Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 75
Текст из файла (страница 75)
д. В громадном большинстве случаев все подобные процессы ведут только к ослаблению тех или иных спектральных участков и могут даже полностью устранить некоторые из таких участков, но не добавляют к свету, пришедшему от источника, излучения тех длин волн, которых в нем не было.
Однако и такие процессы могут иметь место (например, в явлениях флюоресценции). й 166. Коэффициенты поглощения, отражения и пропускання. Цвет различных предметов, освещенных одним и тем же источником света (например, солнцем), бывает весьма разнообразен, несмотря на то, что все эти предметы освещены светом одного состава.
Основную роль в таких эффектах играют явления отражения и пропускания света. Как уже было выяснено, световой поток, падающий на тело, частично отражается (рассеивается), частично пропускается и частично поглощается телом. Доля светового потока, участвующего в каждом из этих процессов, определяется с помощью соответствующих коэффициентов: отражения р, пропускания т и поглощения а (см. ~ 76).
Каждый из указанных коэффициентов (а, р, т) может зависеть от длины волны (цвета), благодаря чему и возникают разнообразные эффекты при освещении тел. Нетрудно видеть, что какое-либо тело, у которого, например, для красного света коэффициент пропускания велик, а коэффициент отражения мал, а для зеленого, наоборот, будет казаться красным в проходящем свете и зеленым в отраженном, Такими свойствами обладает, например, хлорофилл— зеленое вещество, содержащееся в листьях растений и обусловливающее зеленый цвет их.
Раствор (вытяжка) хлорофилла в спирту оказывается на просвет красным, а на отражении — зеленым. Тела, у которых для всех лучей поглощение велико, а отражение и пропускание очень малы, будут черными непрозрачными телами (например, сажа). Для очень белого непрозрачного тела (окись магния) коэффициент р близок к единице для всех длин волн, а коэффициенты а и т очень малы. Вполне прозрачное стекло имеет малые коэффициенты отражения р и поглощения а и коэффициент пропускания т, близкий к единице для всех длин волн; наоборот, у окрашенного стекла для некоторых длин волн коэффициенты т и р равны практически нулю и соответственно значение коэффициента а близко к единице.
Различие в значениях коэффициентов а, т и р и их зависимость от цвета (длины волны) обусловливают чрезвычайное разнообразие в цветах и оттенках различных тел. $ 167. Цветные тела, освещенные белым светом. Окрашенные тела кажутся цветными при освещении белым светом. Если слой краски достаточно толст, то цвет тела определяется ею и не зависит от свойств лежащих под краской слоев. Обычно краска представляет собой мелкие зернышки, избирательно рассеивающие свет и погруженные в прозрачную связывающую их массу, например масло.
Коэффициенты а, р и т этих зернышек и определяют собой свойства краски. Действие краски схематически изображено на рис. 316. Самый верхний слой отражает практически одинаково все делай делай Цбетинай »".,'хи ° ': ьыитй ххи °" 7 / Грунт Рис. 316. Схема действия слоя краски лучи, т.
е. от него идет белый свет. Доля его не очень значительна, около 5%. Остальные 95%а света проникают в глубь краски и, рассеиваясь ее зернами, выходят наружу. При этом происходит поглошение части света в зернах краски, причем те или иные спектральные участки поглощаются в большей или меньшей степени в зависимости от цвета краски. Часть света, проникаюшая е1пе глубже, рассеивается наследующих слоях зерен и т. д, В результате тело, освещенное белым светом, будет иметь цвет, обусловленный значениями коэффициентов а, т и р для зерен покрывающей его краски.
Краски, поглощающие падающий на них свет в очень тонком слое, называются кроюи1ижи. Краски, действие которых обусловлено участием многих слоев зерен, носят название ллспировонных. Последние позволяют добиваться очень хороших эффектов путем смешивания нескольких сортов цветных зерен (стирание на палитре). В результате можно получить разнообразные цветовые эффекты. Интересно отметить, что смешение лессировочных красок, оютветствующих дополнительным цветам, должно привести к очень тем н ы м от те н к а м. Действительно, пусть в краске смешаны красные и зеленые зерна.
Свет, рассеянный красными зернами, будет поглощаться зелеными и наоборот, так что из слоя краски свет почти не будет выходить, Таким образом, смешение красок дает совершенно иные результаты, чем смешение света соответствующих цветов. Это обстоятельство должен иметь в виду художник при смешивании красок. 5 168. Цветные тела, освещенные цветным светом. Все вышесказанное относится к освещению белым светом.
Если же спектральный состав падающего света значительно отличается от дневного, то эффекты освещения могут быть совершенно иными. Яркие красочные места цветной картины выглядят темными, если в падающем свете отсутствуют как раз те длины волн, для которых эти места имеют большой коэффициент отражения. Даже переход от дневного освещения к искусственному вечернему может значительно изменить соотношение оттенков.
В дневном свете относительная доля желтых, зеленых и синих лучей гораздо больше, чем в искусственном свете. Поэтому желтые и зеленые материи кажутся при вечернем освещении более тусклыми, чем днем, а синяя при дневном свете ткань нередко кажется совсем черной при лампах. С этим обстоятельством должны считаться художники и декораторы, выбирающие краски для театрального представления или для парада, происходящего днем на открытом воздухе. Во многих производствах, где важна правильная оценка оттенков, например при сортировке пряжи, работа при вечернем освещении очень затруднена илн даже совсем невозможна.
