Ричард Фейнман - 3a. Излучение. Волны. Кванты

Фиг. 35.5. Цветовые коэффици­енты чистых спектральных тонов для некоторого выбора основных цветов. 1 — красный; 2 — зеленый; 3 — синий.

Любой цвет можно рассматривать как сумму чистых спектральных тонов с различ­ными, но положительными коэффициентами (чистых с физи­ческой точки зрения). Любой цвет состоит из некоторых ко­личеств красного, желтого, синего и т. д. по всем цветам спект­ра. Зная, как составлены спектральные тона из трех основных цветов, можно вычислить необходимую пропорцию основных цветов и для какого угодно цвета. Поэтому, определив цве­товые коэффициенты всех спектральных тонов по отношению к трем основным цветам, легко составить полную таблицу сме­шения цветов.

В качестве примера на фиг. 35.5 приведены опытные данные по смешению трех цветов. Кривые показывают количество каждого из трех основных цветов (красного, зеленого, синего), образующих при смешении любой из цветов спектра. Красный цвет расположен на левом конце спектра, следом идет желтый цвет и т. д. до синего цвета, расположенного на правом краю. Заметьте, что в некоторых случаях необходимо брать отрица­тельные коэффициенты. Именно из таких данных и были опре­делены положения точек для всех цветов на диаграмме, причем координаты х и у связаны с относительными количествами основных цветов, использованных для получения различ­ных цветов. Отсюда же была найдена и граничная кривая диаграммы. Она представляет собой геометрическое место всех чистых спектральных тонов. Но каждый цвет может быть по­лучен смешением спектральных тонов, поэтому любой цвет на линии, соединяющей две произвольные точки кривой, сущест­вует в природе. На диаграмме прямая соединяет крайний фио­летовый и далекий красный концы спектра. На ней располо­жены пурпурные цвета. Внутри кривой находятся те цвета, которые могут быть получены с помощью света, а цвета вне кривой вообще не могут быть созданы светом, и никто их ни­когда не видел (разве только во сне!).

§ 5. Механизм цветового зрения

Первый вопрос, который возникает по поводу изложенных закономерностей: почему цвета ведут себя таким образом?

Простейшая теория, предложенная Юнгом и Гельмгольцем, предполагала, что глаз обладает тремя сортами пигментов, вос­приимчивых к свету, и что спектры поглощения этих пигментов разные, скажем, один сильно поглощает красный свет, дру­гой — синий, а третий — зеленый. Поэтому когда свет попа­дает в глаз, поглощение в каждой из трех областей происхо­дит по-разному, а, исследуя разную поступающую информацию, наш мозг, или глаз, или еще что-то решает, какой цвет попал в глаз. Легко показать, что из предположения о трех сортах пигментов вытекают все правила смешения цветов.

Дальше, казалось бы, оставалось определить кривые по­глощения всех трех пигментов, но по этому поводу возникли серьезные разногласия. К несчастью, оказалось, что можно найти только всевозможные линейные комбинации кривых поглощения, а не сами кривые для каждого пигмента в отдель­ности, потому что координаты на диаграмме могут быть повер­нуты любым образом. Пробовали использовать самые разные пути для получения кривых, характеризующих отдельные физические свойства глаза. Одна из таких кривых, называемая кривой яркости, представлена на фиг. 35.3.

На рисунке показаны две кривые: одна для глаза, адаптиро­ванного к темноте, а другая для зрения на свету (последняя характеризует зрение с помощью колбочек). Кривая указывает наименьшую яркость света данной окраски, которую еще спо­собен воспринять глаз, т. е. характеризует чувствительность глаза в разных областях спектра.

Существует другой, очень интересный способ измерения этой же величины. Возьмем два цвета и будем попеременно показы­вать их на экране. Тогда, если частота их появления достаточ­но мала, мы увидим на экране мелькание. С увеличением час­тоты мелькание в конце концов исчезнет. Это произойдет при некоторой частоте, зависящей от яркости света и равной, ска­жем, 16 повторениям в секунду. Теперь можно так подобрать яркости, или интенсивности, двух цветов относительно друг друга, чтобы мелькание цвета при 16 циклах исчезало. При уста­новленной яркости мелькание цветов возникает, только если перейти к меньшей частоте. Следовательно, при большой час­тоте мы получаем так называемое мелькание яркости, а при меньших частотах — мелькание цвета. Таким способом удает­ся подобрать два цвета с «одинаковой яркостью». Получающие­ся отсюда результаты почти, но не совсем аналогичны данным по пороговой чувствительности глаза к слабым потокам света, наблюдаемым с помощью колбочек. Большинство специалистов