Характеристика света: Ваш браузер не поддерживается

Свет

© 2012 Vasili-photo.com

Свет – сердце фотографии. Фотоаппарат не видит изображения. Для него не существует ни линий, ни форм, ни фактуры. Плёнка или цифровой сенсор восприимчивы только к потоку фотонов большей или меньшей интенсивности, спроецированному на них объективом.

Свет намного важнее объекта съёмки, поскольку, в сущности, мы не в состоянии увидеть объект, как таковой, а видим лишь отражённый от него свет, который и позволяет нам судить о свойствах объекта. Начинающий фотограф ищет предмет для съёмки, в то время как опытный – охотится именно за светом.

Проблема в том, что как хороший (с фотографической точки зрения), так и плохой свет не всегда очевиден для неподготовленного глаза. Наш мозг проделывает невероятную работу, чтобы мы могли видеть окружающий мир при любом освещении. Люди привыкли к этому и забывают, что фотокамера устроена куда примитивнее нашего зрения, а это необходимо учитывать, планируя будущий снимок.

Колорит этой фотографии скучен и холоден. Причём его не оживить изменением баланса белого или экспокоррекцией. Голубой цвет неба и так недостаточно насыщен, а более тёплый баланс белого его совершенно обесцветит; и никакая экспокоррекция не уменьшит жёсткий контраст между небом и опушкой леса.

Стоило вернуться на то же место под вечер, как свет клонящегося к закату солнца изменил сцену до неузнаваемости. Передний план потеплел, лес приобрёл объём и детализацию, а небо проявило свой нежный лазурный оттенок.

Как художник, вы должны уметь видеть свет, понимать его свойства и отчётливо представлять себе, как то или иное освещение влияет на внешний вид объекта. Свет – это тот инструмент, который вы должны использовать, чтобы ухватить взгляд зрителя и направить его сообразно вашему замыслу, приковать его к снимку и не выпускать за его пределы.

Качество и количество

Не следует путать качество света с его количеством. Плохому фотографу всегда мало света, меж тем, яркий полуденный свет это часто наискучнейший вид освещения. Не всегда, но, как правило. Напротив, свет слабый по своей интенсивности зачастую оказывается самым сильным по своей выразительности и своему художественному потенциалу. Общее количество света легко контролировать, варьируя экспозицию, качество же света, которое определяется его направлением, концентрацией и цветом, требует к себе гораздо более пристального внимания и вдумчивого изучения.

Свойства света

Свет может быть как направленным, так и рассеянным. Это зависит от размера источника света и от его расстояния до объекта. Оговорюсь, что для фотографа в принципе не имеет значения, является ли свет от источника его собственным светом, или же это отражённый свет какого либо другого источника. Солнце, луна, небо, снег, белая стена, водная гладь, электронная вспышка, хромированный бампер – это всё источники света.

Чем больше источник и чем ближе он к объекту, тем мягче свет. Чем меньше источник и чем он дальше, тем свет жёстче и контрастнее.

Если вы снимаете портрет в студии с единственной вспышкой, без отражателей – свет будет предельно жёстким: половина лица, обращённая к вспышке, будет ослепительно яркой, другая же половина растворится во мраке. Наденьте на вспышку рассеиватель, и свет станет мягким, поскольку вы увеличили размер источника. Отодвиньте стойку со вспышкой и рассеивателем от модели и тени станут более резкими, поскольку увеличив расстояние до источника, вы уменьшили его относительный, угловой размер.

Солнце огромно, но свет его резок, потому что колоссальное расстояние, отделяющее нас от солнца, превращает его практически в точечный источник света с угловым диаметром всего в полградуса.

Направление света

Прямой свет – это свет от источника расположенного примерно на одной линии с оптической осью объектива, поэтому такой свет называют ещё и осевым. Жёсткий прямой свет, используемый в качестве основного, даёт плоское безжизненное изображение – это последний вид освещения, который вам следует использовать. Такой свет даёт накамерная вспышка, направленная прямо в лицо вашей жертве. Снимки, полученные подобным образом, приемлемы как репортажные или протокольные, но их художественная ценность, как правило, стремится к нулю. Тем не менее, прямой свет можно, а иногда и нужно использовать для портретов, но делать это нужно с умом. Используйте внешнюю вспышку, расположив её над вашей головой, чтобы свет падал на модель спереди и немного сверху, а сам световой поток нужно максимально смягчить каким-нибудь модификатором – это позволит самым деликатным образом показать формы лица, скрадывая при этом фактуру и мелкие дефекты кожи. Если сместить вспышку немного в сторону, рельеф проявится сильнее, а асимметрично расположенные тени добавят снимку динамизма.

Прямой свет может быть иногда с успехом использован для съёмки пейзажей утром или вечером, когда низкое солнце светит из-за вашей спины. Картина может получиться несколько плоской, но в качестве компенсации вы получаете весьма низкий уровень контраста, поскольку все чёрные тени заслоняются объектами их отбрасывающими. Ярко освещённые горы и деревья красиво выделяются на фоне более тёмного неба. Цвета предельно сочные и насыщенные.