Поэтому в подобных условиях рационально применение ламп дневного света, т, е. ламп, спектральный состав света которых был бы по возможности близок к спектральному составу дневного освещения (см. $!8В. $169. Маскировка и демаскировка. Даже при ярком осве- щении мы не в состоянии различать тела, цвет которых не отличается от цвета окружающего фона, т.
е. тела, для кото- 399 рых коэффициент р имеет для всех длин волн практически те же значения, что и для фона. Поэтому, например, так трудно различить животных с белым мехом или людей в белой одежде на снежной равнине. Этим пользуются в военном деле для цветовой маскировки войск и военных объектов. В природе, в процессе естественного отбора, многие животные приобрели защитную окраску (мимикрия).
Из вышеизложенного понятно, что наиболее совершенной маскировкой является подбор такой окраски, у которой коэффициент отражения р для в с е х дл и н в о л н имеет те же значения, что и у окружающего фона. Практически этого очень трудно достичь, н поэтому нередко ограничиваются подбором близких коэффициентов отражения для излучения, которое играет особо важную роль при дневном освещении и наблюдении глазом. Это — по преимуществу желто-зеленая часть спектра, к которой особенно чувствителен глаз и которая сильнее других представлена в солнечном ~дневном) свете. Однако если замаскированные с таким расчетом объекты наблюдать не глазом, а фотографировать, то маскировка может утратить свое значение.
Действительно, на фотографическую пластинку особенно сильно действуетфиолетовое и ультрафиолетовое излучение. Поэтому, если для этой области спектра коэффициенты отражения у объекта и фона заметно отличаются друг от друга, то при наблюдении глазом такой де ф е к т маскировки останется незамеченным, но он резко даст себя знать на фотографии.
Так же отчетливо скажется несовершенство маскировки, если вести наблюдение через светофильтр, практически устраняющий те длины волн, на которые маскировка по преимуществу рассчитана, например через синий фильтр, Несмотря на значительное понижение яркости всей картины при рассматривании через такой фильтр, на ней могут выступать детали, которые были скрыты при наблюдении в белом свете.
Соединение фильтра с фотографией может дать особенно сильный эффект. Поэтому при подборе маскирующих цветов надо быть внимательным к определению р для довольно широкой области спектра, в том числе для инфракрасной и ультрафиолетовой. Светофильтрами пользуются иногда, чтобы улучшить правильную передачу освещенности прп фотографировании.
Ввиду того, что максимумы чувствительности глаза и фотопластинки лежат в разных областях ~для глаза — желто- зеленая, для фотопластинки — сине-фиолетовая), зрительное и фотографическое впечатления могут быть довольно различными. Фигура девушки, одетой в желтую блузку и фиолетовую юбку, кажется глазу светлой в верхней своей части и темной в нижней. На фотографической же карточке она может казаться одетой в темную блузку и светлую юбку. Если же перед фотографическим объективом поставить желтый светофильтр, он изменит соотношение освещенностей юбки и блузки в сторону, приближающуюся к зрительному впечатлению.
Применяя, сверх того, фотопленку с повышенной по сравнению с обычными чувствительностью к длинным волнам (ортохроматические), мы можем добиться довольно правильной передачи освещенности фигуры. й 170. Насыщенность цветов. Кроме обозначения цвета— красный, желтый, синий и т. д.,— мы нередко различаем цвет по насыщенности, т.е.
по чистоте оттенка, отсутствию белесоватости. Примером глубоких, или насыщенных, цветов являются спектральные цвета. В них представлена узкая область длин волн без примеси других цветов. Цвета же тканей и красок, покрывающих предметы, обычно бывают менее насыщенными и в большей или меньшей степени белесоватыми. Причина лежит в том, что коэффициент отражения большинства красящих веществ не равняется нулю ни для одной длины волны. Та- "".,'"'.'''-' ."", '-' '"''~'!~ """,:,'!' '-" ' "-'„4 ким образом, при осве- !':.':,'....:.,: ': ".',:,.:,т-':~; .;,Г4 шенин окрашенной тка- ' "~. '.
'...'.'с,-: ,'...:..'.: т йчтт *а ни белым светом мы на- ., :':- 4~о,"-'"" .".::; Ф' блюдаем в рассеянном:",': ".;,..'-...,'"'от,':-'..:-... йс свете по преимуществу одну область цвета (на-;..."' '.':-.'. т с. ''чй пример, красную), но к:::.: " '': " .'осе,»й, „,Ь~я, ней примешивается за- '.'.' .' ',К?Г',!т а! метное количество и других длин волн, дающих Г в совокупноств белый свет, Но если такой рассеянный тканью свет с Рис. 3!7. Получение насыщенного нвепреобладанием одного та !1ри отражении от красной драпнцвета (например, крас- ровин ного) направить не прямо в глаз, а заставить вторично отразиться от той же ткани, то доля преобладающего цвета значительно усилится по сравнению с остальными и белесоватость уменьшится. Мт!огократное повторение такого процесса (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
