Вильгельм Оствальд - Искусство цвета. Цветоведение: теория цветового пространства

Благодаря таким большим показателям преломления неводных связывающих веществ не многие связывающие вещества пригодны для изготовления белых красок. Прежде всего, сюда относятся свинцовые белила, смесь углекислого свинца с гидратом окиси свинца (с показателем преломления 2,04); затем цинковые белила – окись цинка (с показателем преломления 2,01). Наконец, титандиоксид, который в последнее время изготовляется в виде титановых белил (с показателем преломления 2,71).

Более подробное изложение этих вопросов можно найти у V. Goldschmid’a. Die weissen Farben in Natur und Technik, в журн. «Die Farbe», 1921 г., № 4. Следует лишь дополнить несколько излагаемую им историю разработки этих проблем. Мои мысли об условиях кроющей способности красок с научной точки зрения были опубликованы не в 1915 году, а в 1904-м в моих «Письмах о живописи» (русс, пер., Изд. Гроссман и Кнебель, Москва, 1905 г.). Я не говорю там о полном отражении, с чем Гольдшмидт, так горячо полемизирует.

Наиболее распространенным белым красящим веществом являются свинцовые белила, т. е. смесь из углекислого свинца и гидрата окиси свинца. Если мы это красящее вещество смочим маслом, то легко можно под микроскопом видеть его составные части. Также можно разглядеть их еще лучше, если мы покрасим их подобно тому как красят свои препараты гистологи. Двухромо-калиевая соль или эозин окрашивают в желтый или красный цвет только гидрат окиси, но не углекислую соль.

Чистая углекислая соль свинца как кроющий белый мало ценна, несмотря на то что ее коэффициент преломления велик. То же самое можно сказать и про чистый свинцовый купорос, применяемый в смеси с основной сернокислой солью.

Белая минеральная, широко применяющаяся кваска – литопон – есть смесь из сернобариевой соли и сернистого цинка, Эта краска, будучи приготовлена на масле, кроет гораздо лучше сернистого цинка, хотя сам сульфат бария (коэффициент преломления 1,64) в масле кроет нехорошо.

При соответствующем добавлении мела к цинковым белилам получаются краски, которые кроют не хуже, чем чистые цинковые белила, хотя мел в масле сам по себе вовсе не обладает кроющей способностью.

Все эти факты указывают на одну общую причину и позволяют установить технический принцип для приготовления хорошо кроющих красок. Он состоит в том, что те оптические различия, которые необходимы для покрывания, переносятся уже на твердое тело, которое составляется из двух (или более) бесцветных веществ, обладающих достаточно различными коэффициентами преломления. Я имею подобную мысль уже давно, хотя ничего об этом и не опубликовал. Первые сообщения касательно затронутого вопроса опубликованы впервые В. Гольдшмидтом («Die Farbe», № 4, 7), самостоятельно пришедшим к такому же пониманию.

Из этого видно, что на этом пути имеется еще очень много возможностей для изготовления белых красок, хорошей кроющей способности.

Хорошее знакомство с кроющей способностью краски имеет большое значение для различных отраслей искусства и промышленности. Прежняя специальная литература приводит на этот счет очень мало соображений и к тому же в них отсутствует достаточное научное обоснование. Новая же наука о цвете полностью и основательно выяснила этот вопрос и указала простейшие средства количественного исследования каждого данного случая (W. Ostwald. Die Lehre von der Deckung. Farbe, 19, 1921 г. и 31, 1923 г.).

Кроющая способность состоит в закрывании данной поверхности нанесенным слоем краски. Она зависит, поэтому, от прозрачности данного слоя. Если этот слой вполне прозрачен, то его кроющая способность равна нулю; если он совсем не прозрачен, то его кроющая способность равна единице; между такими пределами лежат все остальные величины.

Кроме этого кроющая способность зависит от качеств слоя и его толщины. Первый пункт только что в общих чертах изложен; второй же мы разберем впоследствии. Разберем раньше всего вопрос о белых кроющих красках.

Мерой кроющей способности является коэффициент прозрачности, т. е. доля падающего света, которая проходит через слой, с толщиной, равной единице (1 сантиметру). Если обозначим через d толщину какого-нибудь слоя краски, с коэффициентом прозрачности Z, то b, количество света, прошедшего сквозь данный слой, будет равняться b = Zd.

Отсюда вытекает прежде всего: что абсолютно непрозрачных слоев вообще не существует, так как b никогда не бывает равным нулю, хотя бы Z было очень маленьким, a d очень большим. Так как порог различения для различных яркостей в среднем равен 0,01, то при величинах b меньших чем 0,01 мы достигаем уже границы, при которой покрывание практически является полным.

Для согласования с нормами серой шкалы можно принять порогом десятую ступень ряда а с е g…, т. е. v, вследствие чего границей будет уже 0,0089 вместо 0,01. Тогда мы можем, зная коэффициент пропускания Z, вычислить для каждого вещества ту толщину слоя d 0, при которой наступает практически полное покрытие. Так как из уравнения 0,0089 = Z d2 или – 2,05 = d 0 log Z, откуда следует d 0 = – 2,05/log Z.

Эта формула верна, если свет проходит сквозь данный слой лишь один раз. Обычно, однако, речь идет о слое, нанесенном на что-нибудь. Предположим, что та поверхность, на которую слой нанесен, совершенно белая; тогда весь свет от нее отражается и вторично проходит через наш слой; последний, поэтому, должен быть вдвое тоньше, чем было вычислено по вышеприведенной формуле. Поэтому, если назовем толщину слоя при таких условиях через C 0, то

С 0= –1,025/log Z .

Так как log Z всегда отрицателен, то С 0будет положительно.

Здесь предполагается знание величины коэффициента пропускания Z. Обычно, однако, он бывает нам неизвестен и опрашивается, как велика кроющая способность некоторого слоя, наносимого на поверхность пли определенных условиях (напр., при печатании). Эта кроющая способность характеризуется величиной дроби b, показывающей сколько света прошло сквозь данный слой. При этом следует иметь в виду Фехнеровский закон: меры кроющей способности должны быть взяты из геометрического ряда светлот.

Последний же дается малой шкалой серых цветов. Представим себе, что какая-нибудь белая краска нанесена на поверхность, имеющую черноту V; слой краски будет выглядеть белым, если кроющая способность, принимая здесь во внимание порог, совершенна, т. е. если слой темнее неограниченно-толстого слоя этой же краски менее чем на 0,0089. Если же мы имеем неполное покрытие, то слой будет казаться серым, совпадав или сближаясь с одной из ступеней серой шкалы асед…v. Если мы положим v = 0, t = 1, r = 2 и т. д., то кроющая способность данной краски выразится одним из этих чисел, причем 10 будет обозначать полное покрытие, а 0 полное пропускание. Так как этих крайних ступеней в практике обычно не встречается, то при измерениях можно довольствоваться обыкновенной малой шкалой бело-черного каковую для этой цели и обозначают, исходя от ступени а, цифрами 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1. Белые типографские краски в обычных условиях дают значения от 5 до 7. Если краска имеет значение 5 или больше, то при двукратном наложении ее наступает уже практически полное покрытие.