Словарь теории цвета

Нужно ли, на самом деле, измерять степень освещенности и что такое единица измерения света?

Ученые доказали, что тусклый или, наоборот, слишком яркий свет разрушают сетчатку человеческого глаза, из-за чего ухудшается острота зрения. Из-за разрушения сетчатки скорость и качество функционирования мозга снижаются. Недостаточное количество яркости увеличивает в людях сонливость, понижает работоспособность и ухудшает настроение

Следует учесть, что мы не берем во внимание ситуации, в которых тусклое свечение украшает обстановку: романтическое свидание, просмотр фильма и так далее. Насыщенный световой поток прибавляет сил, энергии, желания работать, тем самым быстрее утомляя человека

Единица измерения света установлена СанПиНом называют санитарные правила и нормы — данные, на которые нужно равняться при измерении освещенности. Замеры делаются для определения не только степени освещенности, но и уровня шума, пыли, загрязненности, вибрации. По мнению докторов, постоянный недостаток света на рабочем месте приводит к переутомлению сотрудников, ухудшению зрения и концентрации внимания. Рабочие становятся менее трудоспособными, что может вылиться в несчастный случай по невнимательности или другим причинам.

Помимо людей, от недостаточной освещенности страдают и другие живые организмы: растения, животные. Для быстрого развития и плодородного цветения растениям обязательно нужен мощный поток света. У животных из-за некачественного освещения могут появиться нарушения в росте и развитии, репродуктивной функции, наборе массы тела и может снизиться активность существа.

Светлота (Luminance/Lightness)

Несмотря на то, что вместо этого слова часто употребляют слово «яркость» (brightness), мы предпочитаем использовать слово «светлота» (или «светимость»). Понятие «светлота цвета» связано с многими теми же переменными, что и яркость в смысле «value». Но в данном случае используется другая математическая формула. Если говорить кратко, вспомните цветовой круг. В нем цвета расположены по кругу с одинаковой светлотой. Добавление белого увеличивает светлоту, добавление чёрного — уменьшает.

Это измерение цвета относится к яркости (value), но отличается по своему математическому определению. Светлота цвета измеряет интенсивность потока света на единицу площади его источника. Рассчитывается она путём вычисления среднего в группе ахроматичных цветов.

Достаточно сказать, что светлота растёт от очень тёмного до очень светлого (сияющего) и может быть отображена с помощью цветового круга, который показывает все цвета (hue) с одинаковой светлотой. Если к цветовому кругу добавить немного света, мы тем самым увеличим интенсивность света и таким образом увеличим светлоту цветов. Противоположное произойдёт, если мы уменьшим свет. Сравните, как выглядят плоскости, отображающие светлоту, с плоскостями, отображающими яркость (выше).

Яркость — поверхность

Яркость поверхностей при смешанном отражении или пропускании может быть рассчитана по формулам ( 1 — 22) и ( 1 — 23), но с заменой о или т коэффициентом яркости г Значения последнего зависят не только от направления яркости, но и от направления падения света, что вес: ма затрудняет расчет.
 

Яркость поверхности не изменяется от увеличения или уменьшения расстояния до наблюдателя. Объясняется это тем, что при изменении расстояния световой поток увеличивается или уменьшается во столько же раз, во сколько изменяется площадь изображения на сетчатке глаза. Освещенность изображения на сетчатке остается неизменной, и яркость поверхности оказывается, таким образом, постоянной, не зависимой от расстояния.
 

Яркость поверхности зависит от падающего на нее светового потока и ее отражающих свойств, в частности от коэффициента отражения.
 

Яркость поверхности косинусного излучателя одинакова во всех направлениях.
 

Яркость поверхности трубки и-лампы одинакова. В зависимости от мощности лампы яркость изменяется в пределах от 0 4 до 0.6 сб.
 

Яркость L поверхности дорожного покрытия является яркостью поверхности таких же угловых размеров, создающей такую же освещенность на зрачке наблюдателя.
 

Яркостью поверхности в данном направлении ( под углом а к поверхности) называется отношение силы света, излучаемого поверхностью в этом направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.
 

Какова яркость поверхности, коэффициент отражения которой равен 0 9, если ее освещенность равна 100 000 лк.
 

Определение яркости поверхности в них основывается на измерении световых потоков от исследуемой и образцовой поверхностей излучения.
 

Измерение яркости поверхностей разных размеров, самосветящихся или отражающих свет, производится по результатам сравнения с известной яркостью. Для этой цели используются яркомеры различных устройств.
 

