Узреть незримое: визуализация излучений среднего инфракрасного диапазона
Что есть цвет? Википедия говорит следующее: качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона. Важным словом в данном определении является «субъективная», поскольку цвет объекта зависит от того, кто или что на него смотрит. Человеческий глаз, к примеру, способен фиксировать цвета в достаточно узком диапазоне примерно от 380 до 720 нм. Свою зрительную ограниченность человек смог преодолеть с помощью технологий, однако далеко не всегда они позволяют увидеть абсолютно все. Ученые из Тель-Авивского университета (Израиль) разработали новый метод визуализации объектов, которые ни человеческий глаз, ни обычные камеры не могут зафиксировать. Данный метод позволяет увидеть водород, углерод, а также другие вещества или биологические соединения. Что легло в основу новой методики визуализации, каковы принципы ее работы, и где ее можно применить на практике? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.
Основа исследования
Ученые отмечают, что на данный момент уже существуют методы визуализации, когда фотоны среднего инфракрасного диапазона (MIR от mid-infrared; длина волны от 3 до 50 мкм в соответствии с ISO) преобразуются в фотоны видимого и ближнего ИК-диапазона через нелинейный кристалл и обнаруживаются кремниевыми детекторами. Такой метод позволяет обойти необходимость в дорогостоящих тепловых датчиках и в охлаждении образцов. Однако и у него есть недостатки: ограниченный спектральный отклик, ограниченное пространственное разрешение и низкая чувствительность. Например, современные методики получения изображений в среднем ИК-диапазоне на базе антимонида индия (InSb) и теллурида кадмия ртути (MCT) весьма дороги, часто требуют охлаждения, а также не имеют спектральной характеристики и пространственного разрешения их аналога в видимом-ближнем ИК диапазоне (VIS-NIR; 1a).
Изображение №1
Визуализация с повышением частоты также применяется для сверхбыстрого обнаружения при преобразовании частоты совпадений. Однако, как и любое обычное нелинейно-оптическое преобразование, этот метод страдает от проблемы фазового рассогласования, т.е. от отсутствия сохранения собственного импульса между взаимодействующими волнами (1b). Как следствие, данная методика применима лишь в очень узком спектральном диапазоне, где фазовое рассогласование может быть скомпенсировано. Посему для визуализации в широком спектре требуется серия последовательных съемок, что не особо удобно и быстро.
За последние годы было множество попыток решить вышеперечисленные проблемы. Одним из самых успешных в этом начинании стал метод адиабатического преобразования частот (AFG от adiabatic frequency generation), который позволяет эффективно, быстро и надежно передавать широкополосные, видимые и ближние ИК-излучения лазера в оптические системы и обратно. Однако до сегодняшнего дня этот метод применялся только для генерации когерентных источников и не использовался в качестве базиса для визуализации изображений.
В рассматриваемом нами сегодня исследовании ученые описывают новую схему визуализации на основе адиабатическом преобразовании частот, способную преобразовывать сверхширокополосные когерентные изображения в среднем ИК-диапазоне в спектральный диапазон VIS-NIR (видимый-ближний ИК диапазон).
Этот подход позволил создать широкополосное цветное изображение, охватывающее одну октаву* в среднем ИК-диапазоне (2–4 мкм). При этом использовался недорогой, высокочувствительный и быстрый CMOS-датчика видимого диапазона без необходимости настраивать условия фазового согласования кристалла-преобразователя (1c).
Октава* — единица частотного интервала, равная интервалу между двумя частотами.
Экспериментальная установка
Для начала необходимо было разработать кристалл адиабатического сложения частот (ASFG от adiabatic sum frequency generation), в котором фазовое рассогласование между сигналами накачки (1030 нм) и преобразованными с повышением частоты сигналами среднего ИК-диапазона (2–4 мкм) будет компенсироваться методом полинга. В результате этого удавалось получить адиабатический переменный период (от 14.4 до 23.8 мкм) вдоль оси распространения кристалла, что обеспечивает в среднем 20% эффективности преобразования в диапазоне 2–4 мкм.
Изображение №2
Затем ASFG кристалл был добавлен в экспериментальную установку визуализации (2a), что позволило получить сверхширокое преобразование изображения из среднего ИК (2–4 мкм) в видимый-ближний ИК-диапазоны от 690 до 820 нм.