Боковой свет при умелом использовании может быть куда выразительнее прямого. Контраст изображения существенно выше, поскольку тени от объектов становятся очевидными. Как следствие, вы должны быть более аккуратны в выборе правильной экспозиции. Боковое освещение идеально в тех случаях, когда нужно показать рельеф и фактуру. Песчаные дюны, снег, скалы – вот предметы, на которые следует обратить внимание в первую очередь.

Портреты, снятые в боковом свете, особенно с единственным источником, весьма драматичны, но такой свет подойдёт не для каждого лица. Смягчив освещение рассеивателем или отражателем, можно придать портрету чуть более спокойное, и даже где-то загадочное настроение.

Задний или контровый свет – это наиболее сложный вид освещения, но он же при должном опыте позволяет создавать наиболее запоминающиеся, необычные кадры, в которых свет является не только изобразительным средством, инструментом фотографа, но и становится основным действующим лицом. Контраст максимален, и редко укладывается в динамический диапазон сенсора камеры. Выбор экспозиции критичен и во многом зависит от предмета съёмки.

Снимая закат, имеет смысл экспонировать по светам, чтобы показать насыщенные цвета вечернего неба. Деталями в тенях в этом случае можно пренебречь, представив объекты переднего плана как выразительные силуэты.

Если вы снимаете портрет человека, освещённого сзади, то разумнее будет отдать предпочтение его лицу, при этом переэкспонированные света создадут красивый ореол, похожий на светящийся контур вокруг портретируемого. Вы можете также попробовать уменьшить контраст, подсветив объект спереди вспышкой или используя отражатель.

Если объект съёмки неподвижен, и сами вы не торопитесь, бывает уместным сделать несколько экспозиций, отдельно для светов и для теней, чтобы в последствие объединить их в одно изображение (HDR).

Преимущество контрового освещения очевидно при съёмке прозрачных объектов – капель росы, листьев, морозных узоров на стекле, дыма и многих других. Снимая их против света, вы можете наилучшим образом показать их лёгкость, прозрачность и выявить детали, невидимые при прямом освещении.

Немало проблем может создать источник света, присутствующий непосредственно в кадре. Если он, по вашему замыслу является неотъемлемой частью композиции, или же избавиться от него невозможно, что ж, придётся смириться с некоторым неудобством. Если источник света солнце, постарайтесь поменьше смотреть на него через оптический видоискатель – пожалейте свои глаза. Компонуйте кадр оперативно, используйте периферическое зрение или воспользуйтесь Live View, при его наличии. Блики – это, зачастую, неизбежное зло. Их количество, цвет и интенсивность зависят от конструкции объектива, чистоты передней линзы, наличия фильтров, расположения солнца в кадре. Поварьируйте положение камеры, и, как следствие, положение бликов на будущем снимке с тем, чтобы блики разместились либо наиболее художественным образом, превратившись из недостатка фотографии в её достоинство, либо так, чтобы облегчить их последующее, хотя бы и частичное, удаление. Если присутствие солнца в кадре не обязательно, попробуйте спрятать его за каким-нибудь объектом. Это решит проблему бликов, а также снизит общий контраст сцены.

Часто имеет смысл использовать заднебоковое освещение, выведя солнце или другой яркий источник света за границы кадра. Это позволит вам с большей лёгкостью спрятаться от солнца в тени, либо же использовать для борьбы с бликами бленду, бесполезную, когда солнце светит прямо в объектив. Диагональные тени при заднебоковом освещении весьма помогают в построении сильной композиции, а кроме того вы получаете возможность разместить подсвеченный сзади объект на каком-нибудь тёмном фоне, что позволяет эффектно обрисовать его с помощью светового ореола.

Рассеянный свет – это то, что мы наблюдаем, когда небо затянуто облаками. В этом случае источником света является всё небо, и объекты оказываются освещёнными практически со всех сторон. Контраст весьма низок, тональные переходы плавные, тем не менее, предметы сохраняют некоторый рельеф и не становятся излишне плоскими, поскольку сверху света на них падает всё же больше, чем снизу. В студии подобный свет можно смоделировать, используя большие софтбоксы или зонты, размещённые как можно ближе к объекту. Пасмурная погода на первый взгляд не располагает к фотографии, однако же, рассеянный свет незаменим при съёмке некоторых сюжетов, где вам нужны не драматизм и динамика, а, напротив, спокойствие и умиротворённость. Речь идёт о портретах, особенно женских, когда ни вы, ни ваша модель совершенно не заинтересованы в подчёркивании каждой морщинки на коже. Кроме того, рассеянный свет может быть более чем уместен при съёмке миниатюрных природных объектов – цветов и насекомых, а также при студийной предметной съёмке. Не стоит забывать и про лесные сцены, где мягкий, рассеянный свет красиво выявляет формы объектов, создаёт плавную градацию светов и теней, скрадывает утомляющую глаз пестроту, делая снимок более лаконичным и уравновешенным. Низкий уровень освещённости в лесу в пасмурную погоду даёт вам возможность использовать длительные выдержки при съёмке лесных ручьёв и водопадов, превращая воду в красиво размытые струи тумана.

Закон обратных квадратов

Не лишним будет упомянуть здесь также закон обратных квадратов, с действием которого вы непременно столкнётесь. Звучит он так: интенсивность света обратно пропорциональна квадрату расстояния от его источника. Это означает, что с увеличением расстояния от источника света в два раза, освещённость какого-либо объекта упадёт вчетверо. Это много – две ступени экспозиции. Наше зрение адаптируется к изменению освещённости, и на глаз разница в две ступени будет не слишком заметна. На фотографии же она станет очевидной.

