Джон Хеджкоу

Видимый свет образуется во внешних оболочках нагретых атомов. Каждый атом состоит из облака электронов, вращающихся вокруг ядра, и число электронов на каждой орбите ограничено. Когда вещество нагревается, колебания атомов увеличиваются, они с большой силой сталкиваются друг с другом, и тогда некоторые электроны перескакивают на более высокие орбиты, поглощая при этом тепловую энергию. Затем они, теряя энергию, заполняют пустоты, образовавшиеся на низших уровнях. Потерянная энергия превращается в электромагнитное излучение и оставляет атом.

Поскольку количество энергии, которое электрон теряет во время скачка, меняется, то меняется и цвет излучения. Если высвобождается сравнительно большое количество энергии, то происходит вспышка, скажем, синих или ультрафиолетовых лучей. Преобразование малого количества энергии приводит к вспышке красных или инфракрасных лучей. Но все спектральные лучи видимого света в совокупности с ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами составляют лишь небольшую часть потока излучения, который включает лучи от рентгеновских, несущих большой заряд энергии, до радиоволн, несущих малый заряд энергии (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Наибольшая длина видимого спектра чуть меньше 1 мкм (одной миллионной метра)

Однако важнее то, что соотношение цветов в спектре видимого света меняется в зависимости от источника освещения. В изображении спектральный состав освещения часто оценивается цветовой температурой. Цветовая температура выражается в кельвинах (К), международных единицах измерения температуры. Чтобы перевести кельвины в величину, выраженную по шкале Цельсия, нужно из первого числа вычесть 273.

Представьте, что мы нагреваем железный стержень, имеющий комнатную температуру. При температуре 1000 К он излучает световой поток с различными длинами волн, но основную часть составляет инфракрасное излучение, которое мы ощущаем как тепло. Когда температура железа достигает 3000 К, оно продолжает излучать разнородный световой поток, но теперь он в значительной степени видим — железо раскаляется. Инфракрасные лучи все еще преобладают в световом потоке, и в его спектре красных лучей больше, чем в спектре солнечного света, поэтому раскаленное железо имеет красную окраску.

При температуре 6000 К, близкой к температуре поверхности Солнца, наибольшая часть светового потока находится в пределах видимого спектра, и в нем доминируют сине-зеленые лучи. Мы видим, что железо раскалилось добела. Считается, что источник света с подобным составом спектра имеет цветовую температуру 6000 К и при таком свете цвета выглядят естественными.

Если нагреть железо до точки испарения, а затем нагреть пар до 20 000 К, то пиковое излучение будет ультрафиолетовым. Невооруженному глазу цвет пара покажется ослепительно синим. Так как свет голубого неба при некоторых условиях имеет тот же спектральный состав, считается, что его цветовая температура равна 20 000 К. Эта цифра не имеет отношения к действительной температуре воздуха на какой-либо высоте, поскольку атмосферные газы не излучают, а рассеивают небесный свет. Цветовая температура — удобный способ обозначения цветности естественного и искусственного света, но ее не следует путать с тепловой температурой источника света.

Шкала цветовой температуры начинается с величины около 1000 К и не имеет верхнего предела (рис. 2.2). При каждой данной температуре источник света излучает поток разных по длине волн, но некоторые из них доминируют, что и определяет цвет. Благодаря этому цвет излучаемого светового потока во многих случаях можно выразить в единицах цветовой температуры, хотя она редко совпадает с действительной температурой. Большинство приборов искусственного освещения имеют цветовую температуру от 2000 К до 6000 К. При более высокой температуре в дневном свете преобладают короткие волны и, следовательно, голубые тона.

Рис. 2.2. Шкала цветовой температуры

В полдень при ясной погоде на цвет небесного света (непрямой солнечный свет) влияет рассеивание его отдельными молекулами (группами связанных между собой атомов) воздуха. Молекула поглощает небольшую часть солнечного света и сразу же излучает его во всех направлениях. Синие лучи рассеиваются в гораздо большей степени, чем красные, а ультрафиолетовые — в большей степени, чем синие.

