4 / 8، أين 6RP- تنسيق اللون الخفيف 4 مع التشبع 8 .

بالإضافة إلى Munsell ، شارك عدد من الباحثين الآخرين أيضًا في تطوير مثل هذه الأطالس الملونة. في ألمانيا ، تم تطوير أطلس ملون مشابه ، وفي نفس الوقت تقريبًا مثل مانسيل ، بواسطة أوستوالد. تم إجراء عمل مماثل في كندا والولايات المتحدة الأمريكية وعدد من البلدان الأخرى ، وغالبًا ما تم إنشاء العديد من معايير الألوان الوطنية في وقت واحد لمختلف الصناعات. في الاتحاد السوفيتي ، أطلس رابكين الملون و VNIIM لهم. دي آي مينديليف.

بالإضافة إلى أطالس الألوان ، تم أيضًا تطوير العديد من أنظمة تصنيف الألوان بالاسم. على الرغم من أنه لا يمكن تسمية هذه الأنظمة بأنها موثوقة علميًا تمامًا (تحت نفس الاسم ، يمكن للمراقبين المختلفين فهم ألوان مختلفة) ، ولكن كإضافة إلى أنظمة تصنيف الألوان الحالية ، يمكنهم القيام بعمل جيد.

كأبسط مثال ، يمكن إعطاء سبعة أسماء لونية تصف أجزاء من الطيف المرئي وتشكل الصيغة المعروفة عن الصياد والدراج: الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي.

ستبدو المصطلحات التي اعتاد الفنانون على العمل بها أكثر تعقيدًا ، وستكون عديدة بالطبع. إذا أخذنا مجموعات الدهانات المباعة في محلات الفنانين ، فسنجد من بين أسماء الدهانات مثل المغرة ، والكوبالت ، والزنجفر ، وما إلى ذلك ، وهي مصطلحات مقبولة عمومًا يربطها أي فنان محترف بألوان معينة ، على الرغم من ، بالطبع ، في أي نوع من الألوان يعني شخص معين بهذا الاسم أو ذاك ، ستكون هناك اختلافات حتمية.

كانت هناك أيضًا محاولات عديدة لتطوير أنظمة تسمية ألوان أكثر صرامة من الناحية العلمية. لذلك أنشأ Martz و Paul قاموسًا ملونًا يحتوي على ما يقرب من 4000 اسم ، منها حوالي 36 اسمًا خاصًا بهم ، و 300 كلمة مركبة تتكون من اسم اللون والصفة المقابلة. في عام 1931 ، طورت اللجنة الأمريكية المشتركة بين الإدارات المعنية بالألوان (ISCC) ، بتكليف من اللجنة الدوائية ، نظامًا للألوان المسماة لوصف لون الأسطح المطلية. غطى هذا النظام 319 تسمية استندت إلى أسماء الألوان التي اقترحها مونسيل. وشمل ذلك أسماء النغمات الرئيسية - "أحمر". (ص)، "الأصفر" (ص)، "لون أخضر" (ز)، "أزرق" (ب)، "ليلكي" (ع)، "زيتون" (رأ)، "بنى" (Br)و "وردي" (باك)، - التي أضيفت إليها الصفات "ضعيف" ، "قوي" ، "فاتح" ، "داكن" ، وكذلك المصطلحات "شاحب" ، "لامع" ، "عميق" ، "شفق" ، "حي" للدلالة ألوان إضافية.

جميع الأنظمة الأخرى التي طورها باحثون آخرون مبنية بطريقة مماثلة وعادة ما يصل عددها إلى عدة مئات من الأسماء. أحد الأمثلة على مثل هذا النظام المستخدم حاليًا على نطاق واسع في تطبيقات الإنترنت هو أن اتحاد شبكة الويب العالمية (W3C) أوصى بـ 216 لونًا كألوان قياسية يمكن استخدامها لمواصفات الألوان في لغة HTML.

خصائص مصادر الضوء.نظرًا لأن الإشعاع الصادر من الأشياء والمواد من حولنا ، والذي يدخل أعيننا ويسبب إحساسًا بالألوان ، يتم تحديده من بين مجموعة متنوعة من الإشعاع الضوئي الذي يمكن للعين البشرية إدراكه ، فإن الإشعاع المنبعث فعليًا من شخص أو آخر ذاتي الإضاءة يتميز المصدر ، مثل الشمس ، المصباح المتوهج ، بشكل خاص. ، مصباح الفلاش الفوتوغرافي ، إلخ. نظرًا لأن مصادر الضوء تلعب دورًا مهمًا جدًا في تحديد لون الأشياء والمواد ، فقد تمت دراستها بالتفصيل وتم تطوير نظام تصنيف خاص يعتمد على المفهوم درجة حرارة اللون.

كما تعلم ، إذا قمت بتسخين جسم معدني إلى درجة حرارة عالية ، فسيبدأ في إصدار إشعاع ضوئي. كلما ارتفعت درجة الحرارة المتوهجة ، زاد شدة هذا التوهج. في نفس الوقت ، اعتمادًا على درجة حرارة التوهج ، سيتغير لونه أيضًا. في البداية سيكون أحمر غامق ، ثم أحمر ، ثم برتقالي ، ثم أبيض. كما اتضح ، فإن هذه الظاهرة ليست مميزة للمعدن فحسب ، بل تُلاحظ عند تسخين العديد من المواد الصلبة ذات نقطة الانصهار العالية. عند استخدامه ، يتم بناء المصابيح الكهربائية المتوهجة: يمر تيار كهربائي عبر سلك تنجستن رفيع ، ونتيجة لذلك يسخن السلك ويصدر الضوء. علاوة على ذلك ، يمكن تقدير لون توهج جسم ما بدقة وفقًا لدرجة حرارة تسخين التنجستن: عند تسخينه إلى درجة حرارة تصل إلى عدة مئات من الدرجات ، يكون له صبغة حمراء ، عند تسخينه إلى درجة حرارة 1000 كلفن - برتقالي ، 2000 كلفن - الأصفر؛ نحن ندرك بالفعل وهج الجسم الذي تم تسخينه إلى عدة آلاف من الدرجات على أنه أبيض. ينتج ضوء الشمس أيضًا عن الإشعاع الناتج عن التفاعلات التي تحدث على سطحها ، حيث يتم تسخينها إلى درجة حرارة تبلغ حوالي 6500 كلفن. درجة حرارة سطح بعض النجوم أعلى من 10000 كلفن ، وبالتالي فإن لون إشعاعها أزرق (الجدول 1.5). مع تغير درجة الحرارة ، يتغير التركيب الطيفي للإشعاع وفقًا لذلك (الشكل 1.11).

أرز. 1.11. توزيعات طيفية طبيعية لإشعاع الجسم الأسود عند درجات حرارة لونية مختلفة

نظرًا لأن طبيعة الإشعاع لمعظم مصادر الإضاءة الذاتية تخضع لنفس القوانين ، فقد تم اقتراح استخدام درجة الحرارة كخاصية للون الإشعاع. نظرًا لأنه بالنسبة للأجسام المختلفة ، اعتمادًا على تركيبتها الكيميائية وخصائصها الفيزيائية ، فإن التسخين لدرجة حرارة معينة يعطي طيفًا إشعاعيًا مختلفًا قليلاً ، يتم استخدام جسم افتراضي أسود تمامًا كمعيار لدرجة حرارة اللون ، وهو مشع كامل ، يعتمد إشعاعه فقط على درجة حرارته ولا يعتمد على أي من خواصه الأخرى.