Цвет и яркость поверхностей, находящихся в поле зрения, оказывают серьезное влияние на зрительный процесс, настроение и работоспособность человека. Можно привести много примеров, когда новая физиологически обоснованная окраска производственных помещений оказалась фактором повышения производительности труда.
 

В — яркость поверхности площадью 1 м2 при силе света /, выраженной в 1 кд; S — освещаемая поверхность, м2; а — угол между перпендикуляром к светящей поверхности и направлением, в котором определяется яркость.
 

Нормы яркости света

Показатель свыше 160 000 кандел на м2 вызывает неприятные ощущения в глазах и слезоточивость. Поэтому производители ламп увеличивают площадь источников света (нить накаливания лампочки) за счет крупных матовых плафонов. Такой свет приятней и безопасней для органов зрения человека, не оказывает негативного воздействия на концентрацию внимания.

Нормы яркости по ГОСТ Р 52870-2007

Измеряя этот показатель, учитывают:

• При адаптации к свету данная величина должна быть ≥ 10 кд/м2, к тени – не более 0,01 кд/м2.
• На экранах этот параметр для монохромного изображения в норме должен составлять свыше 3 000 кд/м2, цветного – 10 000 кд/м2 (при этом, для каждого цвета более 1 500 кд/м2).
• При определении этого светового показателя в разных точках экрана разница между максимальным и минимальным числами определяется отношением первого значения ко второму, и величина должна быть в пределах от 0 до 0,7.
• Ночные показатели яркости должны быть в 2–100 раз меньше дневных.

Обратите внимание! Яркость мониторов при наличии внешнего освещения не нормируется. Монитор при внешнем освещении

Монитор при внешнем освещении

Яркость света – это очень важный параметр, влияющий на зрение и работоспособность человека, и им не стоит пренебрегать. Таким образом, для безвредной работы с монитором внутри помещения, можно установить на устройство регулятор яркости, который будет менять ее показатели в 10–100 раз, в зависимости от времени суток и наличия естественного освещения.

I. КРАТКАЯ СВОДКА ОСНОВНЫХ ФОРМУЛ.

, — среды,- угол падения,- угол преломления.

— угол поворота лучей тонкой призмой,- угол при вершине призмы,- призмы.

— оптическая сила линзы,- линзы в вакууме.

— линзы в вакууме,- расстояние от источника света до
линзы,- расстояние от линзы до изображения
источника света.

— линзы в вакууме,- линзы,, — радиусы
кривизны поверхностей линзы.

— оптическая сила линзы,, — среды
перед линзой и за линзой,, — перед линзой и за линзой,- расстояние от источника света до
линзы,- расстояние от линзы до изображения
источника света.

— оптическая сила сферической
поверхности,, — среды с
двух сторон сферической поверхности,- радиус кривизны поверхности.

— сферического зеркала,
R — радиус кривизны зеркала.

— освещенность поверхности,- поток световой энергии,- площадь поверхности.

— светимость поверхности,- ,- площадь поверхности.

— сила света,- ,- телесный угол.

—
поверхности, создаваемая точечным источником света,- сила света,- света на поверхность,- расстояние от источника света до
точки наблюдения.

— яркость источника света,- ,- угол между нормалью к поверхности и
направлением излучения,- площадь излучающей поверхности,- телесный угол.

—
поверхности,= 3.141592653589793…,- яркость ламбертовского источника
излучения.

— интенсивность света,- скорость света в вакууме- напряженность электрического поля
световой волны,- среднее значение по времени.

— видность ,- в максимуме (середина
светлой ),- в минимуме.

— света в результате двух волн,, — интерферирующих волн,- ,- длина волны света.

— ширина ,- длина волны света,- угол, под которым интерферирующие
лучи сходятся на экране.

— длина волны света,- частота света,, —
спектральная ширина линии излучения в шкале длин волн и в шкале частот.

— ,- длина волны света,- немонохроматичность света
(спектральная ширина источника света).

— порядок ,- ,- длина волны света.

— максимальный ,- длина волны света,- частота света,, —
немонохроматичность света в шкале длин волн и в шкале частот.

— время ,- спектральная ширина источника света.

— максимальная апертура ,- длина пространственной ,- расстояние до источника света,- длина волны света,- перпендикулярный лучу размер
источника света.

— шаг дифракционной решетки,- направление на главный дифракционный
максимум m-ого порядка,- угол падения света на дифракционную
решетку,- длина волны света.

— относительное спектральное
разрешение дифракционной решетки,- порядок дифракции,- число штрихов дифракционной решетки.