Представьте, что три человека сидят в комнате при свете настольной лампы. Один из них находится в метре от лампы, другой – в двух метрах, а третий – в трёх. Согласно закону обратных квадратов, второй человек получит в четыре раза, а третий – в девять раз меньше света, чем первый, а, стало быть, сделать хороший групповой портрет без дополнительной подсветки будет трудновато.

Прямой солнечный свет не подпадает под закон обратных квадратов опять же в силу большого расстояния до солнца. Как бы вы не перемещали объект съёмки по поверхности нашей небольшой планеты, изменения в его расстоянии до солнца будут пренебрежимо малы.

Так какой же свет лучше?

Хороший вопрос! Лучший свет – тот, который вы понимаете и умеете использовать себе и своим снимкам на благо. Свет – это физическая основа фотографии, и он же – её художественная основа. Учитесь видеть свет, анализировать его, сопоставлять его с вашей творческой идеей и модифицировать его в соответствии с ней, а если это невозможно, то не стесняться менять объект съёмки и даже всё ваше съёмочное расписание в соответствии с доступным светом. Любой вид освещения в той или иной степени обладает фотографическим потенциалом, разница лишь в области, где он может быть использован удачно, да в удобстве его использования. Чем выше уровень мастерства фотографа, тем шире его творческий кругозор. Хороший фотограф с одной стороны более разборчив в выборе оптимального освещения, а с другой – лучше справляется с трудностями, которые создаёт освещение неоптимальное.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Желаю удачи!

Дата публикации: 19.09.2012

Вернуться к разделу «Художественные аспекты фотографии»

Перейти к полному списку статей

7. Источники света и их характеристики с точки зрения способности активации светящейся краски.

Основные характеристики света

• Свет и излучение. Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитного излучения.
• Световой поток Ф. Единица измерения: люмен [лм]. Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека.
• Сила света I. Единица измерения: кандела [кд]. Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света I.
• Освещенность Е. Единица измерения: люкс [лк]. Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1м²
• Яркость L. Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м²]. Яркость света L источника света или освещаемой площади является главным фактором для уровня светового ощущения глаза человека.
• Световая отдача. Единица измерения: люмен на Ватт. Световая отдача показывает с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет.

Характеристики источников света / Формулы
Сила света,      I [кд]	Световой поток в телесном углу / Телесный угол [ср]
Световой            поток,       Ф [лм]	. Сила света [кд] x Телесный угол [ср]
Освещенность,      E [лк]	. Сила света [кд] / [Расстояние в метрах [м]]2
Яркость,      L [кд/м2]	Cила света [кд] / Видимая светящаяся поверхность [м]2
Световая            отдача,              [лм/Вт]	Генерируемый световой поток [лм] / Потребляемая электрическая мощность [Вт]

Технические характеристики светильников

Цветовая температура. Единица измерения: Кельвин [K]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнивания с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела». Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 K, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 K.

Цветность света. Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой. Существуют следующие три главные цветности света: тепло-белая < 3300 K, нейтрально-белая 3300 — 5000 K, белая дневного света > 5000 K. Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого им света.

Цветопередача. В зависимости от места установки ламп и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью различных степеней «общего коэффициента цветопередачи» Ra.

Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения фиксируется Ra сдвиг цвета с помощью восьми указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы. Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

КПД светильника. КПД светильника является важным критерием оценки энергоэкономичности светильника. КПД светильника отражает отношение светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.

Источники света как источник зарядки светящейся краски.

Чтобы люминофор светился, его надо возбуждать, т.е. подводить энергию. Делать это можно

разными способами. Самый распространенный способ возбуждения – светом (видимым

— солнечным, искусственным комнатным  или невидимым — ультрафиолетовым, инфракрасным).

Опытами Ньютона было установлено, что солнечный свет имеет сложный характер. Подобным же

образом, т. е. анализируя состав света при помощи призмы, можно убедиться, что свет большинства

других источников (лампа накаливания, газоразрядная лампа, дуговой фонарь и т. д.) имеет такой же

характер. Сравнивая спектры этих светящихся тел, обнаружим, что соответственные участки

спектров обладают различной яркостью, т. е. в различных спектрах энергия распределена по

разному. 

Для обычных источников эти различия в спектре не очень значительны, однако их можно без труда

обнаружить. Наш глаз даже без помощи спектрального аппарата обнаруживает различия в качестве

белого света, даваемого этими источниками. Так, свет свечи кажется желтоватым или даже

красноватым по сравнению с лампой накаливания, а эта последняя заметно желтее, чем солнечный

свет. 

Еще значительнее различия, если источником света вместо раскаленного тела служит трубка, наполненная газом, светящимся под действием электрического разряда. Такие трубки употребляются в настоящее время для светящихся надписей или освещения улиц. Некоторые из

этих газоразрядных ламп дают ярко желтый (натриевые лампы) или красный (неоновые лампы)

свет, другие  светятся беловатым светом (ртутные), ясно отличным по оттенку от солнечного.

Спектральные исследования  света подобных источников показывают, что в их спектре имеются

только отдельные более или менее узкие цветные участки.

В искусственных источниках света предназначенных для помещений используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света.