Также был применен сверхбыстрый импульс с частотой повторения 2 МГц на длине волны 1030 нм с полушириной 20 нм (FWHM от full width at half maximum, т.е. полная ширина на уровне половинной амплитуды), который использовался в качестве накачки (2a) для генерации настраиваемого излучения среднего ИК-диапазона в диапазоне 2–4 мкм через настраиваемый оптический кристалл параметрической генерации (OPG от optical parametric generation), а также для накачки (средняя мощность 1.5 Вт) процесса ASFG с повышающим преобразованием.
Сгенерированное MIR излучение (мощность 160 мВт) освещает цель вместе с ASFG кристаллом, размещенным в плоскости Фурье. Это приводит к преобразованию с повышением частоты MIR излучения в VIS-NIR. Затем на матрице формируется VIS-NIR изображение.
Результаты экспериментов
После подготовки экспериментальной установки были проведены опыты по визуализации, охватывающие спектр 2-4 мкм.
На изображении 2b показано преобразование изображений с длиной волны 2, 3.3 и 4 мкм в MIR диапазоне в изображения с длиной волны 680, 790 и 820 нм соответственно.
Ученые отмечают, что использование фильтр Байера* на CMOS-камере позволяет визуализировать различные цвета VIS-NIR.
Фильтр Байера* — двумерный массив цветных фильтров, которыми накрыты фотодиоды фотоматриц.
Благодаря процессу преобразования эти цвета имеют близкое отношение к длине волны среднего ИК-диапазона (при условии, что накачка намного уже, чем входной MIR сигнал), и поэтому эти результаты представляют собой первую демонстрацию многоцветной визуализации в среднем ИК-диапазоне, основанной на повышающем преобразовании ASFG без компенсации фазового согласования.
Далее ученые провели демонстрацию возможности сверхбыстрой временной визуализации посредством экспериментальной установки.
Изображение №3
На входе имелся OPG сигнал в среднем ИК-диапазоне, содержащий две различные длины волн: 2 и 4 мкм. Сгенерированный MIR сигнал далее проходил через кремниевое окно толщиной 5 мм, которое из-за его дисперсии вызывает временное разделение между спектральными компонентами сигнала, что отчетливо видно на профиле MIR сигнала на 3а (оранжевая кривая).
Данное MIR излучение освещает цель, как это было и в предыдущем опыте. Однако на этот раз линия задержки сканируется, а изображения VIS-NIR (3b) и спектры (3c) записываются одновременно в зависимости от задержки между накачкой 1030 нм и MIR сигналом.
Кремниевое окно вызывает достаточную спектральную дисперсию в двухцветном MIR сигнале, чтобы его можно было различить во времени с помощью относительно короткой накачки 1030 нм (≈800 фс), что позволяет отображать одну и ту же маску на двух длинах волн отдельно (верхняя и нижняя пунктирные линии на 3c).
Благодаря уникальной способности широкополосного преобразования ASFG также наблюдается одновременное преобразование с повышением частоты двух длин волн (средняя пунктирная линия на 3c), что является результатом перекрытия накачки 1030 нм и двух временно распределенных длин волн.
Проведенный контрольный эксперимент с растянутой накачкой 1030 нм (≈2 пс) и без кремниевого окна не показал возможности временного разделения двух спектральных компонентов.
Изображение №4
На изображении выше показан этот контрольный эксперимент. В данном случае импульс накачки был растянут (≈2 пс), а кремниевое окно толщиной 5 мм было удалено.
Несмотря на то, что возможно выделить преобразованное с повышением частоты изображение на 820 нм (соответствует пику 4 мкм), временное перекрытие между 2 и 4 мкм слишком значительно, чтобы изолировать преобразованное с повышением частоты изображение на 690 нм (соответствует пику 2 мкм).
Следовательно, разделение двух длин волн на изображении №3 является результатом достаточно короткого импульса накачки 1030 нм и достаточно значительной дисперсии, вызванной кремниевым окном.
Далее были проведены опыты, нацеленные на тестирование разрешающей способности разработанной системы визуализации. Для этого использовалась стандартная цель 1951 USAF.
Внешний вид тестовой цели 1951 USAF.
Изображение №5
На изображении выше видно, максимальное достигнутое разрешение составило 2 мкм при 28.51 парах линий на миллиметр.
