Почему мы видим цвета или зачем нам колбочки и палочки? Голубой или розовый: Почему люди видят разные цвета одной и той же одежды

Кандидат химических наук О. БЕЛОКОНЕВА.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Представьте, что вы стоите на залитом солнцем лугу. Сколько вокруг ярких красок: зелёная трава, жёлтые одуванчики, красная земляника, сиренево-синие колокольчики! Но мир ярок и красочен только днём, в сумерках все предметы становятся одинаково серыми, а ночью и вовсе невидимыми. Именно свет позволяет увидеть окружающий мир во всём его разноцветном великолепии.

Главный источник света на Земле - Солнце, громадный раскалённый шар, в глубинах которого непрерывно идут ядерные реакции. Часть энергии этих реакций Солнце посылает нам в виде света.

Что же такое свет? Учёные спорили об этом на протяжении столетий. Одни считали, что свет - поток частиц. Другие проводили опыты, из которых с очевидностью следовало: свет ведёт себя как волна. Правы оказались и те и другие. Свет - это электромагнитное излучение, которое можно представить как бегущую волну. Волна создаётся колебаниями электрического и магнитного полей. Чем выше частота колебаний, тем большую энергию несёт излучение. И в то же время излучение можно рассматривать как поток частиц - фотонов. Пока нам важнее, что свет - это волна, хотя в конце концов придётся вспомнить и о фотонах.

Человеческий глаз (к сожалению, а может быть, и к счастью) способен воспринимать электромагнитное излучение только в очень узком диапазоне длин волн, от 380 до 740 нанометров. Этот видимый свет излучает фотосфера - относительно тонкая (менее 300км толщиной) оболочка Солнца. Если разложить «белый» солнечный свет по длинам волн, получится видимый спектр - хорошо известная всем радуга, в которой волны разной длины воспринимаются нами как разные цвета: от красного (620-740 нм) до фиолетового (380-450 нм). Излучение с длиной волны больше 740 нм (инфракрасный) и меньше 380-400 нм (ультрафиолетовый) для человеческого глаза невидимо. В сетчатке глаза есть специальные клетки - рецепторы, отвечающие за восприятие цвета. Они имеют коническую форму, поэтому их называют колбочками. У человека три типа колбочек: одни лучше всего воспринимают свет в сине-фиолетовой области, другие - в жёлто-зелёной, третьи - в красной.

Что же определяет цвет окружающих нас вещей? Для того чтобы наш глаз увидел какой-либо предмет, нужно, чтобы свет сначала попал на этот предмет, а уже затем на сетчатку. Мы видим предметы, потому что они отражают свет, и этот отражённый свет, пройдя через зрачок и хрусталик, попадает на сетчатку. Свет, поглощённый предметом, глаз, естественно, увидеть не может. Сажа, например, поглощает почти всё излучение и кажется нам чёрной. Снег, напротив, равномерно отражает почти весь падающий на него свет и потому выглядит белым. А что будет, если солнечный свет упадёт на выкрашенную синей краской стену? От неё отразятся только синие лучи, а остальные будут поглощены. Поэтому мы и воспринимаем цвет стены как синий, ведь у поглощённых лучей просто нет шанса попасть на сетчатку глаза.

Разные предметы, в зависимости от того, из какого вещества они сделаны (или какой краской покрашены), поглощают свет по-разному. Когда мы говорим: «Мячик красный», то имеем в виду, что отражённый от его поверхности свет воздействует только на те рецепторы сетчатки глаза, которые чувствительны к красному цвету. А это значит, что краска на поверхности мячика поглощает все световые лучи, кроме красных. Предмет сам по себе не имеет никакого цвета, цвет возникает при отражении от него электромагнитных волн видимого диапазона. Если вас попросили отгадать, какого цвета бумажка лежит в запечатанном чёрном конверте, вы нисколько не погрешите против истины, если ответите: «Никакого!». И если красную поверхность осветить зелёным светом, то она покажется чёрной, потому что зелёный свет не содержит лучей, отвечающих красному цвету. Чаще всего вещество поглощает излучение в разных частях видимого спектра. Молекула хлорофилла, например, поглощает свет в красной и голубой области, а отражённые волны дают зелёный цвет. Благодаря этому мы можем любоваться зеленью лесов и трав.

Почему одни вещества поглощают зелёный свет, а другие - красный? Это определяется структурой молекул, из которых вещество состоит. Взаимодействие вещества со световым излучением происходит таким образом, что за один приём одна молекула «заглатывает» только одну порцию излучения, иначе говоря, один квант света или фотон (вот нам и пригодилось представление о свете как о потоке частиц!). Энергия фотона напрямую связана с частотой излучения (чем выше энергия - тем больше частота). Поглотив фотон, молекула переходит на более высокий энергетический уровень. Энергия молекулы повышается не плавно, а скачком. Поэтому молекула поглощает не любые электромагнитные волны, а только те, которые подходят ей по величине «порции».

Вот и получается, что ни один предмет не окрашен сам по себе. Цвет возникает из выборочного поглощения веществом видимого света. А поскольку способных к поглощению веществ - и природных, и созданных химиками - в нашем мире великое множество, мир под Солнцем расцвечен яркими красками.

Частота колебаний ν, длина волны света λ и скорость света c связаны между собой простой формулой:

Cкорость света в вакууме постоянна (300млнм/с).

Длину волны света принято измерять в нанометрах.

1 нанометр (нм) - единица измерения длины, равная одной миллиардной доле метра (10 -9 м).