Источники света, наиболее часто применяемые для искусственного освещения, делят на три основные группы: 1) газоразрядные лампы, 2) лампы накаливания и 3) светодиоды.

Стандартные лампы накаливания.

Принцип действия — вольфрамовая спираль, помещенная в колбу, из которой откачан воздух,

разогревается под действием электрического тока. За более чем 120-летнюю историю ламп

накаливания их было создано огромное множество — от миниатюрных ламп для карманного фонарика

до полукиловаттных прожекторных. Типичная для ЛН световая отдача 10-15 Лм/Вт выглядит очень

неубедительно на фоне рекордных достижений ламп других типов. ЛН в большей степени

нагреватели, чем осветители: львиная доля питающей нить накала электроэнергии превращается не

в свет, а в тепло. В связи с этим сплошной спектр лампы накаливания имеет максимум в

инфракрасной области и плавно спадает с уменьшением длины волны. Такой спектр определяет

теплый тон излучения (Тцв=2400-2700 К) при отличной цветопередаче (Ra=100).

Срок службы ЛН, как правило, не превышает 1000 часов, что, по временным меркам, очень немного.

Итак — по причине крайне низкой световой отдачи, для быстрой (в течение 10-15 минут) активации

фотолюминесцентных композиций подходит в самую последнюю очередь. Для наблюдения более-

менее приличной фотолюминесценции потребуется не менее 40 минут активации от двухрожковой

люстры с лампами накаливания в 100 Ватт каждая.

Галогеновые лампы накаливания.

Главным недостатком стандартной лампы накаливания является ее малая светоотдача и её короткий

срок службы. При наполнении ее галогенными соединениями (к группе галогенов относятся

неметаллические химические элементы фтор, хлор, бром, йод и астатин) можно избежать

образования сажи на внутренней стороне стеклянной колбы, так что лампа в течение всего срока

службы будет излучать постоянную световую энергию (люмен). Полезный эффект достигается за

счет того, что пары галогенов способны соединяться с испаряющимися частицами вольфрама, а

затем под действием высокой температуры распадаться, возвращая вольфрам на спираль.

Вылетающие с раскаленной спирали атомы вольфрама, таким образом, не долетают до стенок колбы

лампы (за счет чего и снижается почернение), а возвращаются обратно химическим путем. Это

явление получило название галогенного цикла.

За счет этого светоотдача и срок службы лампы значительно улучшаются. В то время, как

стандартная лампа накаливания достигает светоотдачи 10 лм/ватт, галогенная лампа накаливания

играючи достигает 25 лм/ватт. Кроме того, галогенные лампы накаливания имеют более компактную

конструкцию и пригодны для изящных и специальных светильников.

В специализированных магазинах сегодня имеются в продаже галогенные лампы накаливания для

работы с напряжением сети 220 вольт и лампы для низковольтного режима работы: на 6,12, 24

вольта. Для низковольтных галогенных ламп дополнительно требуется трансформатор.

Для декоративного акцентного освещения все больше используются галогенные отражающие лампы

мощностью 10-50 ватт, а также рефлекторные лампы с отражателями тлеющего свечения 20-75

ватт. При этих лампах 2/3 образующегося тепла отводится назад через отражатель, пропускающий

инфракрасные лучи, так что освещаемые этими лампами объекты не очень сильно нагреваются.

Стандартным сроком службы сетевых и многих низковольтных галогенных ламп принято считать

период в 2000 часов. Как и у обычных ламп накаливания, механические воздействия на лампы в

процессе эксплуатации (в особенности, для линейных ламп с большой длиной спирали), а также

частые включения сокращают их срок службы.

Цветовая температура галогенных ламп, как и реальная температура их нити накала, выше, чем у

традиционных ламп накаливания и составляет 3000-3200 К. Этот параметр можно изменить при

помощи встроенных или внешних светофильтров, а также подбором толщины интерференционного

отражающего слоя в зеркальных лампах. Индекс цветопередачи Ra галогенных ламп, как и у всех

тепловых источников света, максимален и равен 100, причем за счет более высокой температуры

накала (по сравнению с обычными лампами накаливания) свет галогенных ламп лучше

воспроизводит сине-зеленые цвета.

На сегодняшний день галогенные лампы остаются единственным сравнительно экономичным и при

этом недорогим видом источника света с «теплым» спектром. Этим объясняется их богатый

ассортимент, имеющий тенденцию к расширению. В первую очередь лампы данного вида находят

применение в бытовом и функционально-декоративном освещении.

Итак — лампы в целом сопоставимы по своим способностям к активации фотолюминофоров со

светодиодными лампами. Тем более, что светоотдача такая же.

Люминесцентные лампы.

Из всех типов ламп люминесцентные лампы имеют самую высокую светоотдачу. Так называемые

трёхленточные люминесцентные лампы при очень хорошей светопередаче достигают до 96 люменов/

ватт, т.е. почти в 10 раз больше, чем лампа накаливания. Поэтому люминесцентные лампы являются

хорошими источниками сбережения энергии, а значит и экономичными. Основная область

применения: промышленные зоны (мастерские, офисы, заводские цеха и т.д.)

В люминесцентных лампах свет производится с помощью ртути и нанесенного на внутренней

стороне колбы лампы люминесцентного слоя.

В качестве люминофоров служат инертные газы, например, неон, аргон или гелий. Возбуждаемые

электронами атомы ртути производят внутри колбы лампы невидимое для человека

ультрафиолетовое излучение, которое люминофоры преобразует в видимый свет, при этом

различные люминофоры имеют различные цвета света и свойства цветопередачи.

Светоотдача различных люминофоров также отличается друг от друга. Точно также как и компактные

люминесцентные лампы или энергосберегающие лампы, так и стандартные люминесцентные лампы

функционируют только с пускорегулирующим аппаратом. И в этом случае Вы должны приобретать

лампы только с электронным пускорегулирующим аппаратом.

Люминесцентные лампы рассчитаны на так называемую оптимальную окружающую температуру,

которая обычно совпадает с комнатной (18-25°С). При меньших или больших температурах

светоотдача лампы падает. Если окружающая температура ниже +5°С, зажигание лампы вообще не

гарантируется. С этой особенностью связаны ограничения, накладываемые на применение этих ламп

в наружном освещении.

Срок службы люминесцентных ламп определяется многими факторами и в основном зависит от

качества их изготовления. Физическое перегорание лампы происходит в момент разрушения

активного слоя либо обрыва одного из ее электродов. Наиболее интенсивное распыление электродов

наблюдается при зажигании лампы, поэтому полный срок службы сокращается при частых

включениях. Полезным сроком службы принято считать период, в течение которого лампа дает не

менее 70% от начального светового потока. Этот период может истекать задолго до перегорания

лампы как такового. Средний полезный срок службы современных люминесцентных ламп в

зависимости от модели составляет 8000-15000 ч.

Люминесцентные лампы охватывают практически весь диапазон цветовых температур от 2700 до

10000 К. Существуют также цветные лампы. Индекс цветопередачи Ra меняется от 60 для ламп со

стандартными люминофорами до 92…95 у ламп с очень хорошей цветопередачей. Улучшение

цветопередачи сопровождается некоторым снижением световой отдачи.

Эксплуатационными особенностями люминесцентных ламп являются мерцание светового потока с

частотой питающей сети и его спад в течение срока службы. Мерцание лампы незаметно глазу,

однако сказывается на утомляемости зрительной доли мозга. Подобное освещение непригодно для

напряженной зрительной работы (чтения, письма и т.п.) и может вызывать стробоскопический

эффект на вращающихся предметах. Электронные балласты полностью исключают эту проблему, так

что на сегодняшний день их можно рекомендовать для большинства применений.

Люминесцентный свет в настоящее время абсолютно доминирует на рынке внутреннего освещения

общественных зданий. Несмотря на стремительно развивающегося конкурента — светодиодные

системы — традиционные люминесцентные лампы будут удерживать свои позиции еще много лет. В

последнее время наблюдается также тенденция активного проникновения люминесцентного света в

бытовые и дизайнерские применения. Ранее этот процесс сдерживался в основном

несовершенством конструкции и не вполне удачной цветовой гаммой старого модельного ряда ламп.

Итак — наиболее оптимальный вариант  для активации фотолюминесцентов. Для помещения в 30

кв.м. достаточно лампы мощностью 40 Ватт, чтобы наш фотолюминесцентный рисунок был

активирован в течение 10-15-ти минут (использование лампы 60 Ватт позволит фотолюминесценту

заряжаться в течение 5-ти минут)

Разрядные лампы высокого давления.

Принцип действия разрядных ламп высокого давления — свечение наполнителя в разрядной трубке

под действием дуговых электрических разрядов. Дуговые разрядные лампы намного старше ламп

накаливания, в прошлом году электрической дуге исполнилось 200 лет. Два основных разряда

высокого давления, применяемых в лампах — ртутный и натриевый. Оба дают достаточно

узкополосное излучение: ртутный — в голубой области спектра, натрий — в желтой, поэтому

цветопередача ртутных (Ra=40-60) и особенно натриевых ламп (Ra=20-40) оставляет желать

лучшего. Добавление внутрь разрядной трубки ртутной лампы галогенидов различных металлов

позволило создать новый класс источников света — металлогалогенные лампы (МГЛ), отличающиеся

очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100

Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98, диапазон Тцв от 3000 К до 6000 К, средний

срок службы около 15 000 часов.

Один из немногих недостатков МГЛ — невысокая стабильность параметров в течение срока службы —

успешно преодолевается с изобретением ламп с керамической горелкой. МГЛ успешно и

разнообразно применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении.

Еще более широко применяются натриевые лампы. На сегодняшний день это один самых

экономичных источников света (до 150 Лм/Вт).

Огромное количество натриевых ламп используется для освещения автомобильных дорог. В Москве

натриевые лампы часто из экономии используются для освещения пешеходных пространств, что не

всегда уместно из-за проблем с цветопередачей.

Итак — высокая световая отдача (до 100 Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98,

диапазон цветовых температур от 3000 К до 6000 К (оптимальна 4200 К) делают эти лампы весьма

подходящими для быстрой зарядки фотолюминесцентов в архитектурном, ландшафтном,

техническом и спортивном освещении..

Светодиодные лампы и ленты.

Полупроводниковые светоизлучающие приборы — светодиоды — называют источниками света

будущего. Если говорить о современном состоянии «твердотельной светотехники», можно

констатировать, что она выходит из периода младенчества. Достигнутые характеристики

светодиодов (для белых светодиодов световая отдача от 15-ти до 25 Лм/Вт при мощности прибора

до 5 Вт, Ra=80-85, срок службы 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной

аппаратуре, автомобильной и авиационной технике. Светодиодные источники света стоят на пороге

вторжения на рынок общего освещения, и это вторжение нам предстоит пережить в ближайшие годы.

По сравнению с другими электрическими источниками света (преобразователями электроэнергии в

электромагнитное излучение видимого диапазона), светодиоды имеют следующие отличия:

Высокий КПД. Современные светодиоды уступают по этому параметру только люминесцентной

лампе с холодным катодом.

Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных

составляющих).

Длительный срок службы. Но и он не бесконечен — при длительной работе и/или плохом охлаждении

происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.

Специфический спектральный состав излучения. Спектр довольно узкий. Для нужд индикации и

передачи данных это — достоинство, но для освещения это недостаток. Более узкий спектр имеет

только лазер.

Малая инерционность. Малый угол излучения — также может быть как достоинством, так и

недостатком.  Низкая стоимость. Безопасность — не требуются высокие

напряжения. Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие

температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

Итак — светоотдача у светодиодных ламп или лент составляет от 15-ти до 25 Лм/Вт, что только чуть-

чуть  лучше, чем светоотдача у ламп накаливания (10-15 Лм/Вт). Спектр излучения у светодиодов

белого цвета, как известно, крайне узок, что даже при хорошей совокупной мощности (15-20 Ватт)

будет увеличивать время выдержки, необходимое для активации фотолюминофоров..

По причине низкой световой отдачи, для быстрой (в течение 10-15 минут) активации

фотолюминесцентных композиций подходит условно.

Для наблюдения более- менее приличной фотолюминесценции в помещении 30 кв.м. нам

потребуется не менее 30-40 минут активации от двухрожковой люстры со светодиодными

лампами мощностью не менее 5 Вт каждая. Лучше использовать более мощные лампы.

В случае использования светодиодной ленты белого цвета, тождественным будет 30-40-минутное

использование не менее 2-х погонных метров ленты, каждый из которых имеет мощность 4,8 Ватт.

При использовании светодиодной ленты 5-ти или 10-ти метровой длины, наклееной «под потолком»

по контуру комнаты, результат станет пропорционально лучше. 

Энергосберегающие ламы.

Энергосберегающие лампы состоят из колбы, наполненной порами ртути и аргоном, и

пускорегулирующего устройства (стартера). На внутреннюю поверхность колбы нанесено

специальное вещество, называемое люминофор. Люминофор, это такое вещество, при воздействии

на которое ультрафиолетовым излучением, начинает излучать видимый свет. Когда мы включаем

энергосберегающую лампочку, под действием электромагнитного излучения, поры ртути,

содержащиеся в лампе, начинают создавать ультрафиолетовое излучение, а ультрафиолетовое

излучение, в свою очередь, проходя через люминофор, нанесенный на поверхность лампы,

преобразуется в видимый свет.

Люминофор может иметь различные оттенки, и как результат, может создавать разные цвета

светового потока. Конструкции существующих энергосберегающих ламп делают под существующие

стандартные размеры традиционных ламп накаливания. Диаметр цоколя у таких ламп составляет 14

или 27 мм. Благодаря чему вы можете использовать энергосберегающие лампы в любом

светильнике, бра или люстре, для которых вы раньше применяли лампу накаливания.

а) Преимущества энергосберегающих ламп

Коэффициент полезного действия у энергосберегающей лампы очень

высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у традиционной лампочки накаливания.

Например, энергосберегающая лампочка мощностью 20 Вт создает световой поток равный

световому потоку обычной лампы накаливания 100 Вт. Благодаря такому соотношению

энергосберегающие лампы позволяют экономить экономию на 80% при этом без потерь

освещенности комнаты привычного для вас. Причем, в процессе долгой эксплуатации от обычной

лампочки накаливания световой поток со временем уменьшается из-за выгорания вольфрамовой

нити накаливания, и она хуже освещает комнату, а у энергосберегающих ламп такого недостатка нет.

Долгий срок службы. По сравнению с  лампами накаливания, настоящие (фирменные)

энергосберегающие лампы служат в несколько раз дольше. Обычные лампочки накаливания выходят

из строя по причине перегорания вольфрамовой нити. Энергосберегающие лампы, имея другую

конструкцию и принципиально иной принцип работы, служат гораздо дольше ламп накаливания в

среднем 5-15 раз.

Это примерно от 5 до 12 тысяч часов работы лампы (обычно ресурс работы лампы определяется

производителем и указывается на упаковке). 

Низкая теплоотдача. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия у энергосберегающих

ламп, вся затраченная электроэнергия преобразуется в световой поток, при

этом энергосберегающие лампы выделяют очень мало тепла. 

Большая светоотдача. В обычной лампе накаливания свет идет только от вольфрамовой спирали.

Энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Благодаря чему свет от

энергосберегающей лампы получается мягкий и равномерный, более приятен для глаз и лучше

распространяется по помещению.

Выбор желаемого цвета. Благодаря различным оттенкам люминофора покрывающего корпус

лампочки, энергосберегающие лампы имеют различные цвета светового потока, это может быть

мягкий белый свет, холодный белый, дневной свет, и т.д.;

б) Недостатки энергосберегающих ламп

Единственным и значительным недостатком энергосберегающих ламп по сравнению с

традиционными лампами накаливания является их высокая цена. 

в) Мощность

Энергосберегающие лампы изготавливают с различной мощностью. Диапазон мощностей

варьируется от 3 до 90 Вт. Следует учитывать, что коэффициент полезного действия у

энергосберегающей лампы очень высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у

традиционной лампочки накаливания. Поэтому при выборе энергосберегающей лампы, надо

придерживаться правила — делить мощность обычной лампы накаливания на пять. Если вы в своей

люстре или светильнике применяли обычную лампочку накаливания мощностью 100 Вт, вам будет

достаточно приобрести энергосберегающую лампочку мощностью 20 Вт.

г) Цвет света

Энергосберегающие лампы способны светить разным цветом. Данная характеристика определяется

цветовой температурой энергосберегающей лампы.

·2700 К — теплы белый свет.

·4200 К — дневной свет.

·6400 К — холодный белый свет.

д) По поводу ультрафиолетовой составляющей энергосберегающих ламп. 

Свечение люминофора, которым покрыта трубка лампы, происходит в ультрафиолетовом свете,

люминофор просто увеличивает светоотдачу и исправляет спектр свечения (невидимое УФ

излучение преобразует в видимое).

Но ультрафиолетовое излучение не проходит через обычное силикатное стекло (из которого и

сделаны трубки ламп). Оно проходит только через кварцевое. Поэтому, даже с учетом того, что

трубки сделаны из очень тонкого стекла, говорить о данных лампах, как об источнике интенсивного УФ

излучения некорректно.

Тем более, если лампы установлены в светильники со стеклянными плафонами, УФ излучение не

может проходить через них вообще.

Итак — светоотдача сопоставимая с люминесцентными лампами «дневного света». Спектр

соответствующий цветовой температуре 4200К является наилучшим. Понижение цветовой

температуры или её повышение сдвигают спектр (хоть так — хоть так) в менее эффективную для

зарядки фотолюминофора область.

Для помещения 30 кв.м. оптимальная мощность для активации фотолюминофора в течение 10-15

минут составляет 26-27 Ватт.

Ультрафиолетовые лампы и светодиодные ленты.

 

 

В начале XIX в. было обнаружено, что н же (по длине волны) фиолетовой части спектра

видимого света находится невидимый ультрафиолетовый участок спектра.

Длины волн ультрафиолетового излучения заключены в пределах от 4·10-7 до 6·10-9 м. Наиболее

характерным свойством этого излучения является его химическое и биологическое действие.

Ультрафиолетовое излучение вызывает явление фотоэффекта, свечение ряда веществ

(флуоресценцию и фосфоресценцию). Оно убивает болезнетворные микробы, вызывает появление

загара и т.д. Но это не всё!

Уникальность ультрафиолетовой подсветки заключается в том что и без того яркие при

дневном свете флуоресцентные краски, или изделия в которые

были добавлены флуоресцентные пигменты, под такой лентой будут светиться в темноте! Это может

быть что угодно: одежда, детали интерьера, белый потолок и другое…

В то же время, наилучшим излучением для активации фотолюминесцентных пигментов является

диапазон 220-440 нм, с пиком на длине волны 356 нм.

Именно поэтому любой рисунок сделаный фотолюминесцентными красками (вне зависимости от

длительности свечения фотолюминофора на базе которого они сделаны) в ультрафиолетовом

излучении будет находиться в состоянии постоянной подзарядки, а процессы затухания яркости

свечения наблюдаться не будут.

Современная ультрафиолетовая лампа работает по тому же принципу, что и

обычная люминесцентная лампа: ультрафиолетовое излучение образуется в колбе вследствие

взаимодействия паров ртути и электромагнитных разрядов. Газоразрядная трубка изготавливается

из специального кварцевого или увиолевого стекол, имеющих способность пропускать УФ-лучи.

Увиолевое стекло является более «прогрессивным» решением, именно оно дает возможность снизить

образование озона, который в больших концентрациях может быть вреден для человека.

В России для интерьерной подсветки фотолюминесцентной или флуоресцентной росписи наилучшим

образом себя зарекомендовали ультрафиолетовые лампы компании «Philips™» с колбой из

увиолевого стекла и лампы компании «Camelion™».

По мощности эти лампы варьируются от 6 Ватт (малые мебельные светильники или карманные

детекторы банкнот) и до 400 Ватт (сценические прожекторы).

По мощности на эти лампы распространяется то же правило, что и для люминесцентных ламп (ламп

дневного света).

По форме бывают стандартной грушевидной (как лампы накаливания), могут быть внешне как

энергосберегающие лампы, или как мебельные и  настенные люминесцентные светильники

(размером от 33 см в длину, до 120 см — стандартный типоразмер большой люминесцентной лампы).

Наиболее популярен комнатный вариант лампы мощностью 26 Ватт под стандартный цоколь Е27

(форма лампы соответствует энергосберегающим лампам).

