Цвет и его свойства

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный педагогический университет»

Институт музыкального и художественного образования

Кафедра художественного образования

«Цвет и его свойства»

реферат

Выполнила:

Сакерина Екатерина Владимировна

Студентка 2 курса, Д-21 группы

Дневного отделения

Профиль «Дизайн и компьютерная

графика»

Проверила:

Фадеева И.В.

Екатеринбург,

2011-2012 учебный год

        СОДЕРЖАНИЕ:

               Главы:

1. Цвет и объекты, изучаемые теорией цвета………….. …...3-5

2. Природа цветового ощущения…………………………… …...5-7

3. Общие сведения о зрительном аппарате. ………………...7-11

4. Световая и спектральная чувствительность глаза. .11-13

5. Субъективные характеристики цвета. …………………..13-15

6. Принцыпы измерения цвета. ……………………………………..15

7. Законы Грасмана. …………………………………………………15-16

                  СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................…………………………………………..17

1. Цвет и объекты, изучаемые теорией цвета.

               В 1676 году сэр Исаак Ньютон с помощью трёхгранной призмы разложил белый солнечный свет на цветовой спектр. Подобный спектр содержал все цвета за исклю­чением пурпурного. Ньютон ставил свой опыт следующим образом (рис. 1):

солнечный свет пропускался через узкую щель и падал на призму. В призме луч белого цвета расслаивался на отдельные спектральные цвета. Разложенный таким об­разом он направлялся затем на экран, где возникало изображение спектра. Непрерывная цветная лента на­чиналась с красного цвета и через оранжевый, жёлтый, зелёный, синий кончалась фиолетовым. Если это изоб­ражение затем пропускалось через собирающую линзу, то соединение всех цветов вновь давало белый цвет. Эти цвета получаются из солнечного луча с помощью преломления. Существуют и другие физические пути образования цвета, например, связанные с процессами интерференции, дифракции, поляризации и флуорес­ценции.

              Если мы разделим спектр на две части, например - на красно-оранжево-жёлтую и зелёно-сине-фиолетовую, и соберём каждую из этих групп специальной линзой, то в результате получим два смешанных цвета, смесь которых в свою очередь также даст нам белый цвет. Два цвета, объединение которых даёт белый цвет, назы­ваются дополнительными цветами. Если мы удалим из спектра один цвет, например, зелё­ный, и посредством линзы соберём оставшиеся цвета — красный, оранжевый, жёлтый, синий и фиолетовый, — то полученный нами смешанный цвет окажется крас­ным, то есть цветом дополнительным по отношению к удалённому нами зелёному. Если мы удалим жёлтый цвет, — то оставшиеся цвета - красный, оранжевый, зе­лёный, синий и фиолетовый — дадут нам фиолетовый цвет, то есть цвет, дополнительный к жёлтому. Каждый цвет является дополнительным по отношению к смеси всех остальных цветов спектра. В смешанном цвете мы не можем увидеть отдельные его составляющие. В этом отношении глаз отличается от музыкального уха, которое может выделить любой из звуков аккорда. Различные цвета создаются световыми волнами, которые представляют собой определённый род электро­магнитной энергии.
              Человеческий глаз может воспринимать свет только при длине волн от 400 до 700 миллимикрон.

Действие на органы зрения излучений, длины волн которых находятся в диапазоне 390-710 нм, приводит к возникновению зрительных ощущений. Эти ощущения различаются количественно и качественно. Их количественная характеристика называется светлотой, качественная – цветностью. Физические свойства излучения – мощность и длина волны –тесно связаны со свойствами возбуждаемого им ощущения. С изменением мощности изменяется светлота, а с изменением длины волны цветность.

              Первоначальное представление о светлоте и цветности можно проиллюстрировать, поместив окрашенную поверхность частично на прямой солнечный свет, а частично в тень. Обе части ее имеют одинаковую цветность, но разную светлоту. Совокупность этих характеристик обозначается термином “цвет”. По Шредингеру (1920 г. ), цвет есть свойство спектральных составов излучений, не различаемых визуально.

В связи с ролью цветовых ощущений в жизни и деятельности человека возникла наука о цвете–теория цвета, или цветоведение. Она изучает круг вопросов, связанных с оптикой и физиологией зрения, психологией восприятия цвета, а также теоретические основы и технику измерения и воспроизведения цветов.

              Так как причиной возникновения цветового ощущения является действие света, то один из разделов теории цвета– физики цвета –рассматривает свойства света, главным образом распределение светового потока по спектрам испускания и отражения, а также способы получения этих спектров, аппаратуру и приемники излучения.

              Действие излучений на глаз, причины возникновения зрительного ощущения, зрительный аппарат и его работа– содержание части, называемой физиологией цвета. Соотношения между физическими характеристиками излучения и ощущениями, вызываемыми действиями излучений, - предмет психологии цвета. Метрология цвета – раздел теории цвета, изучающий методы измерения цвета. Метрология устанавливает способы численного выражения цветов, основы их классификации, методы установления цветовых допусков.

