El principio de la luz y el color en la teoría del color.
Los llamados términos de color son términos especiales para colores. Comprender el significado de estos sustantivos no es sólo un componente del conocimiento básico, sino también un lenguaje intermediario necesario para explicar los principios y leyes del color, por lo que conviene explicarlo al principio.
La experiencia ha demostrado que la comprensión y aplicación de los colores por parte de las personas se logra descubriendo las diferencias y buscando sus conexiones internas. Por tanto, la experiencia visual humana más básica lleva a la conclusión más simple e importante: sin luz no hay color. La gente puede ver objetos coloridos durante el día, pero no se ve nada en la noche oscura. Si hay luz, podrás volver a ver el objeto y su color donde brilla la luz.
Fue el científico británico Newton quien verdaderamente resolvió el misterio de la luz y el color. En la segunda mitad del siglo XVII, para mejorar la claridad del telescopio recién inventado, Newton comenzó a estudiar el fenómeno de la luz que pasa a través de espejos de vidrio. En 1666 Newton realizó su famoso experimento de dispersión. Cerró una habitación a oscuras y abrió sólo una estrecha rendija en la ventana para dejar entrar la luz del sol, atravesando el prisma de vidrio de un cuerpo colgante triangular. Como resultado, ocurrió un milagro inesperado: en lugar de una luz blanca, lo que apareció en la pared opuesta fue una franja de luz de siete colores. Estos siete colores están ordenados en rojo, naranja, amarillo, verde, cian, índigo y morado, como un arco iris después de la lluvia. Al mismo tiempo, si el haz de luz de siete colores pasa nuevamente a través del prisma, se puede restaurar a luz blanca. Esta banda de siete colores es el espectro solar.
Una gran cantidad de resultados de investigaciones científicas posteriores a Newton nos dicen además que el color es una existencia objetiva con luz coloreada como cuerpo principal, y es la experiencia visual de las personas. Este sentimiento se basa en tres factores: primero, la luz; segundo, el reflejo de la luz en los objetos; tercero, los órganos visuales humanos. Es decir, se proyecta luz visible de diferentes longitudes de onda sobre un objeto, parte de la longitud de onda de la luz se absorbe y parte de la longitud de onda de la luz se refleja, estimulando el ojo humano y transmitiéndolo al cerebro a través del nervio óptico para formar información de color sobre el objeto, es decir, la percepción humana del color.
La relación entre la luz, los ojos y los objetos constituye el contenido básico de la investigación y la ciencia del color, y también es la base teórica y la base para la práctica del color.
Luz, luz visible, color espectral
Para comprender la causa de la dispersión de la luz descubierta por Newton, debemos encontrar la respuesta a partir de la naturaleza de la luz.
La llamada luz, en términos de sus propiedades físicas, es una onda electromagnética, parte de la cual puede ser recibida y respondida por el órgano visual humano: el ojo, generalmente llamado luz visible. Por tanto, el color debe ser un fenómeno visual producido por la acción de la luz visible. Después de estimular los ojos, puede provocar reacciones visuales, permitiendo a las personas sentir los colores y percibir el entorno espacial. La luz visible es tan común que cualquier persona con visión normal puede sentirla. La luz visible es misteriosa y está en constante cambio, porque no hay otra forma de contactarla, estabilizarla o comprenderla excepto mirándola. Por eso, muchos científicos, artistas y pensadores nacionales y extranjeros han observado, estudiado y pensado sobre esto, pero casi no se ha encontrado ninguna respuesta convincente. Aunque Newton descompuso la luz, algunas personas la describieron como "luz de ruptura".
Evidentemente la luz visible no es sólida, líquida, gaseosa, etc., ni son células, moléculas, átomos, ni es energía térmica, eléctrica o química.
Con el desarrollo de la ciencia, el estudio de la luz va entrando en contacto con su esencia. Newton fue el primero en proponer en 1678 que la luz es una partícula emitida por un objeto, llamada partícula de luz. Se emite en todas direcciones desde un cuerpo luminoso a una velocidad extremadamente alta, lo que permite al ojo humano sentir la luz. Esta es la llamada teoría de las partículas.
En 1678, Hagens y otros creían que el universo estaba lleno de un medio fino y elástico llamado éter. Cuando una sustancia emite luz, sus vibraciones electrónicas se transmiten a la distancia a través del éter circundante, convirtiéndose en una onda transversal. Las ondas transversales entran en el ojo humano y provocan la percepción de la luz, lo que se denomina teoría ondulatoria.
En 1864, Maxwell creía que la luz no era el movimiento del éter en sí, sino la propagación provocada por cambios electromagnéticos en el éter. Las ondas de éter son un tipo de onda de radio y se conocen como teoría electromagnética.