يمكن تحديد طيف اللمعان لجسم أسود تمامًا اعتمادًا على درجة حرارة تسخينه بموجب قانون بلانك. على الرغم من الاختلافات الموجودة ، تتصرف جميع الأجسام الأخرى عند تسخينها بطريقة مشابهة تمامًا لجسم أسود مثالي ، وبالتالي استخدام درجة حرارة اللون كخاصية لونية لإشعاع المصادر ذاتية الإضاءة ، الطبيعية منها والاصطناعية ، المنعطفات خارج لتكون مبررة لعدد كبير جدا من الحالات. نظرًا لأن التوزيع الطيفي للإشعاع ، وبالتالي ، فإن لونيته ، التي يمنحها جسم حقيقي ، نادرًا ما تتطابق تمامًا مع التوزيع الطيفي واللون لجسم أسود مثالي عند درجة حرارة لون معينة ، عند وصف إشعاع أجسام الحياة الواقعية ، يتم استخدام المفهوم درجة حرارة اللون المرتبطة، وتعني درجة حرارة اللون لجسم أسود مثالي يتطابق فيه لون إشعاعه مع لون إشعاع هذا الجسم. في هذه الحالة ، فإن التركيب الطيفي للإشعاع ودرجة الحرارة الفيزيائية لهذه الأجسام ، كقاعدة عامة ، يتضح أنهما مختلفان ، وهو ما يتبع منطقيًا تمامًا الاختلاف في الخصائص الفيزيائية لجسم أسود حقيقي ومثالي.

وفقًا لذلك ، هناك العديد من مصادر الضوء التي تعمل في ظل ظروف مختلفة في العالم حيث توجد توزيعات طيفية لإشعاعاتها. لذا فإن مراحل ضوء الشمس ودرجات حرارة اللون المرتبطة بها تختلف على مدى واسع جدًا اعتمادًا على الموقع الجغرافي والوقت من اليوم وحالة الغلاف الجوي (الشكل 1.12 ، الجدول 1.6). وينطبق الشيء نفسه على مصادر الضوء الاصطناعي ، مثل المصابيح المتوهجة ، التي تختلف درجة حرارة لونها حسب تصميمها ، وجهد التشغيل ووضع التشغيل (الجدول 1.6).

أرز. 1.12. التوزيعات الطيفية المعيارية لمراحل مختلفة من ضوء النهار: 1) ضوء السماء في أوجها ، 2) ضوء السماء مغطى بالكامل بالغيوم 3) ضوء الشمس المباشر عند الظهيرة ؛ 4) أشعة الشمس المباشرة قبل غروب الشمس بساعة

ومع ذلك ، على الرغم من التنوع الحالي لمصادر الإضاءة المختلفة ، يمكن توحيد معظم مصادر الضوء المستخدمة في الصناعة والتكنولوجيا. تم اقتراح هذا التوحيد القياسي من قبل اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) ، والتي وفقًا لها تم تحديد العديد من بواعث اللونية القياسية ، والتي تم تحديدها بأحرف لاتينية أ, ب, ج, د, هو F(الجدول 1.7). على عكس مصادر الضوء الحقيقي ، تصف بواعث CIE القياسية فئات مصادر الضوء ككل ، بناءً على القيم المتوسطة لتوزيعاتها الطيفية. أظهر هذا التوحيد القياسي كفاءته الكافية ، لأنه ، كما اتضح ، على الرغم من الاختلافات الحالية ، يمكن مقارنة معظم مصادر الضوء الحقيقي بدقة تامة مع بواعث القياسية المقابلة.

فاتورة غير مدفوعة. 1.7
بواعث اللونية القياسية CIE

فن. إشعاع شاتيل	صفة مميزة
أ	تحت هذا المصدر ، حددت CIE باعث ضوء كامل (جسم أسود مثالي) عند درجة حرارة 2856 كلفن. لإعادة إنتاجه ، يتم استخدام مصباح متوهج مع فتيل تنجستن بدرجة حرارة لون مرتبطة تبلغ 2856 كلفن ، ولإعادة إنتاج أكثر دقة للطيف الكامل للمصدر أ ، يوصى باستخدام الكفوف مع لمبة كوارتز مدمجة
ب ، ج	إعادة إنتاج ضوء الشمس في ضوء النهار ب- ضوء الشمس المباشر بدرجة حرارة لون مرتبطة تبلغ 4870 كلفن ، ج- ضوء الشمس غير المباشر بدرجة حرارة لون مرتبطة تبلغ 6770 كلفن. عند حساب هذه البواعث ، تم إجراء عدد من الأخطاء ، وبالتالي فهي غير مستخدمة عمليًا في الحسابات اللونية ، حيث يتم استبدالها بباعث قياسي د. لهذا السبب ، في مواصفات بواعث CIE القياسية ، غالبًا ما لا يتم الإشارة إليها على الإطلاق.
د	إنه مصدر الضوء القياسي الذي تتم معايرة معظم معدات التصوير عليه. يعيد إنتاج مراحل مختلفة من متوسط ​​ضوء النهار على مدى درجة حرارة لون مرتبطة من 4000 كلفن إلى 7500 كلفن. بيانات التوزيع الطيفي للإشعاع دتم تحديدها من خلال حساب متوسط ​​البيانات من العديد من قياسات طيف ضوء النهار التي أجريت في أجزاء مختلفة من المملكة المتحدة وكندا والولايات المتحدة الأمريكية. تم تحديد توزيعات طيفية عديدة للمصدر لأغراض مختلفة. دلدرجات حرارة ألوان مختلفة: D50, D55, D60, D65, D70, D75مع درجات حرارة ألوان مرتبطة تبلغ 5000 كلفن ، 5500 كلفن ، 6000 كلفن ، 6500 كلفن ، 7000 كلفن ، 7500 كلفن ، على التوالي ، المقابلة لمراحل معينة من ضوء النهار. مصدر D65يجب اعتباره الأكثر تنوعًا ، لأنه أقرب ما يكون إلى متوسط ​​ضوء النهار. مصدر D50مقبول كمعيار في الطباعة ، لأنه الأنسب لتوصيف صورة مطبوعة بأحبار طباعة قياسية على الورق. مصدر D55مقبولة كمعيار في التصوير الفوتوغرافي: هي المصابيح ذات درجة حرارة اللون 5500 كلفن المستخدمة في عرض المعدات للشرائح ومصباح الفلاش بدرجة حرارة اللون هذه. على عكس المصادر القياسية الأخرى ، أعد إنتاج المصادر القياسية بأمانة دصعب نوعًا ما ، نظرًا لعدم وجود مصادر ضوء اصطناعي بمثل هذا التوزيع الطيفي للإشعاع. تشمل الحلول الأكثر شيوعًا التي ترضي المستهلك نوعًا واقتصاديًا استخدام مصابيح الفلورسنت ذات درجة حرارة اللون المترابطة المناسبة ، والتي يتم تصحيح طيف الانبعاث منها بالإضافة إلى ذلك باستخدام مرشحات إضاءة خاصة.
ه	مصدر إشعاع افتراضي له طيف متساوٍ من الطاقة (لا يتغير مع الطول الموجي) بدرجة حرارة اللون 5460 كلفن. حقا غير موجود في الطبيعة ويستخدم في قياس الألوان لأغراض الحساب فقط
F	باعث قياسي يصف التوزيع الطيفي للإشعاع من مصابيح الفلورسنت المختلفة. F1- الإشعاع الصادر من مصباح الفلورسنت الدافئ بدرجة حرارة لون مرتبطة تبلغ 3000 كلفن ، F2- مصباح الفلوريسنت بضوء النهار البارد بدرجة حرارة لون مرتبطة تبلغ 4230 كلفن ، F7- مصباح الفلورسنت لضوء النهار بدرجة حرارة لون مرتبطة تبلغ 6500 كلفن

جنبًا إلى جنب مع درجة حرارة اللون ، يتم استخدام المعاملة بالمثل أحيانًا ، وتسمى mired (يُشار إليها بـ μrd) أو عكس microkelvin.

