Мы привыкли считать, что белый свет — это просто «свет», не имеющий цвета. Однако это не так. Еще в XVII веке великий английский ученый Исаак Ньютон провел серию экспериментов, которые показали, что белый свет имеет сложный состав.
Опыты Ньютона
В 1666 году Ньютон провел следующий опыт. В затемненной комнате он пропустил узкий пучок солнечного света через небольшое отверстие в ставне, а затем направил его на стеклянную призму. Пройдя через призму, световой луч не только преломился, но и распался на полосу, состоящую из разных цветов.
На экране за призмой Ньютон увидел радужную полосу, которую он назвал спектром. В спектре цвета располагались в определенном порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Этот порядок всегда одинаков.
Ньютон также провел обратный опыт. Он поместил за призмой вторую призму и собрал все цвета спектра обратно. В результате на экране снова появился белый свет. Это доказало, что белый свет — это смесь различных цветов.
Дисперсия света — это явление разложения белого света на составляющие его цвета при прохождении через прозрачную среду (например, призму).
Почему же свет разлагается в спектр? Причина в том, что разные цвета (которые соответствуют разным длинам волн) преломляются в среде по-разному. Красный свет преломляется слабее всего, а фиолетовый — сильнее всего. Именно поэтому фиолетовые лучи отклоняются призмой на больший угол, чем красные.
С точки зрения волновой оптики, дисперсия объясняется тем, что абсолютный показатель преломления среды зависит от длины волны света. Это означает, что скорость света в среде для разных цветов различна.
Так как скорость света в среде зависит от длины волны, то и показатель преломления, а значит, и угол преломления, будут разными для разных цветов.
Сложение спектральных цветов
Ньютон также обнаружил, что цвета можно не только разделять, но и складывать. Если смешать лучи разных цветов, можно получить новые цвета. Оказалось, что достаточно всего трех основных цветов, чтобы получить любой другой цвет видимого спектра. Эти цвета — красный, зеленый и синий.
Попарное смешение основных цветов дает:
- Красный + Зеленый = Желтый
- Зеленый + Синий = Голубой
- Красный + Синий = Пурпурный
Смешение всех трех основных цветов в равных пропорциях дает белый свет. Именно на этом принципе работает цветной экран вашего телевизора или монитора, где каждая точка состоит из трех микроскопических источников света: красного, зеленого и синего.
Важно помнить: Сложение цветов, которое мы рассматриваем здесь, относится к свету. Оно не совпадает с правилами смешения красок. Например, при смешении красной и зеленой краски получается грязно-коричневый цвет, а не желтый, потому что краски не излучают свет, а поглощают часть падающего.
Цвета в природе
Почему мы видим предметы цветными? Оказывается, все дело в отражении и поглощении света. Когда белый свет падает на предмет, он частично поглощается, а частично отражается. Цвет предмета, который мы видим, — это тот цвет, который он отражает (или пропускает, если предмет прозрачный).
Например, красное яблоко отражает красные лучи и поглощает все остальные. Белый лист бумаги отражает все цвета почти одинаково. Черный предмет поглощает свет всех цветов.
Явление дисперсии объясняет такие красивейшие природные явления, как радуга и игра света в драгоценных камнях. Радуга возникает, когда солнечный свет преломляется и отражается в мельчайших каплях воды, взвешенных в воздухе после дождя.