Когда в воздухе содержится много водяных паров, частиц пыли или тумана, это сказывается прежде всего на коротковолновых лучах. Но так как эти частицы поглощают часть синих лучей, у пасмурного неба меньше голубых тонов, чем у ясного, и его цветовая температура около 9000 К. В свете, пропущенном облаком, голубых тонов и того меньше. Цветная пленка для дневной съемки рассчитана на сочетание прямого солнечного света и света ясного неба с редкими белыми облаками. Однако утром и вечером, когда солнце находится низко над горизонтом, солнечному свету приходится преодолевать более толстые слои атмосферы, чем в случае, когда солнце в зените. Активное поглощение синих лучей, даже при относительно ясной погоде, вызывает появление красных отблесков у рассветного и закатного солнца, знакомых нам и по фотографиям, сделанным при таком освещении.

Цветная обратимая пленка должна воспринимать красноватые тона света, исходящего от относительно низкотемпературного источника, например лампы накаливания. Соотношение цветов при пользовании другими искусственными источниками света можно регулировать также при помощи светофильтров, например света флюоресцентных ламп, который достигает пика в определенных цветах спектра (и потому не может иметь цветовой температуры).

На фотографиях (рис. 2.3) видно, как меняется цвет освещения в течение дня. При восходе солнца (рис. 2.3, а) освещение имеет красноватый оттенок, ввиду поглощения синих лучей атмосферой. В полдень (рис. 2.3, б) снег, освещенный прямым солнечным светом, становится белым, но теневые участки под влиянием света, отраженного от неба, с высоким содержанием рассеянных лучей с короткой длиной волны окрашены в насыщенный синий цвет. На крайнем правом снимке (рис. 2.3, в) туман ослабил интенсивность синих тонов.

а. Свет утреннего солнца	б. Дневной свет	в. Туман

Рис. 2.3. Изменение освещения в течение дня

Фотопленка для дневного света, на которую снимают объекты, освещаемые искусственным светом, дает красноватую окраску, как видно по первым двум снимкам (рис. 2.4). Эта окраска при свете керосиновой лампы (рис. 2.4, а), на левом снимке насыщенней бледно-оранжевого тона, получившегося на среднем снимке при свете лампы накаливания (рис. 2.4, б). Правый снимок был сделан с рассеивающей электронной вспышкой, имеющей ту же цветовую температуру, что и дневной свет, и по сравнению с двумя другими снимками выглядит более естественно (рис. 2.4, в).

а. Керосиновая лампа	б. Свет лампы накаливания	в. Лампа-вспышка дневного света

Рис. 2.4. Изменение освещения в зависимости от цветовой температуры источника

По материалам книги: Джон Хеджкоу. Искусство цветной фотографии. Издательство «Планета», 1988

6 рассеивание света в различных средах

Характеристики света[править | править вики-текст]

Одной из субъективных характеристик света, воспринимаемой человеком в виде осознанного зрительного ощущения, является его цвет, который длямонохроматического излучения определяется главным образом частотой света, а для сложного излучения — его спектральным составом.

Свет может распространяться даже в отсутствие вещества, то есть в вакууме. При этом наличие вещества влияет на скорость распространения света.

Скорость света в вакууме с = 299 792 458 м/с (точно, так как с 1983 года единица длины в СИ — метр — определяется как расстояние, проходимое светом за определённый промежуток времени).

Свет на границе между средами испытывает преломление и отражение. Распространяясь в среде, свет поглощается веществом и рассеивается. Оптические свойства среды характеризуются показателем преломления, действительная часть которого равна отношению фазовой скорости света в вакууме к фазовой скорости света в данной среде, мнимая часть описывает поглощение света. В изотропных средах, где распространение света не зависит от направления, показатель преломления является скалярной функцией (в общем случае — от времени и координаты); в анизотропных средах он представляется в виде тензора. Зависимость показателя преломления от длины волны света (дисперсия) приводит к тому, что свет разных длин волн распространяется в среде с разной скоростью; благодаря этому возможно разложение немонохроматического света (например, белого) в спектр.

Как любая электромагнитная волна, свет может быть поляризованным. У линейно поляризованного света определена плоскость (т. н. плоскость поляризации), в которой происходят колебания электрического вектора волны. У циркулярно поляризованного света электрический вектор, в зависимости от направления поляризации, вращается по или против часовой стрелки. Неполяризованный свет является смесью световых волн со случайными направлениями поляризации. Поляризованный свет может быть выделен из неполяризованного пропусканием через поляризатор или отражением/прохождением на границе раздела сред при падении на границу под определённым углом, зависящим от показателей преломления сред (см. угол Брюстера). Некоторые среды могут вращать плоскость поляризации проходящего света, причём угол поворота зависит от концентрации оптически активного вещества; это явление используется, в частности, вполяриметрическом анализе веществ (например, для измерения концентрации сахара в растворе).

