Оптический раздел физики раскрывает закономерности природы цвета и его характеристики.
Химия исследует свойства веществ и их соединений для разработки рецептур красителей, адекватных требуемым цветам и их сочетаниям, смесям.
Математика (в применении к цветоведению – колориметрия) позволяет осуществлять количественную оценку цветов и определять по соответствующим координатам цветовых графиков цветовой тон и насыщенность требуемого цвета.
Психофизиология раскрывает закономерности физиологии цветного и черно-белого зрения и природу оптических иллюзий.
Психология исследует ассоциации, эмоции, образы, вызываемые различными цветами и их сочетаниями.
Эстетика (в применении к колористике) исследует законы гармонизации цветовых сочетаний, гармоничного сочетания цветов с позиций определенных идеалов эстетического общественного сознания в соответствии с мерой человека, мерой вещи, гармонизируемой цветом, и мерой среды, в которой вещь функционирует и воспринимается.
Теория композиции раскрывает закономерности использования цветов и их сочетаний в соответствии с многообразием функций цвета в композиции произведений искусств и дизайна.
С позиций физики (оптики) цвет имеет световую природу. Возникновение цветовых ощущений невозможно без света. Понятия «свет» и «цвет» неотделимы. Светоцветовые ощущения возникают тогда и постольку, когда и поскольку свет воздействует на глаза человека.
Лучи света, попадая на сетчатку глаза, вызывают импульсы, производящие в мозге ощущение (впечатление) того или иного цвета или их сочетаний.
Среди большого диапазона существующих в природе видов электромагнитного излучения: радиоволнового, инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского, гамма-излучения, не воспринимаемых зрением человека, выделяется относительно узкий сектор видимого электромагнитного излучения.
Видимый диапазон световых волн колеблется в пределах 380–760 нм.
Белый свет объективно представляет собой оптическое смешение волн различной длины и является не простым, а составным (сложным). Пропускаемый через прозрачную бесцветную трехгранную стеклянную призму луч белого света разлагается на составляющие простые цвета, представляющие собой полосу спектра цветов, плавно переходящих друг в друга в определенном порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый – это спектральные цвета (точнее, цветовые тона), они те же, что и в солнечном спектре (радуге).
Отдельные спектральные цвета, соответствующие определенной длине световой волны, являются простым, или монохроматическим, светом. Они уже не разложимы на отдельные цвета, как белый цвет призмой.
В табл. 1 приведены наименования цвета монохроматических световых потоков, их условные буквенные обозначения и диапазон длин волн [1].
Пурпурный ряд цветовых тонов отсутствует в спектре солнечного света (или любого источника света), поэтому их и называют неспектральными. Их нельзя получить монохроматическим излучением (например при помощи оптического устройства – монохроматора). Но можно создать с помощью смешения лучей двух и более монохроматических излучений (например красного и синевато-пурпурного).
Таблица 1. Спектральные и неспектральные цвета видимого электромагнитного излучения
Примечания:
1. Буквенные обозначения цветов в скобках даны по начальным буквам их названий по-английски (прописным и строчным): B, b – Blue – синий; P, p – Purple – пурпурный; G, g – Green – зеленый; Y, y – Yellow – желтый; O, o – Orange – оранжевый; R, r – Red – красный.
2. Дополнительные длины волн неспектральных цветов даны относительно излучения С МКО (дневной свет).
3. 1 нм = 0,0000001 мм.
Все видимые нами в окружающем мире цвета делят на хроматические (спектральные и неспектральные) и ахроматические (черный, белый, серые), а также их смеси.
Для качественной и количественной характеристики цвета используют такие понятия, как цветовой тон, насыщенность (чистота) и светлота (яркость).
Цветовой тон – качество цвета, определяемое длиной световой волны (в нм) и приравниваемое к одному из спектральных или неспектральных (пурпурных) цветов. Цветовой тон дает название цвету.
Насыщенность – степень отличия хроматического цвета от равного ему по светлоте (яркости) ахроматического (серого). (Из-за трудоемкости определения этой характеристики цвета ее обычно заменяют другой – чистотой цвета.)
Чистота (колориметрическая насыщенность) – это процентная доля чистого спектрального цвета в общей яркости данного цвета:
