Физическая природа цвета

Волны
Из курса физики вы знакомы с понятием «волна».
Волны бывают механические, звуковые, электромагнитные…

Каждая волна характеризуется длиной и частотой.
Длина измеряется в метрах, а частота в Герцах.
1 Герц=1 колебание в секунду.
Между волной и частотой существует обратная пропорциональная зависимость, то есть, чем длиннее волна, тем меньше ее частота и наоборот.

Обратимся к звуковым волнам.
Человеческое ухо воспринимает звуки примерно от 16 до 20 000 Герц.
В музыке звуки разной частоты обозначаются нотами.

Названий нот всего семь, а с диезами и бемолями – 12.

Пройдемся по белым клавишам фортепиано: до-ре-ми-фа-соль-ля-си-до-ре-ми-фа-до-ре-ми-фа-соль-ля-си-до-ре-ми-фа…
Неужели музыкантам не хватило фантазии, или между нотой до 1 октавы и нотой до 2 октавы есть какая-то связь?

Связь, действительно, есть.
Если частота ноты ля 1 октавы 440 Гц, то частота ноты ля малой (предыдущей) октавы 220 Гц, а второй (следующей) – 880Гц.

«Ничто, - говорил современник Ломоносова Леонард Эйлер, - так не способно разъяснить природу световых ощущений, как прекрасная аналогия между зрением и слухом. Какое значение имеют по отношению к уху различные тона музыки, такое для глаза имеют различные цвета. Цвета разнятся между собой подобным образом, как разнятся одни от других высокие и низкие тона. Но мы знаем, что высота в области звука зависит от числа колебаний… в секунду. Отсюда можно заключить, что каждый цвет соответствует также определенному числу колебаний, действующих на глаз».

Ученый 18 века оказался абсолютно прав, хотя и ничего ещё не знал о существовании электро-магнитных волн.

Сейчас мы знаем, что главным источником электромагнитных волн является солнце.
Излучение солнца состоит из волн с длинами от 10-12 до 103 м.

Видимая часть спектра
Человеческий взгляд видит только маленький диапазон этого излучения: примерно от 380 до 760 нанометров.
1 нм = 10-9 м = 10-3 мкм (микрометров).
Излучение идет к нам от солнца в смешении волн разной длины и кажется белым.

В радуге мы видим отдельные части спектра:
Красный: 0,75 – 0,62 мкм
Оранжевый: 0,62 - 0,59 мкм
Желтый: 0,59 - 0,57 мкм
Зеленый: 0,57 – 0,53 мкм
Голубой: 0,53 – 0,50 мкм
Синий: 0,50 – 0,45 мкм
Фиолетовый: 0,45 – 0,40 мкм

Деление спектра на 7 цветов – условное, на самом деле, переход от цвета к цвету – постепенный. Можно было бы от красного цвета отделить пурпурную (самую длинноволновую) часть спектра.

Обратите внимание, что крайние части спектра очень похожи. Почему так происходит?

Длина самой короткой волны видимой части спектра (фиолетовой) примерно в два раза меньше, чем длина самой длинной волны (пурпурной).
Происходит тот же эффект, как в гамме, но человеческий глаз видит только одну «октаву».

Цветовой круг
Эта особенность человеческого зрения позволяет представить видимые цвета в виде круга.
При этом удобнее делить круг не на 7, а на 6, 12 или 24 цвета.