Количественно интенсивность света характеризуют с помощью фотометрических величин нескольких видов. К основным из них относятся энергетические и световыевеличины. Первые из них характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения. Они выражаются в единицах энергии или мощности, а также производных от них. К энергетическим величинам в частности относятся энергия излучения, поток излучения, сила излучения, энергетическая яркость, энергетическая светимость и облучённость.

Каждой энергетической величине соответствует аналог — световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что оценивают свет по его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Световыми аналогами перечисленных выше энергетических величин являютсясветовая энергия, световой поток, сила света, яркость, светимость и освещённость.

Учёт световыми величинами зависимости зрительных ощущений от длины волны света приводит к тому, что при одних и тех же значениях, например, энергии, перенесённой зелёным и фиолетовым светом, световая энергия, перенесённая в первом случае, будет существенно выше, чем во втором. Такой результат находится в полном согласии с тем, что чувствительность человеческого глаза к зелёному свету выше, чем к фиолетовому.

Видимый свет — электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—760 нм (от фиолетового до красного).

Скорость света[править | править вики-текст]

Основная статья: Скорость света

Скорость света в вакууме определяется в точности 299 792 458 м/с (около 300 000 км в секунду). Фиксированное значение скорости света в СИ связано с тем, что метр в настоящее время определяется в терминах скорости света. Все виды электромагнитного излучения, как полагают, распространяются в вакууме с точно такой же скоростью.

Различные физики пытались измерить скорость света на протяжении всей истории. Галилей пытался измерить скорость света в семнадцатом веке. Ранний эксперимент по измерению скорости света был проведен Оле Рёмером, датским физиком, в 1676 году. С помощью телескопа Рёмер наблюдал движение Юпитера и одной из его лун Ио. Отмечая различия в очевидной период орбиты Ио, он подсчитал, что свету требуется около 22 минут, чтобы пересечь диаметр орбиты Земли.^[4]Тем не менее, её размер не был известен в то время. Если бы Рёмер знал диаметр орбиты Земли, он бы получил значение скорости, равное 227 000 000 м/с.

Другой, более точный способ измерения скорости света выполнил в Европе Ипполит Физо в 1849 году. Физо направил луч света в зеркало на расстоянии нескольких километров. Вращающееся зубчатое колесо было помещено на пути светового луча, который путешествовал от источника к зеркалу и затем возвращался к своему источнику. Физо обнаружил, что при определенной скорости вращения луч будет проходить через один пробел в колесе на пути и следующий разрыв на обратном пути. Зная расстояние до зеркала, число зубьев на колесе, и скорость вращения, Физо удалось вычислить скорость света 313 000 000 м/с.

Существенного прогресса в измерениях скорости света удалось достигнуть в результате применения и совершенствования метода вращающегося зеркала, предложенного Франсуа Араго (1838 г.). Развив и осуществив идею Араго, Леон Фуко в 1862 году получил для скорости света значение (298 000 000±500 000) м/с. В1891 году Саймон Ньюкомб, повысив точность измерений на порядок, получил величину (299 810 000±50 000) м/с. В итоге многолетних усилий Альберт А. Майкельсондобился ещё более высокой точности: полученное им в 1926 году значение составило (299 796 000±4 000) м/с. В ходе этих измерений А. Майкельсон измерял время, требовавшееся свету, чтобы пройти расстояние между вершинами двух гор, равное 35,4 км (точнее, 35 373,21 м)^[5].

Наивысшая точность измерений была достигнута в начале 1970-х. В 1975 году XV Генеральная конференция по мерам и весам зафиксировала это положение и рекомендовала считать скорость света, равной 299 792 458 м/с с относительной погрешностью 4•10⁻⁹, что соответствует абсолютной погрешности 1,1 м/с^[6]. Впоследствии это значение скорости света было положено в основу определения метра в Международной системе единиц (СИ), а сама скорость света стала рассматриваться как фундаментальная физическая постоянная, по определению равная указанному значению точно.

