Число, выражающее отношение количества поглощенных поверхностью световых лучей к количеству падающих на нее лучей, называется коэффициентом поглощения. Число, выражающее отношение количества отраженных поверхностью световых лучей к количеству падающих на нее лучей, называется коэффициентом отражения. Поверхность, почти не отражающая падающего на нее света, имеет черный цвет. Поверхность, почти целиком отражающая падающий на нее свет, имеет цвет белый. Цветная поверхность отражает волны различной длины. Поэтому каждая цветная поверхность имеет свой спектр отражения.
Зрительное ощущение, возникающее в результате воздействия на глаз света, всегда обладает тем или иным цветовым качеством. Но обычно нами воспринимается не цвет "вообще", а цвет определенных предметов. Предметы эти находятся от нас на определенном расстоянии, имеют ту или иную форму, величину и т.д. Зрение дает нам отражение всех этих многообразных свойств объективной действительности. Но отражение предметов в их пространственных и иных свойствах относится уже к области восприятия (см. дальше), в основе которого частично лежат также специфические зрительные ощущения.
Ощущение цвета
Все воспринимаемые глазом цвета могут быть подразделены на две группы: ахроматические и хроматические. Ахроматическими цветами называется белый, черный и все располагающиеся между ними оттенки серого цвета; они отличаются друг от друга только светлотой. Все остальные цвета – хроматические; они отличаются друг от друга цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.
Цветовой тон – это то специфическое качество, которым один цвет, например красный, отличается от любого другого – синего, зеленого и т.д. при равной светлоте и насыщенности. Цветовой тон зависит от длины воздействующей на глаз световой волны.
Светлота – это степень отличия данного цвета от черного. Наименьшей светлотой обладает черный, наибольшей – белый цвет. Светлота зависит от коэффициента отражения. Коэффициент отражения равен единице минус коэффициент поглощения. (Например, поверхность черного бархата поглощает 0,98 световых лучей и отражает 0,02 световых лучей). Чем больше коэффициент поглощения световых лучей какой-нибудь поверхностью и чем соответственно меньше свойственный ей коэффициент отражения, тем ближе ее цвет к черному; чем меньше коэффициент поглощения какой-нибудь поверхности и соответственно больше свойственный ей коэффициент отражения, тем ближе ее цвет к белому.
От светлоты предметов следует отличать их яркость, которая зависит от энергии световой волны, или амплитуды ее колебаний. Яркость характеризуется произведением освещенности на коэффициент отражения. Освещенность же предметов характеризуется количеством лучистой энергии, падающей в течение одной секунды на единицу поверхности. Светлота – цветовое свойство поверхности, яркость же характеризуется количеством лучистой энергии, отражаемой от данной поверхности. Это количество лучистой энергии зависит от двух причин: с одной стороны, от коэффициента отражения от данной поверхности, а с другой – от количества лучистой энергии, падающей на данную поверхность. Поэтому яркость сильно освещенного черного бархата может быть больше яркости белой бумаги, находящейся в тени.
Насыщенность – это степень отличия данного цвета от серого цвета, одинакового с ним по светлоте, или, как говорят, степень его выраженности. Насыщенность цвета зависит от отношения, в котором находится количество световых лучей, характеризующих цвет данной поверхности, к общему световому потоку, ею отражаемому. Насыщенность цвета зависит от формы световой волны.
Глаз чувствителен к ничтожным количествам лучистой энергии. Так, например, при достаточной темновой адаптации глаз видит (аппаратом палочек) на расстоянии 1 км свет, сила которого может быть выражена тысячными долями свечи при полной прозрачности атмосферы (нижний порог). Чувствительность аппарата колбочек меньше.
Верхним порогом цветоощущения является та яркость света, которая "ослепляет" глаз. Эта величина в значительной мере зависит от степени адаптации глаза, от размера слепящего пятна и т.д. Слепящая яркость при размере слепящего поля в 4° равна 2254 кд/м2.
Побочные раздражители в некоторых случаях изменяют характер зрительной чувствительности. Согласно экспериментальным данным С.В.Кравкова, звук повышает чувствительность глаза к зеленым и синим лучам и понижает чувствительность глаза к оранжевым и красным лучам.
Чувствительность глаза к световым волнам различной длины неодинакова. Наиболее яркими кажутся человеческому глазу лучи, длины волн которых соответствуют желто-зеленой части спектра (556 мм). В сумерки наиболее ярким кажется не желто-зеленый цвет, а зеленый цвет, имеющий длину волны 510 нм. С наступлением темноты красно-фиолетовые цвета темнеют, а зелено-голубые цвета светлеют. Это явление носит название явления Пуркинье.