استخدام مقياس μrd بدلاً من مقياس كلفن له ميزتان: أولاً ، وحدة واحدة من μrd تقريبًا تتوافق مع عتبة واحدة للتغيير في لونية تدفق الضوء ، والتي يمكن ملاحظتها للعين ، وبالتالي يكون من الملائم تحديد خصائصها لونية الإشعاع في هذه الوحدات ؛ ثانيًا ، يعد μrd مناسبًا للاستخدام لتوصيف فلاتر تحويل الألوان وموازنة الألوان: لن يتغير التغيير في درجة حرارة اللون الذي يوفره المرشح ، معبراً عنه بـ μrd ، عند العمل بالإشعاع من درجة حرارة لون إلى أخرى

على سبيل المثال ، يقلل مرشح التحويل البرتقالي من 85 سلسلة من درجة حرارة اللون لمتوسط ​​لون اليوم من 5500 كلفن إلى 3400 كلفن في 2100 كلفن (112 درجة). ومع ذلك ، إذا تم استخدامه لخفض درجة حرارة اللون لتدفق الضوء بدرجة حرارة اللون 4000 كلفن ، فلن يتغير التغير في درجة حرارة اللون المعبر عنه في K 2100 كلفن ، ولكن 7246 كلفن ، ولن يتغير معبرًا عنه بـ μrd.

تكوين الزهور.الحصول على لون جديد من خلال مزج عدة ألوان أساسية يحدد إمكانية الحصول على صورة ملونة في التصوير الفوتوغرافي والأفلام والتلفزيون والطباعة وتكنولوجيا الكمبيوتر. يقوم على ظاهرة اختلاط أطياف الانبعاث المتكونة من الأسطح المطلية أو بواعث الضوء. والنتيجة هي لون جديد له طيفه الخاص (الشكل 1.13).

على سبيل المثال ، إذا أخذنا ثلاثة بواعث للضوء مزودة بمرشحات ضوئية حمراء وخضراء وزرقاء وعرضنا إشعاعها عند نقطة واحدة على شاشة بيضاء ، فسنحصل على بقعة بيضاء. إذا تم إيقاف تشغيل أحد البواعث وتم خلط إشعاع الباعث الأحمر مع الأخضر والأزرق والأخضر والأخضر مع الأحمر ، فسنحصل على الشاشة أولاً باللون الأصفر ، ثم الأرجواني ثم الأزرق. إذا أخذنا جميع البواعث الثلاثة وخلطنا إشعاعاتها بنسب مختلفة ، فيمكننا بالتالي الحصول على عدد كبير نسبيًا من الألوان وظلالها. كلما كان الاختلاف في شدة البواعث الثلاثة أصغر ، كلما انخفض تشبع اللون وزاد أن يكون محايدًا. إذا تم تقليل شدتها دون تغيير نسب الإشعاعات الثلاثة ، فسنحصل على نفس اللون ولكن بدرجة سطوع أقل. في الحالة المحددة ، عندما يتم تقليل شدة جميع بواعث الثلاثة إلى الصفر ، نحصل على اللون الأسود.

للحالة التي يتم فيها أخذ لونين أساسيين فقط:

في الواقع ، بدلاً من الأحمر والأخضر والأزرق ، يمكننا استخدام أي لون نريده ، ولكن ببساطة عن طريق مزج اللون الأحمر والأخضر والأزرق ، يمكنك الحصول على أكبر مجموعة من الألوان. التفسير الواضح لهذه الحقيقة هو خصائص الرؤية البشرية ووجود ثلاثة مستقبلات حساسة للألوان في الجهاز البصري البشري ، كل منها حساس للأشعة الحمراء والخضراء والزرقاء. وبالتالي ، يمكن اعتبار تكوين اللون بمساعدة ثلاثة بواعث للألوان الزرقاء والخضراء والحمراء بمثابة إثارة موجهة لمستقبلات الألوان الثلاثة للعين ، ونتيجة لذلك يمكن استحضار إحساس واحد أو لون آخر في العارض.

وفقًا لمخطط مشابه ، يتم تكوين صورة ملونة على شاشة الفيديو وشاشة الكمبيوتر والتلفزيون وجهاز عرض LCD وفي الأجهزة الأخرى التي تستخدم إشعاع ثلاثة ألوان أساسية لتركيب الألوان أو (لأجهزة إدخال الصور) تحلل الصورة في الألوان الأساسية.

نظرًا لأنه يتم خلط (إضافة) إشعاعات الألوان الأساسية الثلاثة للحصول على اللون ، فإن طريقة تركيب الألوان هذه تسمى مادة مضافة (من الفعل يضيف- يطوى).

أرز. 1.13. خلط الألوان المضافة

يوضح الشكل إنتاج مزيج ألوان مضاف في مثال شاشة ملونة Sony Trinitron. الانبعاثات من ثلاثة فوسفور أحمر (ص)، لون أخضر (ز)وألوان زرقاء (ب)، الانبعاثات الطيفية التي تظهر في الشكل ، يتم جمعها لكل طول موجي ، مما يجعل من الممكن الحصول على مزيج لوني يتكاثر ، اعتمادًا على شدة توهج كل فوسفور ، وعدد كبير من الألوان المختلفة وظلالها . يرجى ملاحظة أن توهج الفوسفور الأحمر له طيف خطي تقريبًا ، نظرًا لوجود عناصر أرضية نادرة في تركيبته.

ومع ذلك ، في معظم الحالات ، ليس من الممكن من الناحية التكنولوجية الجمع بين تدفقات الضوء لثلاثة بواعث لتشكيل لون ، على سبيل المثال ، في السينما والتصوير الفوتوغرافي والطباعة والمنسوجات والطلاء والورنيش.

في التصوير الفوتوغرافي ، يمر شعاع من الضوء الأبيض عبر ثلاث طبقات ملونة من مواد التصوير الفوتوغرافي التي تتكون من صبغة صفراء وأرجوانية وسماوية. أثناء الطباعة ، يمر تدفق الضوء عبر طبقة من الحبر الأصفر والأرجواني والأزرق وينعكس من سطح الورقة في الاتجاه المعاكس ، مكونًا صورة ملونة.

نتيجة لمرور تدفق الضوء من الضوء الأبيض عبر طبقة صبغة أو صبغة ، يتم امتصاص جزء من طاقة الطيف الإشعاعي بشكل انتقائي ، ونتيجة لذلك يكتسب تدفق الضوء لونًا أو آخر.

