§ 63. Сложение спектральных цветов

Определения и обозначения

Спектральный цвет — цвет, соответствующий определённой области спектра и воспринимаемый при попадании такого света в глаз. Спектр — это полоса цветов, на которые можно разложить белый свет. Например, красный и зелёный свет относятся к разным областям спектра. Это понятие помогает говорить о цвете именно как о свойстве света, а не краски.

Сложение спектральных цветов — получение нового цвета при одновременном попадании в глаз световых пучков разных цветов. Пучок — это направленный поток света. Если пучки освещают одну область, от неё к глазу приходит свет нескольких цветов сразу. Термин нужен, чтобы описывать результат совместного действия света, а не смешивания веществ.

Основные цвета света — красный, зелёный и синий; их используют для получения других цветов при сложении. Каждый из этих цветов может быть представлен отдельным световым пучком. Изменяя сочетание пучков, можно получить разные цветовые ощущения. Поэтому основные цвета важны для работы цветных экранов.

Дополнительные цвета — пары цветов, сложение которых даёт белый свет; например, жёлтый и синий. Каждый цвет в такой паре дополняет действие другого. Если пучки подходящей яркости попадают в глаз одновременно, их сочетание воспринимается как белое. Это понятие позволяет узнавать пары цветов по результату их сложения.

Как это устроено

Чтобы наблюдать сложение, из белого света сначала получают отдельные цветные пучки. Для этого используют оптические приборы, например призму или цветные светофильтры: они разделяют свет по цветам или пропускают только выбранную часть спектра. Затем пучки направляют на одну область экрана. Так можно сравнить цвет каждого пятна отдельно и увидеть, каким становится общий участок.

На освещённом экране каждый пучок отражает свет в сторону наблюдателя, и лучи от нескольких пучков одновременно попадают в глаз. Зрительная система воспринимает их вместе, а не как независимые изображения отдельных пятен. Поэтому участок наложения кажется окрашенным в новый цвет. Если пучки не попали в одну область, глаз видит разные цветные пятна, а не их сочетание.

При наложении красного и зелёного пучков возникает жёлтый цвет. Красный и синий вместе дают пурпурный, а зелёный и синий — голубой. Причина в том, что к глазу одновременно поступают разные части светового излучения, а их совместное воздействие создаёт особое цветовое ощущение. Поэтому цвет результата нельзя определить по правилам, которыми пользуются при смешивании красок.

Если на одну область направить красный, зелёный и синий пучки подходящей яркости, глаз воспринимает белый свет. Ни один из этих пучков в отдельности не является белым, но вместе они создают такое ощущение. Яркость имеет значение: если один цвет слишком слабый или сильный, баланс нарушается и участок выглядит не белым. Значит, для белого важны и состав пучков, и их соотношение.

Свет при наложении не смешивается с образованием нового вещества, как краски в банке. Каждый пучок продолжает идти к экрану и участвует в освещении общей области, а результат зависит от света, попавшего в глаз. С красками происходит иное: пигменты поглощают часть падающего света, поэтому их смешивание обычно приводит к более тёмному результату. Различие помогает не переносить правила смешивания красок на свет.

Результаты сложения цветных пучков света

Пользуйся таблицей, когда нужно определить цвет области, куда одновременно попадают несколько пучков. Сначала найди в левом столбце нужное сочетание, затем прочитай результат справа. Для получения белого учитывай не только цвета, но и подходящую яркость пучков.

Разбор задач

Задача 1

На экране одновременно видны красное и зелёное пятна света. Какого цвета будет область их наложения? Нужно определить именно цвет света, а не результат смешивания красной и зелёной красок. Значит, применяем правило сложения световых пучков.

1. Устанавливаем, какие пучки попадают на общий участок: красный и зелёный.
2. Находим для этой пары результат сложения: она даёт жёлтый свет.
3. Делаем вывод о цвете участка, который освещён обоими пучками одновременно.

Ответ: область наложения будет жёлтой.

Задача 2

Какие два цветных пучка нужно наложить, чтобы получить белый свет, если один из них — жёлтый? Здесь не требуется складывать основные цвета по отдельности, если мы знаем правило для дополнительных цветов. Нужно найти цвет, который вместе с жёлтым образует такую пару. Проверим себя: результат сложения этой пары должен быть белым.

1. Вспоминаем определение: дополнительные цвета при сложении дают белый свет.
2. Для жёлтого дополнительным цветом является синий.
3. Направляем жёлтый и синий пучки на одну область и учитываем, что их яркость должна быть подходящей.

Ответ: нужно наложить жёлтый и синий пучки света.

Задача 3

На экран направили красный, зелёный и синий пучки. В области, куда попадают все три пучка, виден белый свет. Как изменится цвет области, если перекрыть синий пучок? Сначала определяем, какие пучки останутся, и только потом применяем правило сложения. Так мы не перепутаем исходный белый цвет с результатом для оставшейся пары.

1. До перекрытия на участок попадали три основных цвета света подходящей яркости, поэтому он выглядел белым.
2. После перекрытия синего пучка остаются красный и зелёный свет.
3. Красный и зелёный при сложении дают жёлтый цвет.

Ответ: область станет жёлтой.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что свет смешивается так же, как краски. Это происходит потому, что в обоих случаях используют слово «смешивание». Но световые пучки складываются, а пигменты красок поглощают часть света. Проверка: вспомни, что красный и зелёный свет дают жёлтый, и не переноси это правило на краски.

Ошибка: путать сложение цветов с разложением белого света. При изучении спектра часто вспоминают призму и считают, что здесь происходит тот же процесс. При разложении белый свет разделяется на составляющие цвета, а при сложении уже цветные пучки накладываются. Проверь, движешься ли ты от одного белого пучка к спектру или от нескольких пучков к общему цвету.

Ошибка: утверждать, что любые три цветных пучка дадут белый. Белый получается не от произвольного сочетания, а от красного, зелёного и синего света подходящей яркости. Ошибку допускают, если запоминают только число пучков и не учитывают их цвета и соотношение. Для проверки перечисли цвета и уточни, подходят ли их яркости.

Ошибка: называть жёлтый основным цветом света. Жёлтый часто считают основным, потому что он встречается в спектре и хорошо заметен. Но в сложении основных цветов света используют красный, зелёный и синий, а жёлтый получают из красного и зелёного. Проверь себя по таблице: жёлтый стоит среди результатов сложения, а не среди исходных основных цветов.

Связь с другими темами

Для понимания сложения нужно знать, что белый свет можно разложить призмой на лучи разных цветов: это знакомит со спектром, хотя само разложение не является сложением. Тема связана и со зрением, потому что новый цвет возникает как ощущение при попадании света в глаз. Правила сложения применяются в цветных экранах и дисплеях: множество красных, зелёных и синих светящихся точек создаёт видимое изображение.

Что запомнить

• Цветные световые пучки могут накладываться.
• Красный и зелёный свет при сложении дают жёлтый.
• Красный и синий свет дают пурпурный.
• Зелёный и синий свет дают голубой.
• Красный, зелёный и синий свет подходящей яркости дают белый.
• Сложение света нельзя отождествлять со смешиванием красок.