Общее количество различаемых глазом цветных тонов максимальной насыщенности доходит до 150.
Смешение цветов
Воспринимаемые нами в природе цвета получаются обычно в результате воздействия на наш глаз волн различной, а не одной какой-нибудь длины. Эти различные волны, совместно воздействуя на глаз, и порождают тот или иной видимый нами цвет. Видимые нами в естественных условиях цвета являются, таким образом, результатом смешения цветов.
На основе работ И. Ньютона Г.Грассманом были выведены следующие основные законы смешения цветов.
Первый закон. Для каждого хроматического цвета имеется другой цвет, от смешения с которым получается ахроматический цвет. Такие пары цветов называются дополнительными. Дополнительными цветами являются: красный и голубо-зеленый; оранжевый и голубой; желтый и индиго-синий; желто-зеленый и фиолетовый; зеленый и пурпурный.
Второй закон. Смешивая два цвета, лежащие ближе друг к другу, чем дополнительные, можно получить любой цвет, находящийся в спектре между данными двумя цветами.
Третий закон. Две пары одинаково выглядящих цветов дают при смешении одинаково выглядящий цвет независимо от различий в физическом составе смешиваемых цветов. Так, серый цвет, полученный от смешения одной пары дополнительных цветов, ничем не отличается от серого цвета, полученного от любой другой пары.
Говоря о смешении цветов, разумеют прежде всего оптическое смешение, возникающее в результате того, что различные цветовые раздражители одновременно или в очень быстрой последовательности раздражают один и тот же участок сетчатки.
Помимо этого смешения цветов надо учесть еще пространственное смешение цветов, которое получается при восприятии различных цветов не во временной, а в пространственной смежности.
Если посмотреть на определенном расстоянии на небольшие, соприкасающиеся друг с другом цветные пятна, то эти пятна сольются в одно пятно, которое будет иметь цвет, получившийся от смешения этих малых цветовых пятен. Причиною слияния цветов является светорассеяние и другие явления, возникающие вследствие несовершенства оптической системы человеческого глаза. Вследствие этого несовершенства границы цветных пятен размываются, и два или более цветных пятна раздражают одно и то же нервное окончание сетчатой оболочки. В силу этого, когда мы смотрим, например, на какую-нибудь ткань в мелких цветных полосках или крапинках, она нам кажется одноцветной, окрашенной в цвет, получающийся в результате смешения различных представленных в ней цветов. На этом пространственном смешении цветов основывается впечатление, которое производят ткани, сплетенные из разноцветных нитей. На этом же пространственном смешении цветов основывается и эффект, которым пользуются художники-пуантилисты (от слова pointe – точка) и импрессионисты, когда они дают цвет поверхностей посредством цветных точек или пятен.
Эксперименты Б.М.Теплова показали, что законы этого пространственного смешения цветов, имеющего большое применение в живописи и в ткацком деле, те же, что и законы оптического смешения цветов.
Существенный интерес представляет и так называемое бинокулярное смешение цветов.
Бинокулярным смешением цветов называется получение некоторого третьего цвета в результате раздражения каждого из глаз различными цветами. Если смотреть одним глазом на один цвет, а другим глазом на другой цвет, то мы увидим некоторый третий цвет, получившийся от бинокулярного смешения обоих цветов. Однако если оба цвета весьма несходны друг с другом (в особенности по светлоте), то бинокулярного смешения цветов не возникает, а получается своеобразная игра, в которой оба цвета воспринимаются поочередно. Это последнее явление называется борьбой полей зрения.
Если поверхность не является абсолютно гладкой, то ее микрорельеф можно рассматривать как большое число плоскостей, повернутых к наблюдателю под разными углами. Так как для правого и левого глаза углы различны и так как под разными углами зрения цвет поверхности изменяется, то возникает бинокулярное смешение цветов или же борьба полей зрения, создающая специфическое ощущение мерцания, блеска и колебания цвета в зависимости от микрорельефа поверхности. Восприятие фактуры обусловлено в значительной степени именно описанными явлениями. Фактура тканей – бархата, шелка, полотна, шерсти – воспринимается в специфическом качестве, представляющем комплекс ощущений, возникающих вследствие бинокулярного смешения цветов и борьбы полей зрения в каждой отдельной точке воспринимаемой поверхности. Восприятие природы насыщено этими ощущениями, которые придают особую динамичность, игру и живость нашим зрительным образам.
Психофизиологические закономерности
В зрительных ощущениях отчетливо проявляются все основные психофизиологические закономерности рецепторной деятельности – адаптация, контрастность, последействие, так же как и взаимодействие.