وبالتالي ، من الممكن استخدام الأصباغ الصفراء ، والأرجوانية ، والزرقاء ، المضاءة بتدفق الضوء الأبيض ، كمعدِّل لإشعاع اللون ، للحصول على جميع تدفقات الإشعاع الأحمر والأخضر والأزرق ، والتي يمكنك من خلالها التحكم في إثارة مراكز استشعار اللون الثلاثة في العين.

أرز. 1.14 خلط اللون الطرح

يوضح الشكل إنتاج خليط لوني مطروح في مثال فيلم فوتوغرافي مقلوب ملون عن طريق الامتصاص المتتالي بواسطة السماوي (ج)، أرجواني (م)والأصفر (ص)الأصباغ بكثافة C = 100٪ ، M = 60٪ ، Y = 20٪ من الإشعاع من مصدر ضوء النهار (D65)في كل فترة طول موجي. اللون الذي تم الحصول عليه نتيجة مزجها هو أحد ظلال اللون الأزرق. يمكن اعتبار الإشعاع الناتج عن الامتصاص الجزئي لتدفق الضوء بواسطة الأصباغ الطرحية في هذه الحالة ناتجًا عن طيف الانبعاث لمصدر الضوء وأطياف الانعكاس للأصباغ

في الطباعة وكشف الكذب ، يضاف اللون الأسود إلى ثلاثة ألوان صفراء وأرجوانية وسماوية. تملي هذا ، أولاً ، من خلال الاعتبارات الاقتصادية ، لأنه يسمح بتقليل استهلاك أحبار الألوان الأكثر تكلفة ، وثانيًا ، يسمح بحل بعض المشكلات الأساسية التي تنشأ في عملية الطباعة المطبعية ثلاثية الألوان بسبب النقص في الطباعة الأحبار المستخدمة ، لا يقتصر طيف الانعكاس في الواقع على اللون الأصفر فقط. والأرجواني فقط والأزرق السماوي فقط.

نظرًا لأن التدفقات المضيئة لا تتراكم للحصول على اللون ، ويتم امتصاص التدفق الضوئي للضوء الأبيض جزئيًا نتيجة للتفاعل مع الصبغة ، تسمى هذه الطريقة في تركيب الألوان بالطرح (من الفعل طرح او خصم- طرح او خصم).

سواء أدركنا ذلك أم لا ، فنحن في تفاعل مستمر مع العالم الخارجي ونتحمل تأثير العوامل المختلفة لهذا العالم. نرى الفضاء من حولنا ، نسمع باستمرار أصواتًا من مصادر مختلفة ، نشعر بالحرارة والبرودة ، ولا نلاحظ أننا تحت تأثير إشعاع الخلفية الطبيعي ، ونحن دائمًا في منطقة الإشعاع التي تأتي من عدد هائل مصادر إشارات القياس عن بعد والراديو والاتصالات. كل شيء تقريبًا من حولنا يصدر إشعاعات كهرومغناطيسية. الإشعاع الكهرومغناطيسي عبارة عن موجات كهرومغناطيسية يتم إنشاؤها بواسطة أجسام مشعة مختلفة - الجسيمات المشحونة والذرات والجزيئات. تتميز الموجات بتكرار التكرار والطول والشدة وعدد من الخصائص الأخرى. هنا مجرد مثال تمهيدي. الحرارة المنبعثة من حريق مشتعل هي موجة كهرومغناطيسية ، أو بالأحرى أشعة تحت الحمراء ، وذات شدة عالية جدًا ، لا نراها ، لكن يمكننا أن نشعر بها. أخذ الأطباء أشعة سينية - مشعة بموجات كهرومغناطيسية ذات قوة اختراق عالية ، لكننا لم نشعر ولم نشاهد هذه الموجات. حقيقة أن التيار الكهربائي وجميع الأجهزة التي تعمل تحت تأثيره هي مصادر للإشعاع الكهرومغناطيسي ، بالطبع ، تعلمون جميعًا. لكن في هذا المقال لن أخبركم بنظرية الإشعاع الكهرومغناطيسي وطبيعته الفيزيائية ، سأحاول أن أشرح بلغة أقل بساطة ما هو الضوء المرئي وكيف يتشكل لون الأشياء التي نراها. بدأت أتحدث عن الموجات الكهرومغناطيسية لأخبرك بأهم شيء: الضوء هو موجة كهرومغناطيسية تنبعث من حالة ساخنة أو مثارة للمادة. يمكن أن تلعب الشمس دور هذه المادة ، المصباح المتوهج ، مصباح يدوي LED ، لهب النار ، أنواع مختلفة من التفاعلات الكيميائية. يمكن أن يكون هناك الكثير من الأمثلة ، يمكنك أن تقدمها بنفسك أكثر مما كتبته. يجب توضيح أنه بمصطلح الضوء نعني الضوء المرئي. يمكن تمثيل كل ما سبق في شكل مثل هذه الصورة (الشكل 1).

الشكل 1 - مكان الإشعاع المرئي بين أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي الأخرى.

شكل 1 إشعاع مرئيمقدمة في شكل مقياس يتكون من "مزيج" من ألوان مختلفة. كما قد تكون خمنت ، هذا نطاق. يمر خط متموج (منحنى جيبي) عبر الطيف بأكمله (من اليسار إلى اليمين) - هذه موجة كهرومغناطيسية تعكس جوهر الضوء كإشعاع كهرومغناطيسي. بشكل تقريبي ، أي إشعاع هو موجة. الأشعة السينية ، المؤينة ، انبعاث الراديو (مستقبلات الراديو ، الاتصالات التلفزيونية) - لا يهم ، إنها كلها موجات كهرومغناطيسية ، فقط كل نوع من أنواع الإشعاع له طول موجي مختلف لهذه الموجات. المنحنى الجيبي هو مجرد تمثيل رسومي للطاقة المشعة التي تتغير بمرور الوقت. هذا وصف رياضي للطاقة المشعة. في الشكل 1 ، يمكنك أيضًا ملاحظة أن الموجة المصورة تبدو مضغوطة قليلاً في الزاوية اليسرى وممتدة في اليمين. هذا يشير إلى أن لها طولًا مختلفًا في مناطق مختلفة. الطول الموجي هو المسافة بين قمتيه المتجاورتين. للإشعاع المرئي (الضوء المرئي) طول موجي يتراوح من 380 إلى 780 نانومتر (نانومتر). الضوء المرئي هو مجرد رابط لموجة كهرومغناطيسية طويلة جدًا.

من الضوء إلى اللون والظهر

تعلم من المدرسة أنك إذا وضعت منشورًا زجاجيًا في مسار شعاع من ضوء الشمس ، فسيمر معظم الضوء عبر الزجاج ، ويمكنك رؤية الخطوط متعددة الألوان على الجانب الآخر من المنشور. أي أنه كان هناك في البداية ضوء الشمس - شعاع من اللون الأبيض ، وبعد المرور عبر المنشور تم تقسيمه إلى 7 ألوان جديدة. يشير هذا إلى أن الضوء الأبيض يتكون من هذه الألوان السبعة. تذكر ، لقد قلت للتو أن الضوء المرئي (الإشعاع المرئي) هو موجة كهرومغناطيسية ، وبالتالي ، فإن تلك الخطوط متعددة الألوان التي ظهرت بعد مرور أشعة الشمس عبر المنشور هي موجات كهرومغناطيسية منفصلة. أي أنه تم الحصول على 7 موجات كهرومغناطيسية جديدة. انظر إلى الشكل 2.