— радиус первой зоны Френеля,- длина волны света,, — расстояние
от отверстия в экране до точки наблюдения,- расстояние от источника света до
отверстия в экране.

— радиус -ой
зоны Френеля,- радиус первой зоны Френеля.

— угол дифракции света на препятствии,- длина волны света,- размер препятствия.

— угловой радиус первого темного
кольца при дифракции Фраунгофера на круглом отверстии,- длина волны света,- диаметр отверстия.

— предел разрешения микроскопа,- длина волны света,- среды
между предметом и объективом микроскопа,- входная апертура объектива,- числовая апертура.

Что такое электромагнитное излучение?

Электромагнитное излучение – это колебания электрического и магнитного полей. Скорость распространения в вакууме равна скорости света (около 300 000 км/с). В других средах скорость распространения излучения меньше.

Электромагнитное излучение классифицируется по частотным диапазонам. Границы между диапазонами весьма условны, в них нет резких переходов.

Видимый свет. Это самый узкий диапазон во всем спектре. Человек может воспринимать только его. Видимый свет сочетает в себе цвета радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. За красным цветом находится инфракрасное излучение, за фиолетовым – ультрафиолетовое, но они уже не различимы человеческим глазом.

Волны видимого света очень короткие и высокочастотные. Длина таких волн – одна миллиардная часть метра или один миллиард нанометров. Видимый свет от Солнца – своеобразный коктейль, в котором смешаны три основных цвета: красный, желтый и синий.

• Ультрафиолетовое излучение – часть спектра между видимым светом и рентгеном. Ультрафиолетовое излучение используется для создания световых эффектов на сцене театра, дискотеках; банкноты некоторых стран содержат защитные элементы, видимые только при ультрафиолете.
• Инфракрасное излучение является частью спектра между видимым светом и короткими радиоволнами. Инфракрасное излучение – это скорее тепло, чем свет: каждое нагретое твердое или жидкое тело испускает непрерывный инфракрасный спектр. Чем выше температура нагревания, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.
• Рентгеновское излучение (рентген). Волны рентгеновского излучения обладают свойством проходить сквозь вещество и не поглощаться слишком сильно. Видимый свет такой способностью не обладает. Благодаря рентгену некоторые кристаллы могут светиться.
• Гамма-излучение – это наиболее короткие электромагнитные волны, которые проходят сквозь вещество без поглощения: они могут преодолеть однометровую стену из бетона и свинцовую преграду толщиной в несколько сантиметров.

Примечания

1. Под источником света может пониматься как излучающая, так и отражающая или рассеивающая свет поверхность. Также это может быть трёхмерный объект.
2. В случае, когда источник не представляет собой светящуюся поверхность, речь идёт о проекции трёхмерного тела или области пространства, которая считается источником.
3. В случае усиливающей среды эта теорема прямо не выполняется или по крайней мере нуждается в аккуратном уточнении понимания её формулировки, формулировка же несколько затруднена тем, что в физическом смысле источником является не только первичный источник, но и среда. Так или иначе, если понимать под яркостью источника лишь яркость первичного источника, она совершенно очевидно может быть превзойдена при распространении света в активной среде.
4. Таблицы физических величин / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1975. — С. 647.
5. Таблицы физических величин / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1975. — С. 647.
6. Енохович А. С. Справочник по физике.—2-е изд. / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Просвещение, 1990. — С. 213. — 384 с.
7. Таблицы физических величин / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1975. — С. 647.
8. Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 174, 255.
9. Ишанин Г. Г., Панков Э. Д., Андреев А. Л. Источники и приемники излучения. — СПб.: Политехника, 1991. — 240 с. — ISBN 5-7325-0164-9.
10. Ишанин Г. Г., Панков Э. Д., Андреев А. Л. Источники и приемники излучения. — СПб.: Политехника, 1991. — 240 с. — ISBN 5-7325-0164-9.
11. Tousey R., Koomen M.J. The Visibility of Stars and Planets During Twilight // Journal of the Optical Society of America, Vol. 43, N 3, 1953, pp 177—183
12. Таблицы физических величин / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1975. — С. 647.
13. Енохович А. С. Справочник по физике.—2-е изд. / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Просвещение, 1990. — С. 213. — 384 с.

В астрономии

В астрономии яркость — характеристика излучательной или отражательной способности поверхности небесных тел. Яркость слабых небесных источников выражают звёздной величиной площадки размером в 1 квадратную секунду, 1 квадратную минуту или 1 квадратный градус, то есть сравнивают освещённость от этой площадки с освещённостью, даваемой звездой с известной звёздной величиной.