La ciencia moderna ha confirmado que la luz es energía radiante en forma de ondas electromagnéticas. Es a la vez ondulado y granular. Estas dos propiedades de la luz se denominan "dualidad" en óptica.
Cuando la luz del sol pasa a través de un prisma, se propaga a lo largo de diferentes rutas con diferentes longitudes de onda: la luz violeta tiene la longitud de onda más corta, la velocidad de propagación más lenta, la mayor tortuosidad (el mayor ángulo de refracción) y la luz roja tiene la La longitud de onda más larga y el ángulo de refracción más pequeño, otros colores de luz se organizan en secuencia para formar un espectro de siete colores. Cuando la luz incide en la superficie de un objeto opaco, las partículas "chocan", siendo parcialmente reflejadas y parcialmente absorbidas. Esta luz reflejada actúa sobre el órgano visual para formar el concepto del color de un objeto. Lo anterior es una respuesta científica al fenómeno de dispersión de la luz y la naturaleza del color de los objetos.
En todo el espectro electromagnético, no toda la luz tiene color. Las ondas electromagnéticas incluyen rayos cósmicos, rayos X, rayos ultravioleta, rayos infrarrojos, ondas de radio y luz visible, todos los cuales tienen diferentes longitudes de onda y frecuencias de vibración. Sólo las ondas electromagnéticas con longitudes de onda entre 380 y 780 nanómetros pueden provocar la percepción humana del color. Esta longitud de onda se llama espectro visible, también conocida como luz.
Las ondas electromagnéticas de otras longitudes de onda son invisibles para el ojo humano y comúnmente se las conoce como luz invisible. En realidad son rayos u ondas diferentes. Las ondas electromagnéticas con longitudes de onda superiores a 780 nanómetros se denominan rayos infrarrojos y las ondas electromagnéticas con longitudes de onda inferiores a 380 nanómetros se denominan rayos ultravioleta. Varios tipos de luz tienen diferentes longitudes de onda y sus tamaños todavía se miden en nanómetros.
Si utilizas un fotómetro para medir la luz de color descompuesta por un prisma, puedes obtener la longitud de onda de la luz de color. Entonces, el concepto de color es en realidad el reflejo visual producido por la luz de diferentes longitudes de onda que estimula el ojo humano.
Las propiedades físicas de la luz están determinadas por la amplitud y longitud de onda de la onda luminosa. La diferencia de longitud de onda determina la diferencia de tono. La misma longitud de onda pero diferente amplitud determina la diferencia en el brillo del tono, es decir, la diferencia de brillo.
El color sólo puede existir cuando hay luz, y la luz proviene de la fuente de luz. Hay dos tipos de fuentes de luz: fuentes de luz natural y fuentes de luz artificial. Toda la luz se compone de luces de colores de diversas longitudes de onda y frecuencias dispuestas en orden, lo que constituye el llamado "espectro". La luz emitida por lámparas con diferentes espectros, como las lámparas incandescentes y las fluorescentes, tiene diferentes percepciones de color.
Originalmente, se pensaba que el espectro de la luz solar constaba de siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, cian, índigo y violeta. Más tarde, alguien propuso que estaba compuesta por seis colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta. La razón fue que nunca se ha determinado la diferencia exacta de longitud de onda entre la luz cian y la azul. Las opiniones sobre el espectro de 7 colores y el espectro de 6 colores parecen no ser concluyentes en la ciencia del color, principalmente porque la tabla de colores y la rueda de colores organizadas por los 6 colores son fáciles de explicar el principio del color. Debido a que los nombres de los colores espectrales han atraído la atención no sólo de científicos y artistas, sino también de lingüistas y escritores, es inevitable que haya diferencias en la comprensión del significado de los nombres desde sus respectivas perspectivas. Por ejemplo, el naranja es en realidad un color intermedio entre el rojo y el amarillo, algunos lo llaman naranja. En realidad, el color de las frutas de color naranja varía mucho, es decir, el color de la propia naranja también tiene diferentes matices. Por lo tanto, el naranja es sólo un concepto general del color de todas las naranjas, y es difícil utilizar una fruta específica como tal. un estándar. Se puede ver que el nombre del color en sí no es riguroso. Otro ejemplo es el cian. Algunas personas piensan que proviene de la cianita, por lo que debería ser azul verdoso y el azul es el color ortocromático, por lo que el azul debe eliminarse del espectro. En Japón, el azul del cielo es en realidad lo que consideramos azul cielo, por lo que es costumbre eliminar el azul y conservar el azul en el espectro japonés. Además, también existe la opinión de que el espectro solo se compone de cuatro colores: rojo, amarillo, verde, azul y morado. En resumen, no hay una conclusión final sobre los siete colores, los seis colores y los cinco colores. Es difícil confirmar una teoría y negar las otras dos. Al leer diferentes libros de teoría del color, tienden a tener dichos diferentes, por las razones mencionadas anteriormente.
