Фиолетовый и красный лучи, выделенные нами в опыте, при прохождении через призму не разлагались в спектр. Это говорит о том, что цветные лучи являются простыми или, как их ещё называют, монохроматическими.
Мы уже говорили о том, для сложения спектральных цветов Ньютон в своём опыте использовал собирающую линзу. Вышедший из неё пучок в точке схождения лучей становился белым. Однако сложить спектральные цвета и получить белый цвет можно и на более простом опыте. Возьмём центробежную машину и укрепим на её валу диск с разноцветными секторами. При быстром вращении диска создаётся впечатление, что он белого цвета.
Ньютон не только открыл дисперсию света, но и впервые ввёл цветовой график — цветовой круг Ньютона. На основе цветового графика и графического сложения цветов напрашивается вывод о том, что любой цвет можно получить смешением всего трёх цветов. Но потребовалось более ста лет после смерти Ньютона, чтобы этот основной закон цветоведения был окончательно установлен и нашёл своё объяснение в предположении о трёхцветной природе зрения.
Первые попытки объяснения многообразия воспринимаемых цветов принадлежат Томасу Юнгу. Он предположил, что в глазу находятся три вида светочувствительных нервных окончаний.
При раздражении волокон каждого отдельного вида возникают ощущения красного, зелёного и фиолетового цветов. Если же раздражаются волокна всех видов, то возникают ощущения всевозможных оттенков.
Юнг также первый правильно назвал одну из триад основных цветов: красный, зелёный и фиолетовый. Для определения сложных цветов он предложил пользоваться графиком, подобным цветовому кругу, но имеющим форму треугольника, в вершинах которого находятся точки трёх основных цветов.
Позже многие исследователи проводили измерения для выражения всех цветов спектра тремя основными. Относительно точные данные были получены лишь в двадцатых годах двадцатого века Уильямом Дэвидом Райтом и Джоном Гидом. Их опытные данные после пересчёта на единую триаду основных цветов очень хорошо совпали. Поэтому в 1931 году Конгресс Международной Осветительной Комиссии принял эти данные в качестве основы для международных систем измерения цветов — RGB, от английских слов красный, зелёный и синий.
А в 1947 году Рагнар Артур Гранит провёл серию опытов на живом глазу некоторых животных, обладающих цветовым зрением. В результате он обнаружил наличие в глазу трёх видов приёмников: сине–, зелено– и красно–чувствительного. Таким образом, подтвердилась трёхцветная теория Юнга, которая хотя и была очень достоверной, но все же оставалась гипотезой.
Итак, мы уже выяснили, что окружающий нас мир является красочным именно потому, что солнечный свет является сложным. Но всё же пока непонятно, почему траву и листья растений мы видим зелёными, мак — красным, а одуванчик — жёлтым? Почему различные предметы, освещённые одним и тем же солнечным светом, имеют разный цвет?
Чтобы разобраться в этом, проведём простой опыт. С помощью установки, получим на экране спектр белого света.
Теперь возьмём бумажную полоску зелёного цвета и закроем ей часть спектра. Как видим цвет полоски остался зелёным только в той области спектра, где на неё падают зелёные лучи. В других же частях спектра она либо меняет оттенок, как в жёлтой области, либо вообще выглядит тёмной. Это означает, что тела, имеющие зелёную окраску, способны отражать в основном зелёные лучи, а остальные поглощают. Аналогично тела, имеющие красную окраску, в основном отражают красные лучи. Белые тела, которые освещаются дневным светом, в равной степени отражают лучи всех цветов, поэтому мы их видим белыми. Чёрные же тела представляются нам чёрными потому, что они поглощают практически все падающие на них лучи.
Различные же цвета прозрачных тел обусловлены составом того цвета, который прошёл через них.
В настоящее время, для получения хороших и ярких спектров используются специальные оптические приборы. Одним из них является спектроскоп, изобретённый в тысяча восемьсот пятнадцатом году немецким физиком Йозефом Фраунгофером. Рассмотрим устройство двухтрубного спектроскопа. Он состоит из окуляра, зрительной трубы, объективов, коллиматора и щели.
При наблюдении спектров щель направляют на источник света и с помощью объективов и окуляра добиваются появления чёткого изображения. Поскольку щель расположена в фокальной плоскости линзы, то свет выходит из линзы параллельным пучком и попадает на призму. Из призмы выходят уже параллельные пучки разного направления (мы указали только крайние лучи двух пучков фиолетового и красного цветов). Эти пучки, преломившись в линзе зрительной трубы, образуют в её фокальной плоскости изображение щели. Причём, изображения, соответствующие разным частотам, приходятся на разные места в окуляре.
Если в качестве исследуемого света выступает белый свет, то изображения щели сливаются в одну цветную полосу всех основных цветов. Если же исследуемый свет является смесью нескольких монохроматических, то спектр получится в виде узких линий соответствующих цветов, разделённых широкими тёмными промежутками.
В заключении урока отметим, что дисперсией света также объясняется и такое явление, как радуга на небосклоне после дождя. Дело в том, что простой солнечный свет рассеивается на мелких капельках воды, которые остались в воздухе после дождя. Когда из воздуха исчезают капли воды, все семь цветов радуги снова сливаются в один белый свет.