Эффективная скорость света в различных прозрачных веществах, содержащих обычную материю, меньше, чем в вакууме. Например, скорость света в воде составляет около 3/4 того, что в вакууме. Тем не менее, замедление процессов в веществе, как полагают, происходит не от фактического замедления частицы света, а от их поглощения и переизлучения заряженными частицами в веществе.

Как крайний пример замедления света, можно сказать, что двум независимым группам физиков удалось «полностью остановить» свет, пропуская её через конденсат Бозе-Эйнштейна на основе рубидия,^[7] Тем не менее слово «остановить» в этих экспериментах относится только к свету, хранящемуся в возбужденных состояниях атомов, а затем повторно излучается в произвольное более позднее время, как вынужденное вторым лазерным импульсом излучение. Во времена, когда свет «остановился», он перестал быть светом.

Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с.

Оптические свойства света[править | править вики-текст]

Основная статья: Оптика

Изучение света и взаимодействия света и материи называют оптикой. Наблюдение и изучение оптических явлений, таких как радуга и северное сияние позволяют пролить свет на природу света.

Преломление [править | править вики-текст]

Основная статья: Преломление

Пример преломления света. Соломка кажется изогнутой из-за преломления света на границе между жидкостью и воздухом

Преломлением света называется изменение направления распространения света (световых лучей) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. Оно описывается законом Снеллиуса:

где — угол между лучом и нормалью к поверхности в первой среде, — угол между лучом и нормалью к поверхности во второй среде, а и — показатели преломления первой и второй среды соответственно. При этом для вакуума и в случае прозрачных сред.

Когда луч света пересекает границу между вакуумом и другой средой, или между двумя различными средами, длина волны света изменяется, но частота остается неизменной. Если луч света не является ортогональным (или, скорее, нормальным) к границе, изменение длины волны приводит к изменению направления луча. Такое изменение направления и является преломлением света.

Преломление света линзами часто используется для такого управления светом, при котором изменяется видимый размер изображения, как например в лупах, очках, контактных линзах, микроскопах и телескопах.

Источники света[править | править вики-текст]

Свет создаётся во многих физических процессах, в которых участвуют заряженные частицы. Наиболее важным является тепловое излучение, имеющее непрерывный спектр с максимумом, зависящим от температуры источника. В частности, излучение Солнца близко к тепловому излучению абсолютно чёрного тела, нагретого до примерно 6000 К, причём около 40 % солнечного излучения лежит в видимом диапазоне, а максимум распределения мощности по спектру находится вблизи 550 нм (зелёный цвет). Другие процессы, являющиеся источниками света:

· переходы в электронных оболочках атомов и молекул с одного уровня на другой (эти процессы дают линейчатый спектр и включают в себя как спонтанное излучение — в газоразрядных лампах, светодиодах и т. п. — так и вынужденное излучение в лазерах);

· процессы, связанные с ускорением и торможением заряженных частиц (синхротронное излучение, циклотронное излучение, тормозное излучение);

· черенковское излучение при движении заряженной частицы со скоростью, превышающей фазовую скорость света в данной среде;

· различные виды люминесценции:

· сонолюминесценция

· триболюминесценция

· хемилюминесценция (в живых организмах она носит название биолюминесценция)

· электролюминесценция

· катодолюминесценция

· флюоресценция и фосфоресценция

· сцинтилляция

В прикладных науках важна точная характеристика спектра источника света. Особенно важны следующие типы источников:

· Абсолютно чёрное тело

· Источник А

· Источник В

· Источник С

· Источник D₆₅

Указанные источники имеют разную цветовую температуру.

Лампы дневного света выпускают на разные световые диапазоны, в том числе:

· Лампы белого света (цветовая температура 3500 К),

· Лампы холодного белого света (цветовая температура 4300 К)

Радиометрия и световые измерения[править | править вики-текст]

Спектральные зависимости относительной чувствительности человеческого глаза для дневного (красная линия) и ночного (синяя линия) зрения.

К одним из наиболее важных и востребованных наукой и практикой характеристик света, как и любого другого физического объекта, относятся энергетические характеристики. Измерением и изучением такого рода характеристик, выраженных в энергетических фотометрических величинах, занимается раздел фотометрии, называемый «радиометрия оптического излучения»^[8]. Таким образом, радиометрия изучает свет безотносительно к свойствам человеческого зрения.