              Закономерности, найденные физикой, физиологией, психологией и метрологией цвета, используются в теории воспроизведения цветного объекта. Она служит основой техники получения цветных изображений в полиграфии, кинематографии и телевидении.

Хотя теория цвета широко применяет достижения смежных областей знания, она пользуется собственными методами исследования, оригинальными и специфичными и поэтому является самостоятельной наукой.

    

2.      Природа цветового ощущения.

Характер цветового ощущения связан со спектральным составом действующего на глаз света и со свойствами зрительного аппарата человека.

Влияние спектрального состава следует из таблицы, в которой цвета излучений сопоставлены с занимаемыми ими спектральными интервалами.

    Фиолетовый 400-450 нм
    Синий 450-480 нм
    Голубой 480-510 нм
    Зеленый 510-565 нм
    Желтый 565-580 нм
    Оранжевый 580-620 нм
    Красный 620-700 нм

              Вместе с тем задача оценки цвета не решается простым измерением распределения энергии излучения по спектру, как можно предположить на основании таблицы. По интервалу, занимаемому излучением, цвет можно указать вполне однозначно: если тело излучает или отражает в пределах 565-580 нм, то цвет его всегда жёлтый. Однако обратное заключение верно не всегда: по известному цвету излучения невозможно уверенно указать его спектральный состав или длину волны. Например, если излучение желтое, то это не значит, что оно занимает названный интервал или его часть. Желтой выглядит и смесь монохроматических излучений, находящихся вне этого интервала: зеленого (l1 = 546 нм) с красным (l2= 700 нм) при определенных соотношениях их мощностей. В общем случае видимое тождество световых пучков не гарантирует их тождества по спектральному составу.                  Неразличимые по цвету, пучки могут иметь как одинаковый состав, так и разный. В первом случае их цвета называются изомерными, во втором– метамерными. Практика воспроизведения цветных объектов требует получения цвета, зрительно неотличимого от воспроизводимого. При этом не имеет значения, метамерны или изомерны оригинальный цвет и цвет-копия. Отсюда возникает потребность воспроизводить и измерять цвет, не зависимо от спектрального состава излучения, вызывающего данное цветовое ощущение. Для специалиста, использующего или воспроизводящего цвет, безразличен спектральный состав света, отражаемого образцом. Для него существенно, чтобы копия была действительно, например желтой, как образец, а не желто-зеленой или желто-оранжевой. Теория цветового зрения объясняет, почему участок спектра, находящийся в пределах 400 - 700 нм, оказывает световое действие и по какой причине мы видим излучения в диапазоне 400 - 450 нм фиолетовым, 450 - 480–синим и т. д. Сущность теории состоит в том, что светочувствительные нервные окончание, находящиеся в одной из оболочек глаза и называемые фоторецепторами, реагируют только на излучения видимой части спектра. Глаз содержит три группы рецепторов, из которых одна наиболее чувствительна к интервалу 400 - 500 нм, другая– 500 - 600 нм, третья –600 - 700 нм. Рецепторы реагируют на излучения в соответствии с их спектральной чувствительностью, и ощущения всех цветов возникают в результате комбинации трех реакций.

 

   3. Общие сведения о зрительном аппарате.

              Орган зрения в целом состоит из трёх отделов –периферического (собственно глаз), проводникового (зрительный нерв) и центрального (зрительная зона коры головного мозга в затылочной области). Рассмотрим в общих чертах строение глаза, опуская детали, имеющие для теории цвета второстепенное значение.

              Глазная линза – хрусталик –дает оптическое изображение наблюдаемого предмета, которое системой нервных окончаний, находящихся в одной из оболочек глаза, преобразуется в сигналы. Они по зрительному нерву передаются в затылочные доли головного мозга. В результате этого по неизвестным пока механизмам возникает зрительный образ предмета.

    На рис. 2 схематически изображен разрез глаза.

              Глаз представляет собой шарообразное тело, образованное несколькими оболочками. Внешняя, называемая белковой оболочкой или склерой, состоит из сухожилий, непрозрачна и выполняет защитную роль. Спереди она переходит в прозрачную и более выпуклую оболочку–роговую. Под склерой находится сосудистая оболочка, в которой заключены кровеносные сосуды, питающие глаз. К ней по внутренней стороне примыкает пигментный слой клеток. Клетки поглощают рассеянный свет. Пигментный слой предохраняет оптическое изображение, создаваемое глазной линзой–хрусталиком, от чрезмерного искажения рассеянным светом. Сосудистая оболочка спереди переходит в ресничное (цилиарное) тело, а затем–в радужную оболочку, содержащую пигментные клетки. Пространство между хрусталиком и роговой оболочкой заполнено так называемой водянистой влагой. Она преимущественно состоит из воды (90%), в которой растворены соли и белки. За хрусталиком находится стекловидное тело, а также состоящее главным образом из воды.