В одном миллиметре содержится миллион нанометров.

Частоту колебаний измеряют в герцах (Гц). 1 Гц - это одно колебание в секунду.

Цвета предметов . Почему лист бумаги мы видим белым, а листья растений зелеными? Почему предметы имеют различный цвет?

Цвет любого тела определяется его веществом, строением, внешними условиями и процессами, протекающими в нем. Этими разнообразными параметрами задают способность тела поглощать падающие на него лучи одного цвета (цвет определяется частотой или длиной волны света) и отражать лучи другого цвета.

Те лучи, которые отражаются, попадают в глаз человека и определяют цветовое восприятие.

Лист бумаги кажется белым, потому что он отражает белый свет. А так как белый свет состоит из фиолетового, синего, голубого, зеленого, желтого, оранжевого и красного, то белый предмет должен отражать все эти цвета.

Поэтому если на белую бумагу падает только красный свет, то бумага его отражает, и мы видим ее красного цвета.

Точно так же, если на белый предмет падает только зеленый свет, то предмет должен отражать зеленый свет и казаться зеленым.

Если бумагу покасить красной краской, изменится свойство поглощения света бумагой - теперь отражаться будут только красные лучи, в все остальные будут поглощаться краской. Теперь бумага будет казаться красной.

Листья деревьев, трава кажутся нам зелеными, потому что хлорофилл, содержащийся в них, поглощает красные, оранжевые, синие и фиолетовые цвета. В результате отражается от растений середина солнечного спектра - зеленый цвет.

Опыт подтверждает предположение, что цвет предмета есть не что иное, как цвет света, отраженного предметом.

Что будет, если красную книгу осветить зеленым светом?

Сначала предполагали, что зеленый свет книга должна превратить в красный: при освещении красной книги только одним зеленым светом этот зеленый свет должен превратиться в красный и отразиться так, что книга должна казаться красной.

Это противоречит эксперименту: вместо того чтобы казаться красной, в этом случае книга кажется черной.

Поскольку красная книга не превращает зеленый цвет в красный и не отражает зеленого света, красная книга должна поглощать зеленый свет, так что никакой свет не будет отражен.

Очевидно, что предмет, не отражающий никакого света, кажется черным. Далее, когда белый свет освещает красную книгу, книга должна отражать только красный свет и поглощать все другие цвета.

В действительности, красный предмет отражает немного оранжевый и немного фиолетовый цвета, потому что применяемые при производстве красных предметов краски никогда не бывают совершенно чистыми.

Точно так же зеленая книга будет отражать главным образом зеленый свет и поглощать все другие цвета, а голубая книга будет отражать главным образом голубой и поглощать все другие цвета.

Напомним, что красный, зеленый и голубой - первичные цвета . (О первичных и дополнительных цветах). С другой стороны, поскольку желтый свет состоит из смеси красного и зеленого, желтая книга должна отражать как красный, так и зеленый свет.

В заключение повторим, что цвет тела зависит от его способности по-разному поглощать, отражать и пропускать (если тело прозрачное) свет различных цветов.

Некоторые вещества, например прозрачное стекло и лед, не поглощают никакого цвета из состава белого света. Свет проходит сквозь оба эти вещества, и лишь небольшое количество света отражается от их поверхностей. Поэтому, оба эти вещества кажутся почти столь же прозрачными, что и сам воздух.

С другой стороны, снег и мыльная пена кажутся белыми. Далее, пена некоторых напитков, например пива, может казаться белой, несмотря на то, что жидкость, содержащая воздух в пузырьках, может иметь другой цвет.

По-видимому, эта пена бела потому, что пузырьки отражают свет от своих поверхностей так, что свет не проникает достаточно глубоко в каждый из них, чтобы быть поглощенным. Вследствие отражения от поверхностей мыльная пена и снег кажутся белыми, а не бесцветными, как лед и стекло.

Светофильтры

Если пропустить белый свет через обычное бесцветное прозрачное оконное стекло, то белый свет пройдет сквозь него. Если стекло красное, то свет красного конца спектра пройдет насквозь, а другие цвета будут поглощены или отфильтрованы .

Точно так же зеленое стекло или какой-нибудь другой зеленый светофильтр пропускает главным образом зеленую часть спектра, а голубой светофильтр пропускает главным образом голубой свет или голубую часть спектра.

Если приложить друг к другу два светофильтра различных цветов, то пройдут только те цвета, которые пропускаются обоими светофильтрами. Два светофильтра-красный и зеленый-при сложении их практически не пропустят никакого света.

Таким образом, в фотографии и цветной печати, применяя светофильтры, можно создавать желаемые цвета.

Театральные эффекты, создаваемые светом

Многие любопытные эффекты, которые мы наблюдаем на театральной сцене, являются простым применением тех принципов, с которыми мы только что познакомились.

Например, можно заставить почти совершенно исчезнуть фигуру в красном, находящуюся на черном фоне, если переключить свет с белого на соответствующий оттенок зеленого.

Красный цвет поглощает зеленый, так что ничего не отражается, и, следовательно, фигура кажется черной и сливается с фоном.

Лица, раскрашенные красной жирной краской или покрытые красными румянами, кажутся естественными в свете красного прожектора, но кажутся черными при освещении зеленым прожектором. Красный цвет поглотит зеленый, так что ничего не будет отражено.

Точно так же красные губы кажутся черными в зеленом или голубом свете танцевального зала.