الشكل 2 - مرور شعاع من ضوء الشمس عبر منشور.

كل موجة لها طولها الخاص. كما ترى ، لا تتطابق قمم الموجات المجاورة مع بعضها البعض: لأن اللون الأحمر (الموجة الحمراء) يبلغ طوله حوالي 625-740 نانومتر ، واللون البرتقالي (الموجة البرتقالية) يبلغ طوله حوالي 590-625 نانومتر ، واللون الأزرق يبلغ طول اللون (الموجة الزرقاء) 435-500 نانومتر. ، لن أعطي أرقامًا للموجات الأربع المتبقية ، أعتقد أنك تفهم الجوهر. كل موجة عبارة عن طاقة ضوئية منبعثة ، أي موجة حمراء تنبعث منها ضوء أحمر ، وموجة برتقالية تنبعث منها برتقالية ، وموجة خضراء تنبعث من الضوء الأخضر ، وهكذا. عندما تنبعث جميع الموجات السبعة في نفس الوقت ، نرى مجموعة من الألوان. إذا أضفنا الرسوم البيانية لهذه الموجات معًا رياضيًا ، فسنحصل على الرسم البياني الأصلي للموجة الكهرومغناطيسية للضوء المرئي - نحصل على ضوء أبيض. وبالتالي ، يمكن أن يقال ذلك نطاقالموجة الكهرومغناطيسية للضوء المرئي مجموعموجات ذات أطوال مختلفة ، والتي عند فرضها على بعضها البعض ، تعطي الموجة الكهرومغناطيسية الأصلية. الطيف "يوضح ما تتكون الموجة". حسنًا ، ببساطة ، طيف الضوء المرئي هو مزيج من الألوان التي تشكل الضوء الأبيض (اللون). يجب أن أقول إن الأنواع الأخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي (المؤين ، والأشعة السينية ، والأشعة تحت الحمراء ، والأشعة فوق البنفسجية ، وما إلى ذلك) لها أيضًا أطيافها الخاصة.

يمكن تمثيل أي إشعاع على أنه طيف ، على الرغم من عدم وجود مثل هذه الخطوط الملونة في تكوينه ، لأن الشخص غير قادر على رؤية أنواع أخرى من الإشعاع. الإشعاع المرئي هو النوع الوحيد من الإشعاع الذي يمكن لأي شخص رؤيته ، ولهذا السبب يسمى هذا الإشعاع مرئيًا. ومع ذلك ، فإن الطاقة ذات الطول الموجي المعين ليس لها أي لون في حد ذاتها. يحدث إدراك الإنسان للإشعاع الكهرومغناطيسي في النطاق المرئي للطيف بسبب حقيقة وجود مستقبلات في شبكية العين البشرية يمكنها الاستجابة لهذا الإشعاع.

ولكن هل يمكننا الحصول على اللون الأبيض من خلال إضافة الألوان الأساسية السبعة فقط؟ لا على الاطلاق. نتيجة البحث العلمي والتجارب العملية ، وجد أن جميع الألوان التي يمكن للعين البشرية إدراكها يمكن الحصول عليها من خلال مزج ثلاثة ألوان أساسية فقط. ثلاثة ألوان أساسية: الأحمر والأخضر والأزرق. إذا كان بإمكانك الحصول على أي لون تقريبًا عن طريق مزج هذه الألوان الثلاثة ، فيمكنك الحصول على اللون الأبيض! انظر إلى الطيف الموضح في الشكل 2 ، تظهر ثلاثة ألوان بوضوح على الطيف: الأحمر والأخضر والأزرق. هذه الألوان هي التي تكمن وراء نموذج الألوان RGB (الأحمر والأخضر والأزرق).

دعنا نتحقق من كيفية عملها في الممارسة. لنأخذ 3 مصادر للضوء (أضواء كاشفة) - أحمر وأخضر وأزرق. يصدر كل من هذه الأضواء موجة كهرومغناطيسية واحدة بطول معين. الأحمر - يتوافق مع إشعاع الموجة الكهرومغناطيسية التي يبلغ طولها حوالي 625-740 نانومتر (طيف الحزمة يتكون فقط من اللون الأحمر) ، والأزرق يصدر موجة من 435-500 نانومتر (يتكون طيف الحزمة من اللون الأزرق فقط) ، والأخضر - 500- 565 نانومتر (اللون الأخضر فقط في طيف الشعاع). ثلاث موجات مختلفة ولا شيء غير ذلك ، لا يوجد طيف متعدد الألوان وألوان إضافية. الآن دعنا نوجه الأضواء بحيث تتداخل حزمها جزئيًا مع بعضها البعض ، كما هو موضح في الشكل 3.

الشكل 3 - نتيجة تراكب الألوان الأحمر والأخضر والأزرق.

انظر ، في الأماكن التي تتقاطع فيها أشعة الضوء مع بعضها البعض ، تكونت أشعة ضوئية جديدة - ألوان جديدة. يتكون اللون الأخضر والأحمر من الأصفر والأخضر والأزرق - السماوي والأزرق والأحمر - أرجواني. وبالتالي ، من خلال تغيير سطوع أشعة الضوء والجمع بين الألوان ، يمكنك الحصول على مجموعة متنوعة من درجات الألوان وظلال الألوان. انتبه لمركز تقاطع الأخضر والأحمر والأزرق: في الوسط سترى الأبيض. الذي تحدثنا عنه مؤخرًا. لون أبيضهو مجموع كل الألوان. إنه "أقوى لون" بين كل الألوان التي نراها. عكس الأبيض هو الأسود. لون أسودهو الغياب التام للضوء على الإطلاق. أي حيث لا يوجد ضوء - يوجد ظلام ، يصبح كل شيء أسود هناك. مثال على ذلك هو الشكل 4.

الشكل 4 - قلة انبعاث الضوء

أنتقل بطريقة غير محسوسة من مفهوم الضوء إلى مفهوم اللون ولا أخبرك بأي شيء. حان الوقت لنكون واضحين. لقد اكتشفنا ذلك خفيفة- هذا هو الإشعاع الذي ينبعث من جسم ساخن أو مادة في حالة من الإثارة. المعلمات الرئيسية لمصدر الضوء هي الطول الموجي وشدة الضوء. اللونهي خاصية نوعية لهذا الإشعاع ، والتي يتم تحديدها على أساس الإحساس البصري الناتج. بالطبع ، يعتمد إدراك اللون على الشخص وحالته الجسدية والنفسية. لكن دعنا نفترض أنك على ما يرام ، بقراءة هذا المقال ويمكنك التمييز بين ألوان قوس قزح السبعة عن بعضها البعض. ألاحظ أننا في الوقت الحالي نتحدث عن لون إشعاع الضوء وليس عن لون الأشياء. يوضح الشكل 5 معلمات اللون والضوء التي تعتمد على بعضها البعض.

الشكلان 5 و 6 - اعتماد معلمات اللون على مصدر الإشعاع

هناك خصائص أساسية للألوان: تدرج اللون والسطوع (السطوع) والإضاءة (الإضاءة) والتشبع (التشبع).