              Отверстие в центре радужной оболочки – зрачок –играет роль диафрагмы. При изменении светового потока, попадающего в глаз, площадь зрачка меняется: либо круговые радужки сужают его, либо радиальные расширяют. Эти реакции (зрачковый рефлекс) непроизвольны, их роль заключается в предохранении светочувствительной оболочки глаза–сетчатки от чрезмерного раздражения при повышенной освещенности. При ее снижении зрачковый рефлекс обеспечивает достаточную чувствительность оболочки. В органе зрения наводка на резкость происходит путем изменения оптической силы хрусталика, определяемой кривизной его поверхностей. Кривизной управляют мышцы ресничного тела, находящегося в основании радужной оболочки. При сокращении круговых мышц уменьшается натяжение связок хрусталика, называемых цинновыми. Тогда упругий хрусталик принимает естественную для него выпуклую форму, фокусное расстояние уменьшается и близкий предмет изображается резко. Если же предмет удален, круговые мышцы ресничного тела расслабляются, а радиальные сокращаются. В результате этого хрусталик становится менее выпуклым и его фокусное расстояние возрастает. Эти явления получили названиеаккомодации. Сетчаткой (ретиной, или сетчатой оболочкой) называется внутренняя оболочка глаза. Это светочувствительный слой глаза. В сетчатке находятся нервные окончания (рецепторы) в которых происходят начальные преобразования лучистой энергии, приводящие, в конце концов, к возникновению светового ощущения. Из глаза выходит зрительный нерв, по которому нервные импульсы, возникающие вследствие обратимого фотораспада веществ, находящихся в рецепторах, передаются в мозг. Место выхода зрительного нерва– слепое пятно – участок, не содержащий рецепторов. В сетчатке – три слоя нервных клеток –нейронов, связанных разветвлениями - синапсами, обеспечивающими передачу электрического сигнала от одной клетки к другой. Нейроны, наиболее удаленные от внутренней поверхности сетчатки, оканчиваются рецепторами. Они бывают двух тиров: длинные и тонкие называются палочками, толстые и короткие–колбочками. Палочки обеспечивают черно-белое зрение, колбочки - как черно-белое, так и цветное. Шестиугольные по форме пигментные клетки охватывают своими отростками рецепторы.

              Рецепторы передают сигнал через биполярные клетки второго слоя ганглиям (скоплениям нервных волокон), от которых он попадает в зрительный нерв. Наиболее важная с точки цветовосприятия область сетчатки –желтое пятно, расположенное в центральной её части. Оно окрашено желтым пигментом, предохраняющим рецепторы этой области от чрезмерного возбуждения коротковолновыми излучениями. Средняя часть желтого пятна углублена и называется, поэтому центральной ямкой. В середине центральной ямки находится область, содержащая только колбочки. Она имеет угловой размер 2°, что соответствует площади 1 мм2. Здесь насчитывается около 50 тыс. колбочек, очень близко расположенных друг к другу. Высокая поверхностная концентрация рецепторов обеспечивает большую разрешающую способность и светочувствительность этого участка сетчатки. При наблюдении детали предмета глаз ориентируется так. Чтобы ее изображение упало на середину ямки. Такая ориентация обеспечивает наилучшее восприятие. Световая чувствительность палочек и колбочек резко различна. Палочки работают при низких освещённостях и выключаются при высоких. Эти рецепторы обеспечивают так называемоесумеречное зрение, когда освещенности невелики. В полутьме не различаются цвета, плохо видны детали. Это объясняется тем, что палочки располагаются на сетчатке значительно реже, чем колбочки, и разрешающая способность палочкового аппарата намного ниже, чем колбочкового.

              Колбочковое зрение называется дневным. При высоких освещенностях, когда начинают действовать колбочки, глаз различает цвета и мелкие объекты. В результате светового возбуждения палочек или колбочек в мозг передаются электрические импульсы, частота которых увеличивается с ростом освещенности сетчатки. Импульсы достигают затылочных долей мозга, где возбуждают световые ощущения, из которых складывается зрительный образ объекта.

   

 4. Световая и спектральная чувствительность глаза.

              Способность глаза реагировать на возможно малый поток излучения называется световой чувствительностью. Она измеряется, как величина, пороговой яркости. Пороговой называется та наименьшая яркость объекта, например светового пятна, при которой оно может быть обнаружено с достаточной вероятность на абсолютно черном фоне. Вероятность обнаружения зависит не только от яркости объекта, но и от угла зрения, под которым он рассматривается, или, как говорят, от его углового размера. С возрастанием углового размера растет число рецепторов, на которое проецируется пятно. Практически, однако, с увеличением угла зрения более чем на 50° чувствительность перестаёт изменяться. В соответствии с этим световая чувствительность Sп. определяется как величина, обратная пороговой яркости Bп. , при условии, что угол зрения a і 50°: Sп. = (1 / Вп. ) a і 50°