Желтый костюм превратится в ярко-красный в малиновом свете. Малиновый костюм покажется голубым в лучах голубовато-зеленого прожектора.

Изучив поглощающие свойства различных красок, можно добиться множества различных других цветовых эффектов.

В сети снова разгорелись споры о цвете атрибута одежды. Теперь причиной разногласий стал кроссовок. Часть считают кроссовки серо-голубыми, часть бело-розовыми. На какой стороне вы?

“На самом деле кроссовки оказались розовыми”, – говорится в интернете.

В целом, этот феномен учёные объяснили ещё в 2015 году, когда по интернету гуляло чёрно-синее или золотисто-белое платье.

В четверг, 26 февраля 2015 года, пользовательница Tumblr выложила в Сеть снимок платья. Девушка спрашивала своих друзей, какие цвета они видят на фотографии - белый и золотой или синий с чёрным. Вопрос кажется очень простым, но именно этот интернет-пост разделил всех пользователей Всемирной паутины на два лагеря. На самом деле, платье на фото сине-чёрное.

Одни учёные объяснили различность мнений тем, что всё зависит от “дневного” или “ночного” восприятия. По их словам, система цветовосприятия выработалась у человека в процессе эволюции.

“У нас развито дневное зрение, при котором мы различаем все элементы окружающего мира, включая цвет. Свет входит в глаз через хрусталик, попадая на сетчатку в задней части глаза. Волны разной длины по-разному активизируют нейронные связи в зрительной коре, которая переводит сигналы в изображения. Ночное зрение позволяет нам видеть контуры и движение объектов, но их цветовая гамма теряется. Однако и при дневном свете цветовосприятие не всегда бывает однозначным: при различном освещении цветовая гамма предмета воспринимается по-разному, и мозг это тоже учитывает. Один и тот же цвет на рассвете может казаться нам розово-красным, днем - бело-голубым, а на закате - красным. Мозг принимает решение о «реальности» цвета, в каждом случае делая поправку на сопутствующие факторы”, – заметили в исследователи и пояснили, что именно этим объясняется разница в восприятии одного и того же изображения разными людьми.

Те, кто принимает свет на фоне за солнечный, решают, что платье находится в тени, поэтому его светлые участки, очевидно, голубые. Кому-то при том же ярком освещении привычнее увидеть белизну платья. Это - наиболее распространенная версия. Однако мозг около 30% людей вообще не учитывает свет на фоне - и в этом случае платье кажется ему синим, а золотые фрагменты тогда «становятся» черными.

Невролог из Вашингтонского университета, Джей Нитц пояснил, что свет проходит в глаз через линзу - разные длины волн соответствуют разным цветам. Свет попадает в сетчатку в задней части глаза, где пигменты активируют нейронные связи в визуальном контексте, части мозга, которая обрабатывает эти сигналы и превращает в изображение. Чрезвычайно важно, что свет, который освещает все в этом мире и по сути имеет одну длину волны, отражается от того, на что вы смотрите. Мозг самостоятельно выясняет, какого цвета свет, отразившийся от предмета, на который вы уставились, и самостоятельно выделяет нужный цвет из «настоящего» цвета объекта.

«Наша визуальная система умеет отбрасывать информацию об источнике света и выделять информацию от конкретного отражателя, - говорит Джей Нитц . - Но я изучал индивидуальные различия в видении цветов более 30 лет, и это конкретное различие - одно из самых больших на моей памяти».

Обычно эта система работает замечательно. Но это изображение каким-то образом затрагивает границу восприятия. Частично это может быть связано с тем, как настроены люди. Люди эволюционировали, чтобы видеть в дневном свете, но дневной свет меняет цвет. Эта хроматическая ось варьируется от розовато-красного рассвета, идет через сине-белый полдень, а затем уходит обратно в красноватые сумерки.

«В данном случае ваша визуальная система смотрит на эту вещь и вы пытаетесь не учитывать хроматическое смещение оси дневного света, - говорит Бевил Конвей , невролог, изучающий цвет и зрение в колледже Уэлсли.

По другой версии, причиной различного восприятия цветов является нарушение цветового зрения.

Эти нарушения можно установить с помощью таблиц Рабкина. Цветовосприятие зависит от зрительного пигмента, этот показатель чаще всего врожденный, но также может быть и приобретенный - после травмы или невритов.

Также, по мнению психологов, на восприятие цвета влияют условия жизни, состояние человека в данный момент, профессиональная подготовка и общее состояние органов зрения.

Ещё одно интересное объяснение:

Оптические иллюзии

Оптические иллюзии часто поражают человеческое воображение, но лишь немногие из них способны заставить людей столь яростно спорить друг с другом об увиденном. К примеру, многие помнят gif-изображение девушки, вращающейся вокруг своей оси: кто-то видит, что она вращается по часовой стрелке, а кто-то - что против. Авторы этого трюка сообщают, что люди с правосторонним мышлением видят, что девушка вращается по часовой стрелке, а с левосторонним - что наоборот. Так от чего же зависит восприятие цветов платья или кроссовка?

Для ответа на этот вопрос учёные просят вспомнить оптическую иллюзию с тенью на шахматной доске: “белая” и “чёрная” клетки на самом деле оказываются одного и того же цвета, хотя наш мозг, знакомый с понятиями “тень” и “шахматная доска” осознаёт, что цвета клеток должны быть разными. Дело в том, что мы думаем, что объекты, находящиеся в тени, на самом деле светлее, чем кажутся, хотя в реальности это может быть далеко не так.