С другой стороны, свет играет особую роль в жизни человека, поставляя ему бо́льшую часть необходимой для жизни информации об окружающем мире. Происходит это благодаря наличию у человека органов зрения — глаз. Отсюда вытекает необходимость измерения таких характеристик света, по которым можно было бы судить о его способности возбуждать зрительные ощущения. Упомянутые характеристики выражают в световых фотометрических величинах, а их измерения и исследования составляет предмет занятий другого раздела фотометрии — «световые измерения»^[8].

В качестве единиц измерения световых величин используются особые световые единицы, они базируются на единице силы света «кандела», являющейся одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).

Световые и энергетические величины связаны друг с другом с помощью относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения ^[9], имеющей смысл относительной спектральной чувствительности среднего человеческого глаза, адаптированного к дневному зрению. Для монохроматического излучения с длиной волны , соотношение, связывающее произвольную световую величину с соответствующей ей энергетической величиной , в СИ записывается в виде:

В общем случае, когда ограничений на распределение энергии излучения по спектру не накладывается, это соотношение приобретает вид:

где — спектральная плотность энергетической величины , определяемая как отношение величины , приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и , к ширине этого интервала. Связь световой величины, характеризующей излучение, с соответствующей ей энергетической величиной, выражают также, используя понятие световая эффективность излучения.

Световые величины относятся к классу редуцированных фотометрических величин, к которому принадлежат и другие системы фотометрических величин. Однако, только световые величины узаконены в рамках СИ и только для них в СИ определены специальные единицы измерений.

Давление света[править | править вики-текст]

Основная статья: Световое давление

Свет оказывает физическое давление на объекты на своем пути — явление, которое не может быть выведено из уравнений Максвелла, но может быть легко объяснено в корпускулярной теории, когда фотоны соударяются с преградой и передают свой ​​импульс. Давление света равно мощности светового пучка, поделённой на с, скорость света. Из-за величины с, эффект светового давления является незначительным для повседневных объектов. Например, одномилливатная лазерная указка создаёт давление около 3,3 пН. Объект, освещенный таким образом, можно было бы поднять, правда для монеты в 1 пенни на это потребуется около 30 млрд 1-мВт лазерных указок.^[10] Тем не менее, в нанометровом масштабе эффект светового давления является более значимым, и использование светового давления для управления механизмами и переключения нанометровых коммутаторов в интегральных схемах является активной областью исследований.^[11]

При больших масштабах световое давление может заставить астероиды вращаться быстрее^[12], действуя на их неправильные формы, как на лопасти ветряной мельницы. Возможность сделать солнечные паруса, которые бы ускорили движение космических кораблей в пространстве, также исследуется.^[13][14]

История теорий света в хронологическом порядке[править | править вики-текст]

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Античные Греция и Рим [править | править вики-текст]

В V веке до н. э., Эмпедокл предположил, что всё в мире состоит из четырёх элементов: огня, воздуха, земли и воды. Он считал, что из этих четырёх элементов, богиня Афродита создала человеческий глаз, и зажгла в нём огонь, свечение которого и делало зрение возможным. Для объяснения факта, что тёмной ночью человек видит не так хорошо, как днём, Эмпедокл постулировал взаимодействие между лучами, идущими из глаз и лучами от светящихся источников, таких, как солнце.

Примерно в 300 году до н. э. Евклидом был написан труд «Оптика», дошедший до наших дней, в котором он исследовал свойства света. Евклид утверждал, что свет распространяется по прямой линии, он изучал законы отражения света и описал их математически. Он выразил сомнение в том, что зрение является следствием исхождения луча из глаза, задаваясь вопросом: как человек, открыв в ночное время глаза, устремлённые в небо, может моментально увидеть звёзды. Проблема решалась только, если скорость луча света, исходящего из человеческого глаза, была бесконечно большой.

В 55 году до н. э. римский писатель Лукреций, продолживший идеи ранних греческих философов-атомистов, в своём сочинении «О природе вещей» писал, что свет и тепло солнца состоят из мельчайших движущихся частиц. Однако общего признания взгляды Лукреция на природу света не получили.

