Віддзеркалення світла поверхнею

Відображення світлових променів від поверхні підкоряється закону, відкритого Ньютоном: кут падіння променя дорівнює куту відбиття незалежно від природи матеріалу і довжини світлової хвилі. Падаючий світловий потік, що складається з паралельних променів, відбиваючись від гладкої поверхні, теж буде складатися з паралельних променів і здаватися як би виходить від цієї поверхні. Поверхня, що відбиває таким чином світло, називається блискучою.

Шорсткі тіла відображають за таким же законом, що і блискучі. Однак їхня поверхня складається з безлічі дрібних поверхонь, розташованих під різними кутами, світло, відбиваючись від них в різних напрямках, розсіюється. Це ще називається дифузним розсіюванням світла. Такі поверхні з різних точок зору здаються однаковими по світлин, не мають відблисків і називаються матовими.

Індивідуальні здібності поверхні поєднувати розсіювання і пряме відображення світла визначають її характер, фактуру. Ми можемо сказати: металевий, алмазний, скляний, фарфоровий і т.д. блиск, розділяючи їх по ледь вловимим ознаками, які майже не піддаються словесному визначенню.

Білий світ з точки зору фізики є світловий потік, що складається з хвиль різної довжини. Різні поверхні зустрічають падаючі на них промені світла з різним ступенем «гостинності»: одні поверхні, наприклад, поглинають короткохвильові і відображають довгохвильові промені, інші - навпаки. При такому виборчому поглинанні світлових променів поверхню набуває визначене фарбування, колір. Але є поверхні, які більш-менш рівномірно поглинають і відображають промені всіх довжин хвиль. Таке невибіркову поглинання створює сірі поверхні. Чим більше невибіркову поверхню, тобто байдуже до довжини хвилі буде більше відображати світлових променів, тим вона буде біліше, і навпаки, чим менше, тим чорніше.

Поверхні, рівномірно відображають промені всіх довжин хвиль, називаються ахроматичними. Вони мають тільки однією характеристикою - светлотой, яка в основному визначається кількістю відбитого поверхнею світла і складають поступовий ряд ахроматических тонів - від білого до чорного. Парадоксальність назви «безбарвний» колір ще раз вказує на нерозривність кольору і світла.

Ми досить легко можемо вибрати між предметами більш-менш темний, але відзначити, наскільки один темніше іншого, ми не можемо. Тому светлоту вимірюють за допомогою одиниць, які відзначають рівність чи нерівність яркостей.

У побуті ці поняття не розрізняються. Як правило, слово яскравість вживають для характеристики особливо світлих поверхонь, сильно освітлених і відображають велику кількість світла. Слово яскравість також часто служить характеристикою кольору, причому мається на увазі його насиченість і чистота. І ще яскравість використовується для визначення або оцінки джерела світла.

У кольорознавства відмінність між цими термінами досить визначено. Яскравість - поняття фізичне. Величина яскравості характеризується кількістю світла, що потрапляє в око спостерігача від поверхні, що випромінює або відбиває світло. Светлота ж - це відчуття яскравості, в якому важливу роль відіграють конкретні умови сприйняття, це поняття, що відноситься, перш за все до компетенції психології. Одна і та ж фізична, об'єктивна яскравість може викликати різні відчуття світлини, і, навпаки, одна й та сама світлина може відповідати різним ступеням яскравості.

Порогова чутливість легко змінюється при переході від одних умов освітленості до інших. При різкій зміні освітлення на деякий час вона значно знижується, а потім, у міру звикання очі, починає підвищуватися. Можна легко наплутати з кольором і светлотой, працюючи при яскравому або, навпаки, тьмяному освітленні або на сонячному світлі. (Сині кольори при природному вечірньому освітленні здаються більш яскравими, червоні і жовті - менш насиченими, білими, а при великих яркостях - жовтуватими.)

Термін «білизна» за своїм змістом близький поняттям яскравість і светлота, однак, на відміну від них, він містить відтінок якісної і навіть в якійсь мірі естетичної характеристики. Що таке білизна? Якщо светлота характеризує сприйняття яскравості, то білизна характеризує сприйняття відбивної здатності. Чим більше поверхня відображає падаючого світла, тим вона буде біліше. Теоретично це поверхня, що відбиває всі падаючі на неї промені, однак на практиці таких поверхонь не існує. У живописі, наприклад, білизну висловлюють математично: баритові білила - 99%, цинкові білила - 94%, папір - 86%, крейда - 84%. Ми ж будемо говорити про білизні шкіри обличчя або білизні білків очей, що взагалі не піддається ніяким підрахунками, але має величезне значення в підборі барв одягу, макіяжу і відтінків волосся.

Тіло, яке абсолютно не відображає світло, називають абсолютно чорним. Але це теж теоретичне поняття. Оскільки чорнота видно, значить, відображає хоч якусь дещицю світла.

Художник Ивенс наступним чином визначав відмінність між білим, сірим і чорним: «Біле - це феномен, що відноситься повністю до сприйняття поверхні, сіре - сприйняття відносної світлини поверхні, чорне - позитивне сприйняття недостатності стимулу для забезпечення належного рівня зору».

На практиці ахроматичні кольори при зіставленні завжди мають якісь колірні відтінки.

Явище константності кольору або світла зводиться до того, що, незважаючи на мінливість і мінливість одержуваних сітківкою ока світлових сигналів, в сприйнятті ми отримуємо більш-менш постійний образ, що відповідає реальному об'єкту.

Білий аркуш паперу сприймається білим і в слабо, і в яскраво освітленому приміщенні. Ця константа існує для всіх кольорів. Є якась аналогія між постійністю сприйняття білизни і сприйняттям величини розмірів - ми не помічаємо перспективних змін видимих ​​розмірів предмета, коли вони знаходяться далеко від нас, і ясно бачимо їх зменшення на великій відстані.

Зорова оцінка білизни поверхні залежить, таким чином, від кількості світла, що відбивається поверхнею, і від установки сприйняття.