Аналогичная ситуация происходит с двумя цветными изображениями кубика Рубика. Две одинаковые фигуры изображены рядом друг с другом, но одна из них просматривается через синий фильтр, а другая - через жёлтый. Так, человек видит один квадратик на верхней стороне кубика синим, а другой - жёлтым, тогда как оба они, на самом деле, являются серыми.

“Всё это происходит в силу того, что наш мозг на бессознательном уровне научился учитывать важность влияния источника света”, - объясняет доктор Эрин Годдард (Erin Goddard), когнитивный психолог из Университета Маккуори в Австралии.

Доктор Годдард предлагает участникам спора представить, что они держат в руках лист белой бумаги из офисного принтера. На улице, в тёмном баре, под искусственным освещением у себя дома или даже в лаборатории с холодным светом человек понимает, что лист белый, какого цвета бы он ни казался. Так, можно сказать, человек “делает скидку” на источник света.

Точно то же происходит и с оптическим иллюзиями, объясняют учёные. Глядя на серый квадратик в синем “освещении”, мы думаем, что он жёлтый, а рассматривая точной такой же серый квадратик в жёлтом фильтре, мы догадываемся, что он должен быть синим.

Главное, что нужно понимать, рассматривая кружевное платье, это то, что мы делаем “скидку” на освещение. Однако в отличие от предыдущих примеров, у данного снимка есть свои особенности, которые заставляют разных людей видеть платье в разных цветах. Прежде всего, следует понять, что цветовая композиция фотографии представляет собой очень сложный “коктейль”.

“Если вы посмотрите на значения чёрно-золотого участка платья в палитре RGB, то они окажутся жёлто-охрово-коричневыми. Остальные полосы платья в той же палитре оказываются светло-голубыми с фиолетовыми оттенками”, - говорит профессор Барт Андерсон (Bart Anderson) из Университета Сиднея, который исследует проблемы визуального восприятия у людей.

Другая особенность, которую учёные считают ключом к проблеме, заключается в том, что по снимку невозможно определить, при каком источнике света было сфотографировано платье. Как поясняет доктор Годдард, на снимке не видно, находится ли платье в тени или на свету, в помещении при искусственном освещении или же на улице при дневном свете и соответствующих тенях.

“В дополнение к тому факту, что тени заставляют вещи казаться более тёмными, они имеют ещё одну особенность. Прямой солнечный свет представляет собой желтоватый фильтр, который, в свою очередь, заставляет нас видеть вещи более синими - как в иллюзии с кубиком Рубика. Художники знают об этом, и добавляют синюю краску к теням, чтобы сделать их более убедительными”, - поясняет доктор Годдард.

Таким образом, оказавшись без подсказки об источнике света, люди начинают домысливать, в каких условиях был сделан снимок платья. Те, кто подсознательно считают, что фотография была сделана в условиях естественного солнечного освещения с его тенями, видят платье бело-золотым, а те, кто догадываются о том, что платье сфотографировали при искусственном освещении в помещении без окон, уверены, что платье сине-чёрное.

Так или иначе, случайно сделанный снимок платья, является крайне интересным и даже из ряда вон выходящим примером оптической иллюзии. Доктор Джей Нейтц (Jay Neitz) из Вашингтонского университета, который одним из первых взялся расследовать феномен, заявил, что он уже тридцать лет исследует индивидуальные различия в цветовом восприятии, но впервые столкнулся со столь мощным примером в своей практике.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Просмотры: 2 311

Страсть к цвету

Восприятие цвета. Физика

Около 80% всей входящей информации мы получаем визуально
Мы познаем окружающий мир на 78% благодаря зрению, на 13% - слуху, на 3% - тактильным ощущениям, на 3% - обонянию и на 3% - вкусовым рецепторам.
Мы запоминаем 40% увиденного и только 20% услышанного*
*Источник: R. Bleckwenn & B. Schwarze. Учебник дизайна (2004)

Физика цвета. Цвет мы видим только благодаря тому, что наши глаза способны регистрировать электромагнитное излучение в оптическом его диапазоне. А электромагнитное излучение это и радиоволны и гамма излучение и рентгеновское излучение, терагерцевое, ультрафиолетовое, инфракрасное.

Цвет - качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего
физиологического зрительного ощущения и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов.
Восприятие цвета определяется индивидуальностью человека, а также спектральным составом, цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света,
а также несветящимися объектами. Очень важны такие явления, как метамерия, индивидуальные наследственные особенности человеческого глаза
(степень экспрессии полиморфных зрительных пигментов) и психики.
Говоря простым языком цвет - это ощущение, которое получает человек при попадании ему в глаз световых лучей.
Одни и те же световые воздействия могут вызвать разные ощущения у разных людей. И для каждого из них цвет будет разным.
Отсюда следует что споры "какой цвет на самом деле" бессмысленны, поскольку для каждого наблюдателя истинный цвет - тот, который видит он сам

Зрение дает нам информации об окружающей действительности больше, чем другие органы чувств: самый большой поток информации в единицу времени мы получаем именно глазами.

Отраженные от объектов лучи попадают через зрачок на сетчатку, которая представляет собой прозрачный шарообразный экран толщиной 0.1 - 0.5 мм, на который проецируется окружающий мир. Сетчатка содержит 2 типа фоточувствительных клеток: палочки и колбочки.

Цвет происходит из света
Чтобы видеть цвета, необходим источник света. В сумерках мир теряет свою цветность. Там, где нет света, возникновение цвета невозможно.