См. также: Поверхностная яркость

Так, яркость ночного безлунного неба в ясную погоду, равная 2⋅10−4 кд/м², характеризуется звёздной величиной 22,4 с 1 квадратной секунды или звёздной величиной 4,61 с 1 квадратного градуса. Яркость средней туманности равна 19—20 звёздной величины с 1 квадратной секунды. Яркость Венеры — около 3 звёздных величин с 1 квадратной секунды. Яркость площадки в 1 квадратную секунду, по которой распределён свет звезды нулевой звёздной величины, равна 92 500 кд/м². Поверхность, у которой яркость не зависит от угла наклона площадки к лучу зрения, называется ортотропной; испускаемый такой поверхностью поток с единицы площади подчиняется закону Ламберта и называется светлостью; её единицей является ламберт, соответствующий полному потоку в 1 лм (люмен) с 1 м².

Что такое световой поток

В старые добрые времена, основным параметром по которому выбирали лампочку в прихожую, на кухню, в зал, была ее мощность. Никто никогда и не задумывался спрашивать в магазине про какие-то люмены или канделы.

Говоря простыми словами, световой поток – это количество света, которое дает светильник.

Однако не путайте световой поток светодиодов по отдельности, со световым потоком светильников в сборе. Они могут существенно отличаться.

Надо понимать, что световой поток это всего лишь одна из множества характеристик источника света. Причем его величина зависит:

от мощности источника

Вот таблица этой зависимости для светодиодных светильников: 

А это таблицы их сравнения с другими видами ламп накаливания, люминесцентных, ДРЛ, ДНаТ: 

Однако есть здесь и нюансы. Светодиодные технологии до сих пор еще развиваются и вполне возможен вариант, когда светодиодные лампочки одинаковой мощности, но разных производителей, будут иметь абсолютно разные световые потоки.

Просто некоторые из них ушли более вперед, и научились снимать с одного ватта больше люмен, чем другие.

Кто-то спросит, для чего нужны все эти таблицы? Для того, чтобы вас тупо не обманывали продавцы и производители.

На коробочке красиво напишут:

мощность 9Вт

светопоток 1000Лм

аналог лампы накаливания 100Вт

Но с такой мощностью вам и близко не будет хватать прежнего света. Начнете ругаться на светодиоды и технологии их несовершенства. А дело то оказывается в недобросовестном производителе и его товаре.

от эффективности

То есть, насколько эффективно тот или иной источник преобразует электрическую энергию в световую. Например, обычная лампа накаливания имеет отдачу 15 Лм/Вт, а натриевая лампа высокого давления уже 150 Лм/Вт. 

Получается, что это в 10 раз более эффективный источник, чем простая лампочка. При одной и той же мощности, вы имеете в 10 раз больше света!

Измеряется световой поток в Люменах – Лм.

Что такое 1 Люмен? Днем при нормальном свете, наши глаза больше всего чувствительны к зеленному цвету. К примеру, если взять два светильника с одинаковой мощностью синего и зеленого цвета, то для всех нас более ярким покажется именно зеленый.

Длина волны зеленого цвета равна 555 Нм. Такое излучение называется монохроматическим, потому что содержит в себе очень узкий диапазон.

Конечно, в реалии зеленый дополняется и другими цветами, чтобы в итоге можно было получить белый.

Но так как чувствительность человеческого глаза максимальна именно к зелени, то и люмены привязали к нему.

Так вот, световой поток в один люмен, как раз таки и соответствует источнику, который излучает свет с длиной волны 555 Нм. При этом мощность такого источника равняется 1/683 Вт.

Почему именно 1/683, а не 1 Вт для ровного счета? Величина 1/683 Вт возникла исторически. Изначально, основным источником света была обычная свечка, и излучение всех новых ламп и светильников как раз таки и сравнивались со светом от свечи.

В настоящее время эта величина 1/683 узаконена многими международными соглашениями и принята повсеместно.

Это напрямую влияет на зрение человека.

Яркость (Value/Brightness)

Когда мы говорим, что цвет «тёмный» или «светлый», мы имеем в виду его яркость. Это свойство сообщает нам, насколько свет светел или тёмен, в том смысле, насколько он близок к белому. Например, канареечный жёлтый цвет считается светлее синего «navy blue», который в свою очередь сам светлее чёрного. Таким образом, значение (value) канареечного жёлтого выше, чем синего «navy blue» и чёрного.

Низкая яркость, постоянная — одинаковый уровень яркости.

Контраст яркостей — серый = ахроматичный.

Контраст яркостей — полное различие яркости.

