БЕСЕДА ВОСЕМНАДЦАТАЯ. ФИЗИКА ЦВЕТА И ФИЗИОЛОГИЯ ЗРЕНИЯ

Прежде чем профессор Радиоль изложит принципы передачи цветных изображений, Любознайкин объяснит своему другу состав белого света и лучей различного цвета спектра. Затем он рассмотрит физиологические аспекты восприятия цвета и определит принцип трехцветного способа получения цветных изображений, лежащий в основе цветного телевидения.

Спектр цветов

Любознайкин. — Мой дядюшка Радиоль сейчас путешествует и поэтому не смог записать на магнитофоне очередной из своих рассказов, в которых объясняет тебе, дорогой друг, различные аспекты электронной техники.

Незнайкин. — Досадно, что он в отъезде. Это лишило его такого удовольствия, какое испытал я, рассматривая чудесную радугу, украсившую сегодня небо; возможно, что ты тоже ее видел.

Л. - Действительно, она пересекла значительную часть неба.

Н. — Я спрашиваю себя, почему солнце, которое обычно излучает белый свет, испускает красивую гамму цветов от красного до фиолетового и охватывает столько других тонов?

Л. — Разве ты, Незнайкин, не знаешь, что белый свет состоит из смеси всех этих цветов, которые, будучи разделенными, образуют радугу?

Н. - В этом я не сомневался, но не вижу, чем может быть вызвано такое разделение.

Л. — Два столетия тому назад знаменитому английскому математику, физику и астроному Исааку Ньютону удалось разложить белый свет на гамму цветных полос, пропуская свет через стеклянную прцзму (рис. 203). Цвет, как ты, вероятно, знаешь, определяется длиной волны света. Коэффициент преломления, т. е. угол, на который отклоняется луч при переходе из одной среды в другую, изменяется в зависимости от длины волны. Вот почему, проходя через призму, белый свет разлагается на составляющие его компоненты и на экране появляется спектр цветов, плавно переходящих один в другой.

Н. — Однако на твоем рисунке я вижу семь различных цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный.

Л. - Каждый из этих терминов обозначает некоторую полосу тонов, а не один тон, порождаемый волной одной длины.

Видимый свет имеет волны длиной от 380 до 780 нм. Это соответствует частотам от 790 до .

Н. - Так, значит, человеческий глаз воспринимает лишь узкую полосу частот электромагнитных волн. Световые лучи занимают только около одной целой октавы.

Л. — Да, Незнайкин. Волны длиннее волны красных лучей соответствуют инфракрасным лучам, которые для нас так же невидимы, как и ультрафиолетовые лучи, длина волны которых короче, чем у фиолетовых (рис. 204). К счастью, существуют фотоэлектрические элементы, чувствительные к невидимым для нас лучам.

Н. — Я вновь думаю о прекрасной радуге. Следует ли полагать, что она создана призмой, находящейся в верхних слоях атмосферы?

Л. — Разумеется, нет. В небе находится облако, состоящее из мельчайших капелек, на которых солнечные лучи претерпевают двойное преломление, что и определяет распределение различных цветов по длине волн.

Н. — Значит, не следует говорить о белом цвете, так как в действительности он состоит из целой гаммы цветов. И так как в физике обратимые явления встречаются очень часто, я предполагаю, что при рассматривании через стеклянную призму рисунка, представляющего собой весь спектр цветов от красного до фиолетового, у нас сложится впечатление, что мы видим белую поверхность.

Л. — Прими мои поздравления, Незнайкин! Твое предположение справедливо, но ни в одной из прочитанных мною книг по физике я не нашел изложения такой гипотезы.

Рис. 203. При прохождении через призму белый свет разлагается на непрерывный спектр цветов.

Рис. 204. Длина волны света различных цветов.

Она в самом деле оригинальна.

Н. — Твоя оценка для меня очень лестна... Неужели ни у кого никогда не возникала идея поэкспериментировать со сложением различных цветов, чтобы получить белый?

Л. — Ну, разумеется, возникала. Уже Ньютон развлекался раскрашиванием диска семью различными цветами, он закрашивал ими различные сектора диска. При достаточно быстром вращении диск казался белым. Почему? Потому что цвета благодаря сохранению зрительных ощущений складываются в нашем восприятии и дают впечатление белого цвета.

Сложение цветов

Н. — Одним словом, сложение цветов во времени, производимое диском Ньютона, дает такой же эффект, как и их сложение. в пространстве. Но во всех случаях для получения белого цвета необходимо располагать всей гаммой цветов спектра, не так ли?

Л. — Совсем нет! Ты можешь получить белый цвет, складывая только три цвета: красный, зеленый и синий. Это основные цвета, лежащие в основе того, что называют трехцветным способом цветовоспроизведения.