Учитывая огромное, многомиллионное количество цветов и их оттенков, колористу нужно обладать глубокими, полноценными знаниями о цветовосприятии и происхождении цвета.
Все цвета представляют собой часть луча света – электромагнитных волн, исходящих от солнца.
Эти волны являются частью спектра электромагнитного излучения, в который входят гамма-излучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, оптическое излучение (свет), инфракрасное излучение, электромагнитное терагерцевое излучение,
электромагнитные микро- и радиоволны. Оптическое излучение – это та часть электромагнитного излучения, которую способны воспринимать наши глазные сенсоры. Мозг обрабатывает полученные от глазных сенсоров сигналы и интерпретирует их в цвет и форму.

Видимое излучение (оптическое)
Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение составляет так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова.
Выделение такой области обусловлено не только близостью соответствующих участков спектра, но и сходством приборов, применяющихся для её исследования и разработанных исторически главным образом при изучении видимого света (линзы и зеркала для фокусирования излучения, призмы, дифракционные решётки, интерференционные приборы для исследования спектрального состава излучения и пр.).
Частоты волн оптической области спектра уже сравнимы с собственными частотами атомов и молекул, а их длины - с молекулярными размерами и межмолекулярными расстояниями. Благодаря этому в этой области становятся существенными явления, обусловленные атомистическим строением вещества.
По этой же причине, наряду с волновыми, проявляются и квантовые свойства света.

Самым известным источником оптического излучения является Солнце. Его поверхность (фотосфера) нагрета до температуры 6000 градусов по Кельвину и светит ярко-белым светом (максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной» области 550 нм, где находится и максимум чувствительности глаза).
Именно потому, что мы родились возле такойзвезды, этот участок спектра электромагнитного излучения непосредственно воспринимается нашими органами чувств.
Излучение оптического диапазона возникает, в частности, при нагревании тел (инфракрасное излучение называют также тепловым) из-за теплового движения атомов и молекул.
Чем сильнее нагрето тело, тем выше частота, на которой находится максимум спектра его излучения (см.: Закон смещения Вина). При определённом нагревании тело начинает светиться в видимом диапазоне (каление), сначала красным цветом, потом жёлтым и так далее. И наоборот, излучение оптического спектра оказывает на тела тепловое воздействие (см.: Болометрия).
Оптическое излучение может создаваться и регистрироваться в химических и биологических реакциях.
Одна из известнейших химических реакций, являющихся приёмником оптического излучения, используется в фотографии.
Источником энергии для большинства живых существ на Земле является фотосинтез - биологическая реакция, протекающая в растениях под действием оптического излучения Солнца.

Цвет играет огромную роль в жизни обычного человека. Жизнь колориста посвящена цвету.

Заметно, что цвета спектра, начинаясь с красного и проходя через оттенки противоположные, контрастные красному (зелёный, циан), затем переходят в фиолетовый цвет, снова приближающийся к красному. Такая близость видимого восприятия фиолетового и красного цветов связана с тем, что частоты, соответствующие фиолетовому спектру, приближаются к частотам, превышающим частоты красного ровно в два раза.
Но сами эти последние указанные частоты находятся уже вне видимого спектра, поэтому мы не видим перехода от фиолетового снова к красному цвету, как это происходит в цветовом круге, в который включены неспектральные цвета, и где присутствует переход между красным и фиолетовым через пурпурные оттенки.

При прохождении луча света через призму различные по длине волны, его составляющие, преломляются под разными углами. В результате мы можем наблюдать спектр света. Этот феномен очень похож на феномен радуги.

Следует различать солнечный свет и свет, исходящий от искусственных источников освещения. Только солнечный свет можно считать чистым светом.
Все остальные искусственные источники освещения будут влиять на восприятие цвета. Например, лампы накаливания являются источниками теплого (желтого) света.
Флуоресцентные лампы, чаще всего, дают холодный (синий) свет. Для корректной диагностики цвета необходим дневной свет или же источник освещения, максимально к нему приближенный.
Только солнечный свет можно считать чистым светом. Все остальные искусственные источники освещения будут влиять на восприятие цвета.

Многообразие цветов: Цветовосприятие основывается на способности различать изменения в направлении тона, светлоте/яркости и насыщенности цвета в оптическом диапазоне с длинами волн от 750 нм (красный) до 400 нм (фиолетовый).
Изучив физиологию восприятия цвета, мы можем лучше понять, как формируется цвет, и использовать эти знания на практике.

Мы воспринимаем все многообразие цветов только при наличии и нормальном функционировании всех конусных сенсоров.
Мы способны различать тысячи различных направлений тона. Точное количество зависит от способности глазных сенсоров улавливать и различать световые волны. Эти способности можно развивать тренировками и упражнениями.
Цифры, приведенные ниже, звучат невероятно, но это реальные способности здорового и хорошо подготовленного глаза:
Мы можем различать около 200 чистых цветов. Меняя их насыщенность, мы получаем приблизительно по 500 вариаций каждого цвета. Меняя их светлоту, получаем еще по 200 нюансов каждой вариации.
Хорошо подготовленный человеческий глаз способен различать до 20 миллионов цветовых нюансов!
Цвет субъективен, поскольку мы все воспринимаем его по-разному. Хотя, пока наши глаза здоровы, эти отличия незначительны.

Мы можем различать 200 чистых цветов
Меняя насыщенность и светлоту этих цветов, мы можем различать до 20 миллионов оттенков!

