Вильгельм Оствальд - Искусство цвета. Цветоведение: теория цветового пространства

В общем нельзя сказать, что поглощение бывает ограничено лишь одной областью числа колебаний; более правильную картину фактических соотношений получим мы тогда, если представим себе области поглощения и пропускания света большей частью закономерно-сменяющими друг друга. Для простейших веществ можно принять, что существует лишь одна такая система. Сложные же вещества, напротив, дают много рядов с различными закономерностями расстояний обеих этих областей, благодаря чему в области видимого спектра могут получаться разнообразнейшие соотношения.

В общем, лучепоглощение проявляет себя, прежде всего, как аддитивное свойство, связанное с атомами элементов; так, например, все производные хрома обладают поглощением в области видимого. Кроме того, здесь примешиваются и весьма значительные влияния конститутивного характера.

Все многообразие важнейших красящих веществ, добываемых из каменноугольной смолы, основано на этих последних.

Законченной теории этих явлений пока еще не существует. Мы должны пока что ограничиваться лишь довольно малым числом частных правил.

Для того чтобы тело казалось белым оно должно выполнять два условия: одно оптическое и одно механическое.

Оптическое условие состоит в том, что оно не должно поглощать лучей в области видимого спектра. Механическое же условие требует, чтобы это тело было смесью из двух или больше оптически-различных сортов частиц, частиц даваемых нам под углом зрения меньшим порога различаемости (одна угловая минута). Одной из составных частей во многих случаях является воздух.

Твердый кусок какого-нибудь непоглощающего свет или бесцветного тела всегда прозрачен. Если тело аморфно или правильно кристаллизовано, то свет проходящий через него следует обычному закону преломления. В других случаях имеет место двойное лучепреломление и поляризация. Падающий свет претерпевает частичное преломление. При выходе света из данного тела происходит то же самое. Отражение по большей части ничтожно; оно растет по мере возрастания коэффициента преломления.

При размельчании тела умножается число граничащих поверхностей между ним и воздухом, в котором оно находится. При этом число отражений и отраженное количество света увеличивается, количество пропущенного же света уменьшается. Если величина пропущенного света практически равняется нулю, то все количество света отражается как бы от очень маленьких зеркал, находящихся в самых различных положениях. Это означает, что тело покрыто белым. Если при этом нет вовсе лучепоглощения, то отражение и рассеивание света полное и тело является идеально белым.

Отсюда следует, что все вещества, не поглощающие света, при достаточной чистоте, хорошей степени размельчения и достаточной толщине слоя должны дать идеально белые слои. Практика подтверждает этот вывод в пределах известных границ.

Прежде всего мы легко убеждаемся при помощи микроскопа, что все белые вещества состоят из маленьких частиц (зернышек, волоконец, листочков) прозрачного материала. Белая бумага и белые ткани образованы из волокон, белые краски, как свинцовые белила и цинковые белила – из мелких зерен. То, что они очень редко дают идеально белый цвет объясняется имеющимся в них слабым лучепоглощением, как то имеет место у шерсти, – отчасти же механическим загрязнением их веществами поглощающими свет. Здесь вездесущая сажа со своей лучепоглощательной способностью и своей химической стойкостью играет важную роль. Если она попала в какой-нибудь порошок, то ее нельзя удалить оттуда ни химическим, ни механическим путем, и от нее белый цвет тускнеет непоправимо. По этой-то причине и существует так мало идеально-белых порошков; при желании приготовить таковой нужно работать с особенной тщательностью.

Для того чтобы красящее вещество соответствовало своему назначению, оно должно быть стойким по отношению к воздуху и свету и должно хорошо крыть, т. е. уже в тонком слое не должно пропускать света ни к нижней поверхности на которую оно нанесено, ни от нее.

Кроющая способность зависит от двух обстоятельств: от величины зерен краски и от коэффициента преломления. Отражение света есть следствие зеркальных отражений, которые имеют место при всяком переходе света от одной среды в другую. Данное количество вещества на данной поверхности кроет, поэтому тем лучше, чем меньше его частицы, так как вместе с этим увеличивается число зеркальных отражений и, следовательно, общее количество отраженного света. Благоприятное влияние уменьшения величины зерен красящих веществ кончается там, где эта величина зерен достигает порядка длины световой волны, которая приблизительно равна половине тысячной доли миллиметра, зернышки меньшего размера не дают уже больше правильного отражения; они тем меньше мешают прохождению света сквозь них, чем они меньше. Мы имеем достаточно веские основания полагать, что все тела состоят из атомов или молекул, находящихся в пустом пространстве, и что неравномерно наполняют пространство, подобно какому-нибудь порошку, находящемуся в воздухе. Все-таки чистые тела вполне прозрачны, если нет неоднородности частиц больших, чем половина тысячной доли миллиметра. Для кроющей способности самой лучшей величиной зерен является поэтому величина в 1/1000 миллиметра, при которой можно данную поверхность покрыть наименьшим количеством вещества. Цинковые белила достаточно близки к этой оптимальной величине. Поэтому-то они и кроют при одинаковом весе, в три раза лучше, чем свинцовые белила, хотя эти последние по другим своим свойствам (величина коэффициента преломления) и лучше цинковых белил.

Второй величиной, от коей зависит кроющая способность, является показатель преломления, и именно относительная его величина по сравнению с показателем преломления среды, окружающей частицы краски. Окружающим в данном случае может быть воздух или какое-нибудь коллоидальное связывающее вещество, которое связывает крупинки краски между собой и прикрепляет их к поверхности. Большей частью мелкие крупинки связываются каким-нибудь особым связывающим веществом, а не воздухом. Оно не заполняет всегда все промежутки между крупинками краски, но здесь присутствует и воздух.

Так как воздух обладает очень малым коэффициентом преломления, близким единице, то в отношении кроющей способности он представляет собою самые лучшие условия. Поэтому мел с клеем или тому подобными связывающими веществами, которые легко растворяются в воде, дает хорошо кроющую краску, так как после испарения воды остаются пустые пространства, заполненные воздухом, которые и улучшают кроющую поверхность. С маслом, лаком, олифой и подобными связывающими веществами, которые также после затвердения заполняют промежуточные места, мы не получаем хороших окрасок. Их показатель преломления равен 1,60 и достаточно отличается от показателя преломления воздуха (1,0), зато мало отличается от показателя преломления льняного масла, а именно 1,5.