Los seis colores que cumplen con el tono estándar de color y luz están hechos de pigmentos y son los colores estándar de los pigmentos, a saber, rojo, naranja, amarillo, verde, azul y morado.
Color de fuente de luz, color de objeto, color inherente
La apariencia del color del objeto está relacionada con el color de fuente de luz y las propiedades físicas del objeto.
El mismo objeto aparecerá en diferentes colores bajo diferentes fuentes de luz: papel blanco bajo luz blanca, papel rojo bajo luz roja y papel verde bajo luz verde. Por lo tanto, los cambios en la composición espectral del color de la fuente de luz afectarán inevitablemente al color del objeto. Los objetos bajo luz eléctrica son amarillos, los objetos bajo luces fluorescentes son azules, los objetos bajo luz de soldadura son azul claro, los objetos bajo el amanecer y el atardecer son rojo anaranjado y amarillo, y los objetos bajo la luz del día son amarillo claro. El paisaje bajo la luz de la luna es verde claro. . La intensidad del color de la fuente de luz también tendrá un impacto en el objeto iluminado. El color de los objetos bajo luz intensa se volverá más claro y el color natural de los objetos bajo luz débil se volverá borroso y tenue. Sólo los colores de los objetos bajo una intensidad de luz moderada son más claramente visibles.
Los físicos han descubierto que la luz se absorbe, se refleja y se transmite cuando incide sobre un objeto. Además, varios objetos tienen las características de absorber, reflejar y transmitir luz coloreada de forma selectiva. En términos del efecto de los objetos sobre la luz, se pueden dividir a grandes rasgos en dos categorías: opacos y transparentes, generalmente llamados cuerpos transparentes y cuerpos transparentes. Para los objetos opacos, su color depende de la reflexión y absorción de luces de varios colores en diferentes longitudes de onda. Un objeto es blanco si refleja casi todos los colores de la luz solar. Por otro lado, si un objeto absorbe casi toda la luz coloreada de la luz solar, entonces el objeto es negro. Si un objeto sólo refleja luz en longitudes de onda de alrededor de 700 nanómetros y absorbe luz en otras longitudes de onda, el objeto aparecerá rojo. Se puede observar que el color de un objeto opaco está determinado por la luz de color que refleja, que esencialmente se refiere a las características del objeto que refleja y absorbe parte de la luz de color. El color de un objeto transparente está determinado por el color de la luz que transmite. El vidrio rojo es rojo porque sólo transmite luz roja y absorbe otros colores de luz. El filtro de color utilizado en la lente de la cámara no filtra la luz del color de la lente, sino que permite que la luz de este color pase y filtra la luz de otros colores. Dado que cada objeto tiene funciones especiales de absorción, reflexión y transmisión selectivas de luz de varias longitudes de onda, tiene una diferencia de color relativamente constante en las mismas condiciones (como fuente de luz, distancia, entorno y otros factores). La gente está acostumbrada a llamar al efecto de color de un objeto bajo luz blanca el "color intrínseco" del objeto. Por ejemplo, las flores rojas y las hojas verdes bajo una luz blanca nunca aparecerán como las flores rojas y las hojas verdes bajo una luz roja. El cártamo puede parecer más rojo, pero la luz verde no tiene la propiedad de reflejar la luz roja. Por el contrario, absorbe la luz roja, por lo que las hojas verdes aparecen negras bajo la luz roja. En este momento, el negro, que se siente como hojas negras, todavía puede considerarse el color del objeto de las hojas verdes bajo luz roja. La razón por la que las hojas verdes son hojas verdes es porque son verdes bajo fuentes de luz normales (luz solar), y el verde lo es. Convencionalmente se consideran hojas verdes de color inherente. Estrictamente hablando, el llamado color inherente debería referirse al color producido por las "propiedades físicas inherentes del objeto" bajo fuentes de luz normales.
El efecto de la luz y las características del objeto son dos condiciones indispensables que constituyen el color del objeto. Son interdependientes y se restringen entre sí. Al enfatizar solo las características del objeto y negar el papel del color de la fuente de luz, el color del objeto se convierte en una fuente sin agua; solo enfatizar el papel del color de la fuente de luz y no reconocer las características inherentes del objeto. que niega la existencia del color del objeto. Al mismo tiempo, cuando se utiliza el término "color intrínseco", se debe tener especial cuidado de no malinterpretar que el color de un objeto es fijo. Este tipo de prejuicio es el "concepto de color inherente" que debe superarse al estudiar la relación entre la luz y el color y al realizar bocetos en color.