“You only see what you know. You only know what you see.”
«Вы видите только ведомое. Вы ведаете только видимое ».
Марсель Пруст (французский романист), 1871-1922.

Восприятие нюансов одного цвета не одинаково для разных цветов. Тоньше всего мы воспринимаем изменения в зеленом спектре - достаточно изменения длины волны всего на 1 нм, чтобы мы могли увидеть отличие. В красном и синем спектрах необходимо изменение длины волны на 3-6 нм, чтобы отличие стало заметно для глаза. Возможно, отличие в более тонком восприятии зеленого спектра было связано с необходимостью отличать съедобное от несъедобного во времена зарождения нашего вида (профессор, доктор археологии, Герман Крастел BVA).

Цветные картинки, возникающие в нашем сознании, – это кооперация глазных сенсоров и мозга. Мы «ощущаем» цвета, когда конические сенсоры, находящиеся в сетчатке глаза, генерируют сигналы под воздействием попадающих на них волн определенной длины и передают эти сигналы в мозг. Поскольку в цветовосприятии задействованы не только глазные сенсоры, но и мозг, то в результате мы не только видим цвет, но и получаем на него определенный эмоциональный отклик.

Наше уникальное цветоощущение никоим образом не меняет наш эмоциональный отклик на определенные цвета., отмечают ученые. Независимо от того, каков для человека голубой цвет, он всегда становится немного более спокойным и расслабленным, смотря на небо. Короткие волны голубого и синего цветов успокаивают человека, тогда как длинные волны (красный, оранжевый, желтый) наоборот – придают активности и живости человеку.
Эта система реакции на цвета присуща каждому живому организму на Земле – от млекопитающих до одноклеточных (например, одноклеточные «предпочитают» обрабатывать рассеянный свет желтого цвета в процессе фотосинтеза). Считается, что данная взаимосвязь цвета и нашего самочувствия, настроения обуславливается дневным/ночным циклом существования. Например, на рассвете все окрашено в теплые и яркие цвета – оранжевый, желтый – это сигнал каждому, даже самому маленькому существу, что начался новый день и пора приниматься за дела. Ночью и в полдень, когда течение жизни замедляется, вокруг доминируют синие и фиолетовые оттенки.
В своих исследованиях Джей Нейц и его коллеги из Университета штата Вашингтон отметили, что изменение цвета рассеянного света может изменить суточный цикл рыб, в то время как изменение интенсивности этого света не имеет решающего влияния. На этом эксперименте и базируется предположение ученых, что именно благодаря доминированию синего цвета в ночной атмосфере (а не просто темнота), живые существа чувствуют усталость и желание спать.
Но наши реакции не зависят от цветочувствительных клеток сетчатки. В 1998 году ученые обнаружили совершенно отдельный набор цветовых рецепторов – меланопсинов – в человеческом глазу. Эти рецепторы определяют количество синего и желтого цветов в окружающем нас пространстве и отправляют эту информацию в участки мозга, отвечающие за регулирование эмоций и циркадного ритма. Ученые считают, что меланопсины – очень древняя структура, отвечавшая за оценку количества цветов еще в незапамятные времена.
«Именно благодаря этой системе, наше настроение и активность поднимаются, когда вокруг преобладают оранжевый, красный или желтый цвета», - считает Нейц. «Но наши индивидуальные особенности восприятия различных цветов – это совсем другие структуры – синие, зеленые и красные колбочки. Поэтому, тот факт, что у нас одинаковые эмоциональные и физические реакции на одни и те же цвета не может подтвердить, что все люди видят цвета одинаково».
Люди, которые в силу некоторых обстоятельств имеют нарушения в цветовосприятии, часто не могут видеть красный, желтый или синий цвет, но, тем не менее, их эмоциональные реакции не разнятся с общепринятыми. Для вас небо всегда голубое и оно всегда дарит ощущение умиротворенности, даже если для кого-то ваш «голубой» является «красным» цветом.

Три характеристики цвета.

Насыщенность – степень отличия хроматического цвета от равного ему по светлоте ахроматического, «глубина» цвета. Два оттенка одного тона могут различаться степенью блёклости. При уменьшении насыщенности каждый хроматический цвет приближается к серому.

Цветовой тон - характеристика цвета, отвечающая за его положение в спектре: любой хроматический цвет может быть отнесён к какому-либо определённому спектральному цвету. Оттенки, имеющие одно и то же положение в спектре (но различающиеся, например, насыщенностью и яркостью), принадлежат к одному и тому же тону. При изменении тона, к примеру, синего цвета в зеленую сторону спектра он сменяется голубым, в обратную - фиолетовым.
Иногда изменение цветового тона соотносят с «теплотой» цвета. Так, красные, оранжевые и жёлтые оттенки, как соответствующие огню и вызывающие соответствующие психофизиологические реакции, называют тёплыми тонами, голубые, синие и фиолетовые, как цвет воды и льда - холодными. Следует учесть, что восприятие «теплоты» цвета зависит как от субъективных психических и физиологических факторов (индивидуальные предпочтения, состояние наблюдателя, адаптация и др.), так и от объективных (наличие цветового фона и др.). Следует отличать физическую характеристику некоторых источников света - цветовую температуру от субъективного ощущения «теплоты» соответственного цвета. Цвет теплового излучения при повышении температуры проходит по «тёплым оттенкам» от красного через жёлтый к белому, но максимальную цветовую температуру имеет цвет циан.