درجة اللون (تدرج اللون)

- هذه هي السمة الرئيسية للون التي تحدد موقعه في الطيف. تذكر ألوان قوس قزح السبعة لدينا - بعبارة أخرى ، 7 درجات لونية. نغمة اللون الأحمر ، نغمة اللون البرتقالي ، نغمة اللون الأخضر ، الأزرق ، إلخ. يمكن أن يكون هناك الكثير من درجات الألوان ، لقد أعطيت 7 ألوان من قوس قزح كمثال. وتجدر الإشارة إلى أن الألوان مثل الرمادي ، والأبيض ، والأسود ، وكذلك ظلال هذه الألوان لا تنتمي إلى مفهوم درجة اللون ، لأنها ناتجة عن خلط درجات ألوان مختلفة.

سطوع

- ميزة تظهر مدى قوةتنبعث طاقة ضوئية من درجة لونية واحدة أو أخرى (أحمر ، أصفر ، بنفسجي ، إلخ). ماذا لو لم يشع على الإطلاق؟ إذا لم يشع ، فهذا يعني أنه ليس موجودًا ، ولكن لا توجد طاقة - لا يوجد ضوء ، وحيث لا يوجد ضوء يوجد لون أسود. يصبح أي لون عند الحد الأقصى لانخفاض السطوع أسود. على سبيل المثال ، سلسلة تقليل سطوع اللون الأحمر: أحمر - قرمزي - بورجوندي - بني - أسود. الزيادة القصوى في السطوع ، على سبيل المثال ، نفس اللون الأحمر سيعطي "اللون الأحمر الأقصى".

خفة

- درجة قرب اللون من الأبيض. يصبح أي لون عند الحد الأقصى لزيادة السطوع أبيض. على سبيل المثال: أحمر - قرمزي - وردي - وردي باهت - أبيض.

التشبع

- درجة اقتراب اللون من الرمادي. الرمادي هو لون متوسط ​​بين الأبيض والأسود. يتشكل اللون الرمادي عن طريق الاختلاط مساوكميات من الأحمر والأخضر والأزرق مع انخفاض سطوع مصادر الإشعاع بنسبة 50٪. يتغير التشبع بشكل غير متناسب ، أي أن تقليل التشبع إلى أدنى حد لا يعني أنه سيتم تقليل سطوع المصدر إلى 50٪. إذا كان اللون أغمق بالفعل من اللون الرمادي ، فسيصبح أكثر قتامة مع انخفاض التشبع ، وكلما قل التشبع أكثر ، سيتحول إلى اللون الأسود تمامًا.

تكمن خصائص اللون مثل تدرج اللون والسطوع (السطوع) والتشبع (التشبع) في أساس نموذج الألوان HSB (يُطلق عليه خلاف ذلك HCV).

لفهم خصائص الألوان هذه ، ضع في اعتبارك لوحة الألوان لمحرر رسومات Adobe Photoshop في الشكل 7.

الشكل 7 - منتقي ألوان Adobe Photoshop

إذا نظرت عن كثب إلى الصورة ، ستجد دائرة صغيرة تقع في الركن الأيمن العلوي من اللوحة. توضح هذه الدائرة اللون المحدد في لوحة الألوان ، وفي حالتنا يكون اللون الأحمر. لنبدأ في اكتشاف ذلك. أولاً ، لنلقِ نظرة على الأرقام والحروف الموجودة في النصف الأيمن من الصورة. هذه هي معلمات نموذج الألوان HSB. الحرف العلوي هو H (تدرج اللون ودرجة اللون). يحدد موضع اللون في الطيف. تعني القيمة 0 درجة أنها أعلى (أو أدنى) نقطة على عجلة الألوان - أي أنها حمراء. الدائرة مقسمة إلى 360 درجة ، أي اتضح أنه يحتوي على 360 درجة لون. الحرف التالي هو S (التشبع ، التشبع). لدينا قيمة 100٪ - وهذا يعني أنه سيتم "الضغط" على اللون إلى الحافة اليمنى من لوحة الألوان وسيكون له أقصى قدر ممكن من التشبع. ثم يأتي الحرف B (السطوع ، السطوع) - يُظهر مدى ارتفاع النقطة على لوحة الألوان ويميز كثافة اللون. تشير القيمة 100٪ إلى أن كثافة اللون في أقصى حد لها وأن النقطة "مضغوطة" على الحافة العلوية للوحة. الحروف R (أحمر) ، G (أخضر) ، B (أزرق) هي القنوات الملونة الثلاثة (أحمر ، أخضر ، أزرق) لنموذج RGB. في كل منها ، يشير كل منهم إلى رقم يشير إلى مقدار اللون في القناة. تذكر مثال الأضواء الموضحة في الشكل 3 ، عندما اكتشفنا أن أي لون يمكن صنعه عن طريق مزج ثلاثة أشعة ضوئية. من خلال كتابة البيانات الرقمية لكل قناة ، نحدد اللون بشكل فريد. في حالتنا ، تتراوح القناة 8 بت والأرقام من 0 إلى 255. تشير الأرقام في قنوات R و G و B إلى شدة الضوء (سطوع اللون). لدينا قيمة 255 في قناة R ، مما يعني أن هذا لون أحمر خالص وله أقصى سطوع. القناتان G و B عبارة عن أصفار ، مما يعني الغياب التام للألوان الخضراء والزرقاء. في العمود السفلي ، يمكنك رؤية مجموعة الأكواد # ff0000 - هذا هو رمز اللون. كل لون في اللوحة له كود سداسي عشري خاص به يحدد اللون. هناك مقال رائع حول نظرية الألوان في الأرقام ، حيث يخبر المؤلف كيفية تحديد اللون بواسطة الكود السداسي العشري.
في الشكل ، يمكنك أيضًا ملاحظة الحقول المشطوبة للقيم العددية بالحرفين "lab" و "CMYK". هذان فضاءان لونيان ، وفقًا للألوان التي يمكن تمييزها أيضًا ، فهما بشكل عام محادثة منفصلة وفي هذه المرحلة ليست هناك حاجة للخوض فيها حتى تفهم RGB.
يمكنك فتح Adobe Photoshop Color Palette والتلاعب بقيم الألوان في حقلي RGB و HSB. ستلاحظ أن تغيير القيم الرقمية في قنوات R و G و B سيؤدي إلى تغيير القيم الرقمية في قنوات H و S و B.

لون الكائن

حان الوقت للحديث عن كيفية حدوث أن الأشياء من حولنا تأخذ لونها ، ولماذا يتغير مع الإضاءة المختلفة لهذه الأشياء.

لا يمكن رؤية الكائن إلا إذا كان يعكس الضوء أو ينقله. إذا كان الكائن شبه كامل تمتصضوء الحادث ، ثم يأخذ الكائن لون أسود. وعندما يكون الكائن يعكسيستقبل كل ضوء الحادث تقريبًا لون أبيض. وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج على الفور أن لون الكائن سيتم تحديده من خلال الرقم يمتص ويعكس الضوءالتي يضيء بها هذا الكائن. يتم تحديد القدرة على عكس الضوء وامتصاصه من خلال التركيب الجزيئي للمادة ، وبعبارة أخرى ، من خلال الخصائص الفيزيائية للكائن. لون الكائن "ليس متأصلاً فيه بطبيعته"! فهي بطبيعتها تحتوي على خصائص فيزيائية: للانعكاس والامتصاص.

يرتبط لون الكائن ولون مصدر الإشعاع ارتباطًا وثيقًا ، وتوصف هذه العلاقة بثلاثة شروط.