Яркость (используется термин «value» или «brightness») зависит от количества света, излучаемого цветом. Самый простой способ запомнить это понятие — это представить себе шкалу серого цвета, со сменой чёрного на белый, в которой содержатся все возможные варианты монохроматического серого цвета. Чем больше в цвете света, тем он ярче. Таким образом пурпурный — менее яркий, чем небесно-голубой, так как излучает меньше света.

Эту шкалу серого цвета можно приравнять к цветной шкале с помощью того же уравнения, которое используется в телевидении (Яркость серого цвета = 0.30 Red + 0.59 Green + 0.11 Blue):

Интерактивная демонстрация иллюстрирует изменение яркости в двухмерной схеме:

Интенсивность — электромагнитное излучение

Интенсивность электромагнитного излучения пропорциональна квадрату напряженности поля.
 

Интенсивность электромагнитного излучения линии характеризуется величиной вертикальной составляющей напряженности электрического поля Е вблизи поверхности земли, так как она определяет напряжение, создаваемое на антеннах радиоприемников, а следовательно, и — радиопомехи.
 

Таким образом, интенсивность электромагнитного излучения с количественной точки зрения определяется скоростью, числом и энергией отдельных фотонов, составляющих данный поток лучистой энергии. Вместе с тем лучистые потоки качественно различаются по величине наименьшей порции энергии, переносимой отдельными фотонами

Это обстоятельство имеет особенно важное значение в тех случаях, когда происходит избирательное взаимодействие излучения с веществом, например, при поглощении фотонов атомами или молекулами.
 

Терморезисторы применяют для измерения интенсивности электромагнитного излучения в оптическом диапазоне частот. Терморезисторы, предназначенные для регистрации лучистой энергии, называют болометрами.
 

Абсорбционная спектрофотометрия изучает изменение интенсивности электромагнитного излучения различной длины волны, вызванное взаимодействием излучения с веществом. Если среда, через которую проходит излучение от источника сплошного спектра прозрачна для излучения, то изменяется только скорость распространения излучения, которая становится меньше, чем в вакууме. Количественно уменьшение скорости выражается через показатель преломления п c / v, где сии — скорости распространения электромагнитного излучения в вакууме и в данной среде. Спектр поглощения такой прозрачной среды представляет собой непрерывную полосу. Если среда поглощает излучение, то наблюдаемый спектр содержит одну или несколько полос поглощения.
 

В абсорбционной спектроскопии определяется изменение интенсивности электромагнитного излучения, создаваемого каким-либо источником, изменение, которое наблюдается при прохождении излучения через поглощающее его вещество. При этом молекулы вещества взаимодействуют с электромагнитным излучением и поглощают энергию.
 

Метод абсорбционной фотометрии основан на изменении интенсивности электромагнитного излучения при различных длинах воли в зависимости от свойств вещества. При прохождении лучей данной длины волны с интенсивностью / о через слой вещества, поглощающего их, ослабляется интенсивность первоначального потока. При измерении окраски растворов сравнивают интенсивность света / о, прошедшего через чистый растворитель, с интенсивностью света /, прошедшего через раствор.
 

Для получения хорошей линейной зависимости между интенсивностью падающего электромагнитного излучения на фотоэлемент и силой фототока во внешней цепи фотоэлемента необходимо, чтобы сопротивление гальванометра не превышало внутреннего сопротивления фотоэлемента и было по возможности меньше.
 

При раздвигании двух параллельных полупрозрачных зеркальных пластин интенсивность электромагнитного излучения, прошедшего через эти пластины, периодически меняется в зависимости от расстояния между пластинами.
 

В основу работы пламенных газоанализаторов положено измерение интенсивности электромагнитного излучения определенной длины волны при сжигании загрязняющих компонентов атмосферного воздуха в водородном пламени. Метод применяется, в частности, для обнаружения горючих компонентов, загрязняющих атмосферный воздух.
 

Дуговые методы электросварки также характеризуются различными спектром и интенсивностью электромагнитного излучения, зависящими от используемых материалов и режима сварки.
 

О 12.1.16. При раздвижении двух параллельных полупрозрачных зеркальных пластин интенсивность электромагнитного излучения, прошедшего сквозь эти пластины, периодически меняется в зависимости от расстояния между ними.
 

О 12.1.16. При раздвижении двух параллельных полупрозрачных зеркальных пластин интенсивность электромагнитного излучения, прошедшего сквозь эти пластины, периодически меняется в зависимости от расстояния между ними Объясните это явление и определите, пользуясь рисунком, длину волны падающего излучения. Излучение распространяется перпендикулярно пластинам.