Человеческий глаз – это орган, дающий нам возможность видеть окружающий мир.
Зрение даёт нам информации об окружающей действительности больше, чем другие органы чувств: самый большой поток информации в единицу времени мы получаем именно глазами.

Каждое новое утро мы просыпаемся и открываем глаза - наша деятельность не возможна без зрения.
Зрению мы доверяем больше всего и его больше всего используем для получения опыта («не поверю, пока сам не увижу!»).
Мы говорим «с широко открытыми глазами», когда открываем разум навстречу чему-то новому.
Глаза используются нами постоянно. Они позволяют нам воспринимать формы и размеры объектов.
И, что самое главное для колориста, они позволяют нам видеть цвет.
Глаз является очень сложным по своему строению органом. Для нас важно понять, как мы видим цвет и как воспринимаем полученные оттенки на волосах.
Восприятие глаза основывается на светочувствительном внутреннем слое глаза, именуемом сетчаткой.
Отражённые от объектов лучи попадают через зрачок на сетчатку, которая представляет собой прозрачный шарообразный экран толщиной 0.1 - 0.5 мм, на который проецируется окружающий мир. Сетчатка содержит 2 типа фоточувствительных клеток: палочки и колбочки.
Эти клетки являются своего рода датчиками, которые реагируют на падающий свет, преобразовывая его энергию в сигналы, передаваемые в мозг. Мозг переводит эти сигналы в образы, которые мы «видим».

Человеческий глаз представляет из себя сложную систему, главной целью которой является наиболее точное восприятие, первоначальная обработка и передача информации, содержащейся в электромагнитном излучении видимого света. Все отдельные части глаза, а также клетки, их составляющие, служат максимально полному выполнению этой цели.
Глаз - это сложная оптическая система. Световые лучи попадают от окружающих предметов в глаз через роговицу. Роговица в оптическом смысле - это сильная собирающая линза, которая фокусирует расходящиеся в разные стороны световые лучи. Причём оптическая сила роговицы в норме не меняется и дает всегда постоянную степень преломления. Склера является непрозрачной наружной оболочкой глаза, соответственно, она не принимает участия в проведении света внутрь глаза.
Преломившись на передней и задней поверхности роговицы, световые лучи проходят беспрепятственно через прозрачную жидкость, заполняющую переднюю камеру, вплоть до радужки. Зрачок, круглое отверстие в радужке, позволяет центрально расположенным лучам продолжить свое путешествие внутрь глаза. Более периферийно оказавшиеся лучи задерживаются пигментным слоем радужной оболочки. Таким образом, зрачок не только регулирует величину светового потока на сетчатку, что важно для приспособления к разным уровням освещённости, но и отсеивает боковые, случайные, вызывающие искажения лучи. Далее свет преломляется хрусталиком. Хрусталик тоже линза, как и роговица. Его принципиальное отличие в том, что у людей до 40 лет хрусталик способен менять свою оптическую силу - феномен, называемый аккомодацией. Таким образом, хрусталик производит более точную до фокусировку. За хрусталиком расположено стекловидное тело, которое распространяется вплоть до сетчатки и заполняет собой большой объем глазного яблока.
Лучи света, сфокусированные оптической системой глаза, попадают в конечном итоге на сетчатку. Сетчатка служит своего рода шарообразным экраном, на который проецируется окружающий мир. Из школьного курса физики мы знаем, что собирательная линза дает перевёрнутое изображение предмета. Роговица и хрусталик - это две собирательные линзы, и изображение, проецируемое на сетчатку, также перевёрнутое. Другими словами, небо проецируется на нижнюю половину сетчатки, море - на верхнюю, а корабль, на который мы смотрим, отображается на макуле. Макула, центральная часть сетчатки, отвечает за высокую остроту зрения. Другие части сетчатки не позволят нам ни читать, ни наслаждаться работой на компьютере. Только в макуле созданы все условия для восприятия мелких деталей предметов.
В сетчатке оптическая информация воспринимается светочувствительными нервными клетками, кодируется в последовательность электрических импульсов и передается по зрительному нерву в головной мозг для окончательной обработки и сознательного восприятия.

Конусные сенсоры (0,006 мм в диаметре) способны различать малейшие детали, соответственно активными они становятся при интенсивном дневном или искусственном освещении. Они гораздо лучше, чем палочки, воспринимают быстрые движения и дают высокое визуальное разрешение. Но их восприятие снижается при уменьшении интенсивности света.

Самая высокая концентрация колбочек находится в середине сетчатки, в точке называемой центральной ямкой. Здесь концентрация колбочек достигает 147,000 на квадратный миллиметр, обеспечивая максимальное визуальное разрешение картинки.
Чем ближе к краям сетчатки, тем ниже концентрация конусных сенсоров (колбочек) и тем выше концентрация цилиндрических сенсоров (палочек), отвечающих за сумеречное и периферийное зрение. В центральной ямке палочки отсутствуют, что объясняет нам, почему ночью мы лучше видим тусклые звезды, когда смотрим на точку рядом с ними, а не на них самих.

Существует 3 типа конусных сенсоров (колбочек), каждый из которых отвечает за восприятие одного цвета:
Чувствительный к красному (750 нм)
Чувствительный к зеленому (540 нм)
Чувствительный к синему (440 нм)
Функции колбочек: Восприятие в условиях интенсивной освещенности (дневное зрение)
Восприятие цветов и мелких деталей. Количество колбочек в человеческом глазе: 6-7 миллионов

Эти 3 типа колбочек позволяют нам видеть все многообразие цветов окружающего мира. Поскольку все остальные цвета являются результатом сочетания сигналов, поступающих от этих 3 видов колбочек.

Например: Если объект выглядит желтым – это означает, что отраженные от него лучи стимулируют чувствительные к красному и чувствительные к зеленому колбочки. Если цвет объекта оранжево-желтый – это означает, что чувствительные к красному колбочки были простимулированы сильнее, а чувствительные к зеленому – слабее.
Белый мы воспринимаем в тех случаях, когда все три типа колбочек простимулированы одновременно в равной интенсивности. Такое трехцветное зрение описывается в теории Юнга-Гельмгольца.
Теория Юнга-Гельмгольца объясняет восприятие цвета только на уровне колбочек сетчатки, не раскрывая все феномены цветоощущения, такие как цветовой контраст, цветовая память, цветовые последовательные образы, константность цвета и др., а также некоторые нарушения цветового зрения, например, цветовую агнозию.

Ощущение цвета зависит от комплекса физиологических, психологических и культурно-социальных факторов. Существует т.н. цветоведение - анализ процесса восприятия и различения цвета на основе систематизированных сведений из физики, физиологии и психологии. Носители разных культур по-разному воспринимают цвет объектов. В зависимости от важности тех или иных цветов и оттенков в обыденной жизни народа, некоторые из них могут иметь большее или меньшее отражение вязыке. Способность цветораспознавания имеет динамику в зависимости от возраста человека. Сочетания цветов воспринимаются гармоничными (гармонирующими) либо нет.

Тренировка цветовосприятия.

Изучение теорие цвета и тренировка цветовосприятия важны в любой профессии работающей с цветом.
Глаза и разум нужно тренировать для постижения всех тонкостей цвета, также как тренируются и оттачиваются навыки стрижки или иностранные языки: повторение и практика.

Эксперимент 1: Выполняйте упражнение ночью. Выключите свет в комнате – вся комната мгновенно погрузится во мрак, вы ничего не будете видеть. Через несколько секунд глаза привыкнут к низкой освещенности и начнут все четче выявлять контрасты.
Эксперимент 2: Положите перед собой два чистых белых листа бумаги. На середину одного из них положите квадратик красной бумаги. В середине красного квадратика нарисуйте маленький крестик и в течение нескольких минут смотрите на него, не отрывая взора. Затем переведите взгляд на чистый белый лист бумаги. Почти сразу вы увидите на нем образ красного квадратика. Только цвет у него будет другой - голубовато-зеленый. Через несколько секунд он начнет бледнеть и вскоре исчезнет. Почему это происходит? Когда глаза были сфокусированы на красном квадрате, интенсивно возбуждался соответствующий этому цвету тип колбочек. При переводе взгляда на белый лист интенсивность восприятия этих колбочек резко падает и более активными становятся два других типа колбочек – зелено- и синечувствительных.

Многих интересует вопрос о том, почему тот или иной предмет имеет определённые цвета, или вообще, почему мир цветной? При этом в освещении мы видим всё в различных цветах, а при его отсутствии мир становиться чёрно белым. На этот счёт существует несколько теорий, каждая из которых имеет право на существование. Но всё же, большинство учёных сходны в том, что такого понятия как цвет нет вовсе. Нас окружают электромагнитные волны, каждая из которых имеет определённую длину. Каждый вид электромагнитной волны воздействует на наш глаз возбуждающе, и те ощущения, которые при этом возникают, порождают нашим зрением некие «воображаемые цвета».

Большинство из вышесказанного уже получило научное доказательство. Так, точно установлено, что сетчатка нашего глаза имеет три типа специальных рецепторов – колбочек. Каждый тип таких рецепторов настроен на восприятие определённого типа участка спектра (существует три основных участка: синий, красный и зелёный). Из указанных трёх цветов путём сочетаний можно получить все существующие оттенки в мире. Это вполне обычно для нашего зрения, которое является трихроматическим цветным.

Наш глаз способен улавливать только видимый диапазон спектра, то есть, только часть электромагнитных колебаний. Так, чтобы появился синий цвет, на сетчатку должны попадать электромагнитные волны, длина которых равна 440 нанометров, для красного цвета – 570 нанометров, а зелёного – 535 нанометров. Нетрудно заметить, что у красного и зелёного цвета очень близкие диапазоны волн, что приводит к тому, что некоторые люди с нарушением в строении сетчатки, не могут различать именно эти два цвета.

Но как происходит смешение этих цветов и получение уникальных оттенков? Этим свойством наградила нас природа. Это происходит автоматически, причём мы не сможем увидеть, как происходит смешение, или из каких цветов состоит тот или иной оттенок. Рецепторы в сетчатке воспринимают спектры, и посылают сигналы в мозг, который и завершает процесс переработки и выдаёт тот или иной цвет. Именно благодаря мозгу мы получаем чёткие очертания предметов, их цветовые детали. Такое свойство взяли на вооружение художники, которые подобно колбочкам смешивают основные цвета, получая всевозможные оттенки для своих произведений.

Почему же ночью мы всё видим в чёрно белых тонах? Всему виной свет, без которого мы не сможем увидеть абсолютно ничего. Рецепторы – колбочки, о которых рассказывалось выше, и которые собственно и отвечают за цветное зрение, имеют очень низкую светочувствительность, и при низком освещении, они просто «не работают».