Птолемей (около II века) в своей книге «Оптика» описал преломление света.

Корпускулярная и волновая теории света [править | править вики-текст]

Начиная с 17 века научные споры о природе света шли между сторонниками волновой и корпускулярной теорий. Основателем волновой теории можно считать Рене Декарта, который рассматривал свет как возмущения в мировой субстанции — пленуме. Корпускулярную теорию сформулировал Пьер Гассенди и поддержал Исаак Ньютон. Волновую теорию света разрабатывали Роберт Гук и Христиан Гюйгенс. По мнению Гюйгенса световые волны распространяются в особой среде — эфире.

В начале 19 века опыты Томаса Юнга с дифракцией дали убедительные свидетельства в пользу волновой теории. Юнг высказал предположение, что разные цвета соответствуют различным длинам волны. В то же время опыты Малюса и Био с поляризацией дали, как казалось тогда, убедительные свидетельства в пользу корпускулярной теории и против волновой теории. Но в 1815 году Ампер сообщил Френелю, что поляризацию света можно объяснить и с волновой точки зрения, если предположить, что свет представляет собой поперечные волны. В 1817 году свою волновую теорию света изложил в мемуаре для Академии наук Огюстен Френель.

После создания теории электромагнетизма свет был идентифицирован, как электромагнитные волны.

Победа волновой теории пошатнулась в конце 19 века, когда опыт Майкельсона-Морли не обнаружил эфира. Волны нуждаются в существовании среды, в которой они могли бы распространяться, однако тщательно спланированные эксперименты не подтвердили существование этой среды. Это привело к созданию Альбертом Эйнштейном специальной теории относительности. Природа электромагнитных волн оказалась сложнее, чем просто распространение возмущений в веществе. Рассмотрение задачи о тепловом равновесии абсолютно чёрного тела со своим излучением Максом Планком привело к появлению идеи об излучении света порциями — световыми квантами, которые получили название фотонов. Анализ явления фотоэффекта Эйнштейном показал, что поглощение световой энергии тоже происходит квантами.

С развитием квантовой механики утвердилась идея Луи де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме, по которой свет должен обладать одновременно волновыми свойствами, чем объясняется его способность к дифракции и интерференции, и корпускулярными свойствами, чем объясняется его поглощение и излучение.

Волновая и электромагнитная теории [править | править вики-текст]

Свет в специальной теории относительности [править | править вики-текст]

Квантовая теория [править | править вики-текст]

Корпускулярно-волновой дуализм [править | править вики-текст]

Основная статья: Корпускулярно-волновой дуализм

Квантовая электродинамика [править | править вики-текст]

Основная статья: Квантовая электродинамика

Восприятие света глазом[править | править вики-текст]

Основная статья: Зрение человека

Нормированные спектральные зависимости чувствительности колбочек трёх типов. Пунктиром показана светочувствительность палочек.

Видеть окружающий мир мы можем только потому, что существует свет и человек способен его воспринимать. В свою очередь, восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Сетчатка человеческого глаза имеет два типа светочувствительных клеток: палочки и колбочки. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету и функционируют в условиях низкой освещённости, отвечая тем самым за ночное зрение. Однако, спектральная зависимость чувствительности у всех палочек одинакова, поэтому палочки не могут обеспечить способность различать цвета. Соответственно, изображение, получаемое с их помощью, бывает только чёрно-белым.

Колбочки имеют относительно низкую чувствительность к воздействию света и обусловливают механизм дневного зрения, действующий только при высоких уровнях освещённости. В то же время, в отличие от палочек, в сетчатке глаза человека имеется не один, а три типа колбочек, отличающихся друг от друга расположением максимумов их спектральных распределений чувствительности. Вследствие этого колбочки поставляют информацию не только об интенсивности света, но и о его спектральном составе. Благодаря такой информации у человека и возникают цветовые ощущения.

Спектральный состав света однозначно определяет его цвет, воспринимаемый человеком. Обратное утверждение, однако, неверно: один и тот же цвет может быть получен различными способами. В случае монохроматического света ситуация упрощается: соответствие между длиной волны света и его цветом становится взаимнооднозначным. Данные о таком соответствии представлены в таблице.

Таблица соответствия частот электромагнитного излучения и цветов

6. распределение света в различных средах