- الشرط الأول:يمكن أن يتخذ الكائن لونًا فقط عندما يكون هناك مصدر ضوء. إذا لم يكن هناك ضوء ، فلن يكون هناك لون! سيبدو الطلاء الأحمر في العلبة أسود. في غرفة مظلمة ، لا يمكننا رؤية الألوان أو تمييزها لعدم وجودها. سيكون هناك لون أسود لكامل المساحة المحيطة والأشياء الموجودة فيه.

- الشرط الثاني:يعتمد لون الكائن على لون مصدر الضوء. إذا كان مصدر الضوء عبارة عن مؤشر LED أحمر ، فإن جميع الكائنات التي تضيء بواسطة هذا الضوء سيكون لها ألوان حمراء وسوداء ورمادية فقط.

- وأخيرًا الشرط الثالث:يعتمد لون الكائن على التركيب الجزيئي للمادة التي يتكون منها.

يبدو العشب الأخضر بالنسبة لنا أخضر لأنه عند إضاءته بالضوء الأبيض ، فإنه يمتص الأطوال الموجية الحمراء والزرقاء للطيف ويعكس الطول الموجي الأخضر (الشكل 8).

الشكل 8 - انعكاس الموجة الخضراء للطيف

يبدو الموز في الشكل 9 أصفر لأنه يعكس الموجات الموجودة في المنطقة الصفراء من الطيف (موجة الطيف الأصفر) وتمتص جميع الأطوال الموجية الأخرى للطيف.

الشكل 9 - انعكاس الموجة الصفراء للطيف

الكلب ، الذي يظهر في الشكل 10 ، أبيض اللون. اللون الأبيض هو نتيجة انعكاس جميع موجات الطيف.

الشكل 10 - انعكاس جميع موجات الطيف

لون الجسم هو لون الموجة المنعكسة من الطيف. هذه هي الطريقة التي تكتسب بها الأشياء اللون الذي نراه.

في المقال التالي سنتحدث عن خاصية لون جديدة -

> ضوء مرئي

تعريف

مهمة التعلم

شروط

النقاط الرئيسية

تعريف

ضوء مرئي- جزء من الطيف الكهرومغناطيسي يمكن الوصول إليه من إدراك العين البشرية (390-750 نانومتر).

مهمة التعلم

تعلم كيفية التمييز بين 6 نطاقات من الطيف المرئي.

• النافذة الضوئية هي منطقة مرئية في الطيف الكهرومغناطيسي تمر عبر طبقة الغلاف الجوي.
• اللون الطيفي - ينتج بواسطة طول موجي واحد للضوء في الطيف المرئي ، أو عن طريق نطاق ضيق نسبيًا من الأطوال الموجية.
• الضوء المرئي هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي (بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية) المرئي للعين البشرية.

النقاط الرئيسية

• يتكون الضوء المرئي من اهتزازات ودوران الذرات والجزيئات ، فضلاً عن النقل الإلكتروني داخلها.
• الألوان هي المسؤولة عن أطوال موجية نقية محددة. الأحمر هو أدنى ترددات وأطول موجات ، بينما اللون الأرجواني هو أعلى ترددات وأقصر أطوال موجية.
• تسمى الألوان التي تم إنشاؤها في الضوء المرئي لنطاق ضيق من الأطوال الموجية ألوانًا طيفية نقية: البنفسجي (380-450 نانومتر) ، والأزرق (450-495 نانومتر) ، والأخضر (495-570 نانومتر) ، والأصفر (570-590 نانومتر) ، والبرتقالي (590-620 نانومتر) والأحمر (620-750 نانومتر).
• يخترق الضوء المرئي الزجاج البصري ، وبالتالي لا تقدم طبقة الغلاف الجوي مقاومة كبيرة.
• يشار إلى جزء الطيف الكهرومغناطيسي المستخدم في كائنات التمثيل الضوئي بالمنطقة النشطة ضوئيًا (400-700 نانومتر).

اكتشف التعريف والخصائص ضوء مرئي: الطول الموجي ، نطاق الإشعاع الكهرومغناطيسي ، التردد ، مخطط طيف الألوان ، إدراك اللون.

ضوء مرئي

الضوء المرئي هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي المرئي للعين البشرية. الإشعاع الكهرومغناطيسي في هذا النطاق يسمى ببساطة الضوء. تستجيب العيون لأطوال موجات الضوء المرئي من 390-750 نانومتر. من حيث التردد ، هذا يتوافق مع نطاق 400-790 THz. تحقق العين المكيفة عادةً حساسية قصوى تبلغ 555 نانومتر (540 تيرا هرتز) في المنطقة الخضراء من الطيف البصري. لكن الطيف نفسه لا يحتوي على كل الألوان التي تلتقطها العين والدماغ. على سبيل المثال ، يتم إنشاء الألوان الملونة مثل اللون الوردي والأرجواني من خلال الجمع بين عدة أطوال موجية.

فيما يلي الفئات الرئيسية للموجات الكهرومغناطيسية. تختلف خطوط التقسيم في بعض الأماكن ، بينما قد تتداخل الفئات الأخرى. تشغل الموجات الدقيقة قسم الترددات العالية لقسم الراديو من الطيف الكهرومغناطيسي

يشكل الضوء المرئي اهتزازات ودورات الذرات والجزيئات ، وكذلك النقل الإلكتروني داخلها. يتم استخدام وسائل النقل هذه بواسطة أجهزة الاستقبال وأجهزة الكشف.

جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي مع الضوء المرئي. الفصل بين الأشعة تحت الحمراء والمرئية والأشعة فوق البنفسجية ليس مميزًا بنسبة 100٪

يوضح الشكل العلوي جزءًا من الطيف بألوان مسؤولة عن أطوال موجية نقية محددة. الأحمر هو أدنى ترددات وأطول موجات ، بينما اللون الأرجواني هو أعلى ترددات وأقصر أطوال موجية. يبلغ إشعاع الجسم الأسود الشمسي ذروته في الجزء المرئي من الطيف ، ولكنه يكون أكثر كثافة في اللون الأحمر منه في البنفسجي ، ولهذا السبب يبدو النجم أصفر بالنسبة لنا.

تسمى الألوان التي يتم الحصول عليها عن طريق ضوء نطاق ضيق من الأطوال الموجية الطيفية النقية. لا تنس أن كل شخص لديه العديد من الظلال لأن الطيف مستمر. تختلف أي صور توفر بيانات من أطوال موجية عن تلك الموجودة في الجزء المرئي من الطيف.

الضوء المرئي وجو الأرض

يمر الضوء المرئي عبر النافذة البصرية. هذا "مكان" في الطيف الكهرومغناطيسي يسمح للموجات بالمرور دون مقاومة. على سبيل المثال ، تذكر أن طبقة الهواء تشتت اللون الأزرق أكثر من الأحمر ، لذلك تبدو السماء زرقاء بالنسبة لنا.

تسمى النافذة البصرية أيضًا بالنافذة المرئية لأنها تغطي الطيف المتاح للبشر. هذه ليست مصادفة. طور أسلافنا رؤية قادرة على استخدام مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأطوال الموجية.

بفضل وجود نافذة بصرية ، يمكننا الاستمتاع بظروف درجة حرارة معتدلة نسبيًا. تصل وظيفة السطوع الشمسي إلى أقصى حد لها في النطاق المرئي ، والذي يتحرك بشكل مستقل عن النافذة البصرية. هذا هو سبب ارتفاع درجة حرارة السطح.