Основным фактором, который ограничивает разрешение устройства, является небольшой размер апертуры кристалла (1 мм в ширину и 1 мм в высоту), который действует как пространственный фильтр в плоскости Фурье и приводит к фильтрации высокопространственных частот, поскольку распределение преобразования Фурье больше, чем апертура кристалла. Следовательно, совершенствование процесса изготовления кристаллов позволит решить эту проблему.
Для более подробного ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.
Эпилог
В данной работе ученым удалось показать, что применение адиабатического преобразования позволяет преобразовать изображение среднего ИК (2-4 мкм; MIR) в изображение видимого-ближнего диапазона инфракрасного излучения (VIS-NIR). За счет этого ученым удалось визуализировать MIR изображения с помощью цветной CMOS-камеры.
По словам ученых, их методика станет неотъемлемой составляющей инструментария во многих отраслях, от биологии и медицины до инженерии и астрономии. И это не преувеличение, ибо расширяя способности визуализации того, что скрыто от человеческого взора, мы получаем возможность рассмотреть, а значит и изучить, многие явления, процессы и вещества, которые ранее были куда более таинственными для нас. К примеру, устройство на базе данной технологии может в реальном времени мониторить состояние окружающей среды без необходимости проводить дополнительные анализы и тесты, так как он сможет буквально видеть загрязняющие вещества.
В царстве слепых и одноглазый — король. Человек, несмотря на множество технологий, устройств и методик, по-прежнему слеп в аспекте понимания мира. Вокруг нас очень много тайн, которые так и остались бы неразгаданны, если бы не энтузиазм и жажда знаний ученых, чьи труды шаг за шагом разрушают стену невежества, даруя нам свет истины.
Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. 🙂
Немного рекламы
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Источник
Свет и цвет: основы основ
Мы окружены
Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.
На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.
От света к цвету и обратно
Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.
Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.
Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну. Спектр «показывает из чего состоит волна». Ну, если совсем просто сказать, то спектр видимого света – это смесь цветов, из которых состоит белый свет (цвет). Надо сказать, что и у других видов электромагнитного излучения (ионизирующего, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового и т.д.) тоже есть свои спектры.
Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.
Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).
Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет). Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.
Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет. Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным. Пример тому — иллюстрация 4.
Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения
Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.
Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения
Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).
Цветовой тон (hue)
– Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.
– Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».
– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.
– Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.
Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).
Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.
Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop
Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность. Затем идет буква B (brightness, яркость) – она показывает, насколько высоко расположена точка на палитре цветов и характеризует интенсивность цвета. Значение 100% говорит о том, что интенсивность цвета максимальна и точка «прижата» к верхнему краю палитры. Буквы R(red), G(green), B(blue) — это три цветовых канала (красный, зеленый, синий) модели RGB. В каждом в каждом из них указывается число, которое обозначает количество цвета в канале. Вспомните пример с прожекторами на рисунке 3, тогда мы выяснили, что любой цвет может быть получен путем смешивания трех световых лучей. Записывая числовые данные в каждый из каналов, мы однозначно определяем цвет. В нашем случае 8-битный канал и числа лежат в диапазоне от 0 до 255. Числа в каналах R, G, B показывают интенсивность света (яркость цвета). У нас в канале R указано значение 255, а это значит, что это чистый красный цвет и у него максимальная яркость. В каналах G и B стоят нули, что означает полное отсутствие зеленого и синего цветов. В самой нижней графе вы можете увидеть кодовую комбинацию #ff0000 — это код цвета. У любого цвета в палитре есть свой шестнадцатиричный код, который определяет цвет. Есть замечательная статья Теория цвета в цифрах, в которой автор рассказывает как определять цвет по шестнадцатеричному коду.
На рисунке вы также можете заметить перечеркнутые поля числовых значений с буквами «lab» и «CMYK». Это 2 цветовых пространства, по которым тоже можно характеризовать цвета, о них вообще отдельный разговор и на данном этапе незачем вникать в них пока не разберетесь с RGB.
Можете открыть цветовую палитру Adobe Photoshop и поэксперовать со значением цветов в полях RGB и HSB. Вы заметите, что изменение числовых значений в каналах R, G, и B приводит к изменению числовых значений в каналах H, S, B.
Цвет объектов
Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.
Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.
Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.
— Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.
— Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.
— И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.
Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).
Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра
Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.
Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра
Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.
Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра
Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.
В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.
Источник
