Вильгельм Оствальд - Искусство цвета. Цветоведение: теория цветового пространства

До сих пор рассмотренные нами свойства света выявляются в таких измерениях, которые велики по сравнению с длиной отдельной световой волны, и эта последняя не оказывала поэтому на них влияния. Но имеется еще и другая группа важных свойств, которые обусловливаются непосредственно длиною световых волн. Самое важное из них – диффракция света. Если мы пропустим солнечный свет через узкую щель в темную комнату, и в образовавшуюся узкую полосу света поместим волос или другой темный предмет, то получится не простая тень. Эта тень будет состоять из узкой средней линии, по обеим сторонам которой расположатся параллельные светлые и темные полоски, при более тщательном исследовании оказывающиеся хроматическими (цветными). В этом случае свет проходит не просто по прямой линии: его лучи, как будто «загибаясь», попадают в геометрическую область тени, отчего этот процесс и получил название «загибания» (Beugung), или диффракция света.

Если волос заменим узкой щелью, которую поставим параллельно первой щели, то увидим светлую среднюю линию. По обеим сторонам от этой линии симметрично расположатся темные и светлые полоски, которые становятся окрашенными и все более слабыми по мере удаления от средней линии.

Причина этого явления лежит в волнообразной природе света. Если две волны так проявляют себя, что понижение и понижение, или подъем и подъем совпадают, то они усиливают друг друга. Если же понижение одной совпадает с подъемом другой и наоборот, то эти волны уничтожают друг друга. Это явление называется интерференцией света.

Рис. 3

Рис. 3 дает представление о том, как образуются вышеупомянутые полоски. Согласно теории волн, щель, заполненная светом, действует как само светящееся тело. Представим себе, что из света, падающего на щель SS, взяты точки, e и d, тогда пути света по do и по ес будут иметь одинаковую длину; в точке О попадут одно на другое, подъем волны на подъем, понижение на понижение, и количества света сложатся.

В стороне от О, например, в С, находится точка, для которой пути dс и ес отличаются друг от друга наполовину длины волны. Там совпадут понижение одной и подъем другой, подъем одной и понижение другой, и волны, в результате этого уничтожат друг друга. Поэтому там получится темнота.

Еще дальше за С находится место, где разница между длинами путей составит полную длину волны. Там опять наступает сложение волн, т. е. яркий свет.

Таким образом, темные и светлые полоски чередуются друг с другом, но они ослабляются, так как количества света, падающие в стороны, все уменьшаются. Совершенно то же мы наблюдаем и по другую сторону от точки О.

Эти рассуждения будут верными только в том случае, если речь идет о свете одной определенной длины волны. Если же мы имеем дело с дневным светом или, как то обычно и бывает, с какими-нибудь другими неоднородными лучами, то от каждой длины волны должна получиться своя особая картина. Эти изображения не совпадут, так как чем длиннее волна, тем дальше отстоит точка С от средней точки О. Различным волнам соответствуют разные цвета; вместо чередования просто светлого и темного у нас получатся разноцветные полоски.

Если вместо простой щели применить целый ряд тесно соприкасающихся друг с другом щелей, «решетку», то явление соответственно этому расширяется. При этом получается разложение света, подобное тому, какое дает и призма, и при помощи решетки можно так же приготовлять спектроскопы, как и при помощи призм. Все-таки решетчатые спектры во многом отличаются от призматических. Во-первых, в решетчатых спектрах меньше всего отклоняются короткие волны, а длинные больше всего, в призмах же дело обстоит наоборот. Во-вторых, у решетчатого спектра цвета расположены пропорционально увеличивающейся длине волн так, что они в этом отношении построены строго закономерно. Призматические спектры, наоборот, показывают некоторое отклонение в том смысле, что одинаковым различиям волн соответствуют тем большие участки в спектре, чем волны короче. Другими словами, призматические спектры сильно растянуты в сторону синего и фиолетового, в сторону же красного они сильно сжаты по сравнению с решетчатым спектром и расположением, пропорциональным длине волн.

В-третьих, призматические спектры гораздо более светосильны, чем решетчатые спектры, потому что в призме рассеивается весь вступающий в нее свет, в то время как в диффракционной решетке отклоняется только часть света, и эта часть дает не один спектр, а много спектров, смежных друг с другом.

В зависимости от того, насколько важны вышеописанные преимущества и недостатки того и другого вида спектров, и следует выбирать для аппаратуры призмы или диффракционные решетки. Последние имеют то преимущество, что, при условии наличия достаточного света, дают возможность достичь большей степени светорассеивания, благодаря чему с помощью диффракционного (решетчатого) спектра можно провести анализ гораздо дальше идущий, чем с помощью призмы. Призмы же имеют преимущество, если иметь в виду силу света.

Общее.Как все наши ощущения, так и наше зрение основывается на целом ряде явлений, которые должны последовать друг за другом для того, чтобы получился какой-нибудь эффект. Прежде всего необходимо раздражение . Под этим названием мы подразумеваем энергию, в данном случае свет, которая во внешнем органе чувства вызывает определенные явления. Эти явления оказывают действие на разветвление особо приспособленного нервного аппарата, в котором действующая энергия вызывает процесс, по существу и теперь еще непонятный, а именно – так называемый нервный ток, который с умеренной скоростью через нерв доходит до мозга. Там возникают новые и очень сложные нервные токи, которые в конечном счете ведут к возникновению у нас ощущения, т. е. особого процесса, обычно связанного с сознанием. Идет ли на это сложные нервные процессы первоначальная энергия раздражения, или же она действует лишь разряжающим образом и дальнейшие процессы определяются имеющимися уже в организме биологическими, т. е. химическими энергиями, – в настоящее время остается еще не окончательно решенным. Второе предположение, однако, гораздо более вероятно.

Возникнув из первичной эктодермы различные органы чувств до такой степени развились, что для приведения их в действие достаточно необычайно малых количеств энергии. Другими словами, их абсолютная чувствительность очень велика. Эта чувствительность дает им еще одно ценное свойство, которое мы можем обозначить как их очень малую косность. Каждое функционирование, сопровождаясь затратой энергии, переводит орган в новое состояние, в коем на новые раздражения он реагирует уже иначе, чем после первоначального покоя. Всегда однородная зависимость между раздражением и ощущением есть, однако, крайне необходимое условие полезности органа, так как лишь при этом условии наши ощущения могут служить однозначными указателями вещей внешнего мира. Возврат в состояние покоя может произойти тем скорее, чем меньшее количество энергии и вещества участвовало в действии органа. Таким образом, большая чувствительность, благодаря которой орган реагирует на малые раздражения, в то же время обусловливает и малую косность, которая дает ему возможность быстро вернуться в нормальное состояние.