البناء الضوئي

لم يؤثر التطور على البشر والحيوانات فحسب ، بل أثر أيضًا على النباتات ، التي تعلمت الاستجابة بشكل صحيح لأجزاء من الطيف الكهرومغناطيسي. وهكذا ، يحول الغطاء النباتي الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. يستخدم التمثيل الضوئي الغاز والماء لإنتاج الأكسجين. هذه عملية أساسية لجميع أشكال الحياة الهوائية على هذا الكوكب.

يسمى هذا الجزء من الطيف المنطقة النشطة ضوئيًا (400-700 نانومتر) ، والتي تتداخل مع نطاق الرؤية البشرية.

في الطبيعة ، لا توجد أزهار على هذا النحو. كل ظل نراه يتم تعيينه بواسطة طول موجي واحد أو آخر. تشكلت تحت تأثير الأطوال الموجية الأطول وهي أحد وجهي الطيف المرئي.

عن طبيعة اللون

يمكن تفسير ظهور لون معين بقوانين الفيزياء. كل الألوان والظلال هي نتيجة معالجة الدماغ للمعلومات القادمة من العين على شكل موجات ضوئية ذات أطوال موجية مختلفة. في غياب الموجات ، يرى الناس ، ومع التعرض المتزامن للطيف بأكمله - أبيض.

يتم تحديد ألوان الأشياء من خلال قدرة أسطحها على امتصاص موجات ذات طول موجي معين وصد كل الآخرين. الإضاءة مهمة أيضًا: كلما كان الضوء أكثر إشراقًا ، كلما انعكست الأمواج أكثر ، وكان مظهر الجسم أكثر إشراقًا.

البشر قادرون على تمييز أكثر من مائة ألف لون. المفضلة من قبل العديد من ظلال القرمزي ، بورجوندي والكرز تتشكل من أطول موجات. ومع ذلك ، لكي ترى العين البشرية اللون الأحمر ، يجب ألا تتجاوز 700 نانومتر. بعد هذه العتبة ، يبدأ طيف الأشعة تحت الحمراء غير المرئي للإنسان. الحد المقابل الذي يفصل بين درجات اللون البنفسجي والطيف فوق البنفسجي عند مستوى حوالي 400 نانومتر.

طيف الألوان

اكتشف نيوتن طيف الألوان ، مثل بعضه الكلي ، الموزع بترتيب تصاعدي لطول الموجة ، خلال تجاربه الشهيرة مع المنشور. كان هو الذي حدد 7 ألوان يمكن تمييزها بوضوح ، ومن بينها - 3 ألوان رئيسية. يشير اللون الأحمر إلى كل من التمييز الأساسي والأساسي. كل الظلال التي يميزها الناس هي المنطقة المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي الواسع. وبالتالي ، فإن اللون عبارة عن موجة كهرومغناطيسية بطول معين ، لا يقل عن 400 نانومتر ، ولكن لا يزيد عن 700 نانومتر.

لاحظ نيوتن أن حزم الضوء ذات الألوان المختلفة لها درجات مختلفة من الانكسار. وبصيغة أكثر دقة ، فإن الزجاج يكسرها بطرق مختلفة. السرعة القصوى لمرور الأشعة عبر المادة ، ونتيجة لذلك ، تم تسهيل أدنى انكسار بواسطة الطول الموجي الأكبر. الأحمر هو التمثيل المرئي للأشعة الأقل انكسارًا.

موجات تتشكل باللون الأحمر

تتميز الموجة الكهرومغناطيسية بمعلمات مثل الطول والتردد وتحت الطول الموجي (λ) ، من المعتاد فهم أصغر مسافة بين نقاطها التي تتأرجح في نفس المراحل. الوحدات الأساسية للطول الموجي:

• ميكرون (1/1000000 متر) ؛
• ملليمتر ، أو نانومتر (1/1000 ميكرون) ؛
• أنجستروم (1/10 ميكرون).

أقصى طول موجي ممكن للون الأحمر هو 780 ميكرون (7800 أنجستروم) عند المرور عبر فراغ. الطول الموجي الأدنى لهذا الطيف هو 625 ميكرون (6250 أنجستروم).

مؤشر آخر مهم هو تواتر التذبذبات. إنه مرتبط بالطول ، لذلك يمكن ضبط الموجة على أي من هذه القيم. تردد الموجات الحمراء في حدود 400 إلى 480 هرتز. تشكل طاقة الفوتون في هذه الحالة نطاقًا من 1.68 إلى 1.98 فولت.

درجة حرارة اللون الأحمر

الظلال التي يراها الشخص لا شعوريًا على أنها دافئة أو باردة ، من وجهة نظر علمية ، كقاعدة عامة ، لها نظام درجة الحرارة المعاكس. تعتبر الألوان المصاحبة لضوء الشمس - الأحمر والبرتقالي والأصفر - دافئة عادةً ، وتعتبر الألوان المعاكسة باردة.

ومع ذلك ، فإن نظرية الإشعاع تثبت العكس: الظلال الحمراء أقل بكثير من الظلال الزرقاء. في الواقع ، من السهل تأكيد ذلك: النجوم الشابة الساخنة تتلاشى وتتلاشى - حمراء ؛ عند تسخينه ، يتحول المعدن أولاً إلى اللون الأحمر ، ثم الأصفر ، ثم الأبيض.

وفقًا لقانون Wien ، هناك علاقة عكسية بين درجة تسخين الموجة وطولها. وكلما زاد ارتفاع درجة حرارة الجسم ، زادت الطاقة التي تقع على الإشعاع من منطقة الموجة القصيرة ، والعكس صحيح. يبقى فقط أن نتذكر أين يوجد في الطيف المرئي أكبر طول موجي: يتخذ اللون الأحمر موقعًا يتناقض مع درجات اللون الأزرق ، وهو الأقل دفئًا.

ظلال حمراء

اعتمادًا على القيمة المحددة لطول الموجة ، يأخذ اللون الأحمر ظلالًا مختلفة: القرمزي ، والتوت ، والعنابي ، والطوب ، والكرز ، إلخ.

يتميز Hue بـ 4 معلمات. هذه مثل:

1. Hue هو الموضع الذي يحتله اللون على الطيف بين الألوان السبعة المرئية. يحدد طول الموجة الكهرومغناطيسية النغمة.
2. السطوع - يتم تحديده من خلال قوة إشعاع الطاقة لدرجة لون معينة. يؤدي الحد الأقصى من الانخفاض في السطوع إلى حقيقة أن الشخص سيرى اللون الأسود. مع زيادة تدريجية في السطوع ، ستظهر خلفها - بورجوندي ، بعد - قرمزي ، وبزيادة قصوى في الطاقة - أحمر فاتح.
3. الخفة - يميز قرب الظل من اللون الأبيض. اللون الأبيض هو نتيجة خلط موجات ذات أطياف مختلفة. مع التراكم المتتالي لهذا التأثير ، سيتحول اللون الأحمر إلى قرمزي ، ثم وردي ، ثم وردي فاتح وأخيراً أبيض.
4. يحدد التشبع مدى بعد اللون عن الرمادي. اللون الرمادي بطبيعته هو الألوان الأساسية الثلاثة الممزوجة بكميات مختلفة عندما ينخفض ​​سطوع انبعاث الضوء إلى 50٪.