К минусам относят постепенное снижение интенсивности свечения лампы (одной лампы хватает не

более чем на три-четыре месяца активной эксплуатации), наличие стеклянной колбы (бьется, в

результате чего лампа выходит из строя), но главное — это невозможность использовать эти лампы

на улице в условиях высокой влажности (светильники не герметичны) и в условиях пониженых

температур (они просто не зажгутся). К тому же запитываются они ттолько от 220 Вольт.

Итак, для активации фотолюминофора в помещении 30 кв.м. в течение 5 минут, нам будет

достаточно лампы 26 Ватт (цоколь Е27).

Помните люминесцентные ультрафиолетовые лампы в клубах? А как часто такие лампы

бились!?

Ультрафиолетовую светодиодную ленту невозможно разбить!

Ультрафиолетовые светодиодные ленты предназначены специально для подсветки деталей

интерьера, клубов, баров и барных стоек, а также для подсветки кинотеатров!

Малые размеры светодиодной ленты позволяют встраивать её в любую доступную нишу, например –

алюминиевый порожек мебельного гарнитура или торец стекла!

Лента самоклеящаяся,  прекрасно переносит перепады температур от -30 С до +50 С. а в

силиконовом исполнении может использоваться на улице в любую погоду.

Допускается даже наматывать её на деревья и кустарники, прилегающие к фасадам зданий, для

подсветки флуоресцентной наружной рекламы. 

В отличие от УФ-ламп, запитка УФ-ленты возможно от любого источника 12 Вольт, даже

автомобильного аккумулятора.

При необходимости её можно нарезать на отрезки от 5 см до 0,3 или 0,5 метра и разместить их так

как необходимо в интерьере или на улице.

Итак — в случае использования ультрафиолетовой светодиодной ленты, 2-х погонных метров ленты  

(каждый из которых имеет мощность 4,8 Ватт) будет достаточно  для активации фотолюминофора в

течение 5 минут.

Оптические характеристики

·         Общая яркость ленты: 300 lumen

·         Тип светодиода: 3528 SMD светоотдача 5 lumen мощность 0.08 ватт

·         Угол света: 120 градусов

Конструкция ленты

·         Лента состоит из 60 SMD светодиодов.

·         Кратность резки 5 см (3 светодиода)

·         Лента выполнена на самоклеящейся основе «3M» и не требует дополнительного крепежа

·         Световой поток для катушки

           в 5 погонных метров: ширина 8 м, высота 3 м глубина не менее 4 м

Потребляемый ток

·         Мощность: 4,8 W

·         Питание: 12V DC

·         Рабочий ток: 0,4 А

 Скачать инструкцию IAMLED UV 60

Технические характеристики света ★ VAMVIDNEE

В предыдущей статье мы рассмотрели технический свет. На очереди технические характеристики света. Тем более сейчас такое большое разнообразие сочетаний этих характеристик, что легко растеряться. Это вам не выбрать между лампочкой в 40 Ватт и в 60, как было в прошлом веке.

Обычно и сейчас мы выбираем светильники и лампочки по мощности. Можно назвать это основной характеристикой света. Во времена ламп накаливания больше и выбирать ничего не надо было. И сейчас думая о светильниках мы выбираем те, которые дадут нам комфортное количество света.

В идеале необходимый уровень мощности светильников рассчитывают специалисты, ведь надо учитывать много данных: темные ли стены, какие еще источники света есть или будут в помещении, какого типа лампы будут использоваться, какие углы распространения света, что именно надо выделить. Но чтобы вы понимали, о чем говорят специалисты и хоть немного разбираться в том, что написано в каталоге, мы проведем небольшой “ликбез”.

Почему же стало сложнее выбирать освещение в целом и лампочки в частности? 

В наше время используются несколько типов ламп (лампы накаливания, галогеновые, люминисцентные, светодиодные), и есть светильники с уже встроенными лампами. С самого начала и цоколь (компонент электрических ламп, обеспечивающий электрический контакт в месте крепления лампы и возможность безопасной замены) был один – E27, как он сейчас обозначается. Потом появился E14 (“миньон” по-старинке). Со временем типов цоколей стало еще больше. Чтобы разбираться во всем многообразии представляем сводную таблицу на основе лампочек Paulmann.

Среди знающих людей всё больше поклонников приобретают светодиодные источники освещения. Они экономичнее галогеновых и тем более ламп накаливания, так как при меньшей потребляемой мощности выдают больше света.  Ими заменяют и обычные лампы в стандартных подвесных или потолочных светильниках или бра, торшерах. Если производитель указал максимальную мощность лампочки в 40Вт, то можно поставить светодиодную на 20Вт, а светить она будет примерно, как лампа накаливания 100Вт. Конечно же и в технических светильниках используются чаще светодиоды.

К достоинствам их можно отнести и длительный срок службы, слабый нагрев лампы, что позволяет их использовать в бумажных светильниках и не бояться, что дети обожгутся.

В отличие от люминесцентных ламп, содержащих ртуть и требующих специального обращения и утилизации, светодиоды не содержат ртути и являются безопасными для окружающей среды.

Недостаток же в основном один – несколько более высокая стоимость таких ламп по сравнению с традиционными лампами. Но это компенсируется длительностью работы без замены. При этом можно выбрать разную цветовую температуру. Иногда даже в одном приборе можно регулировать температуру света. Еще немного о недостатках в конце статьи.

У тех, кто раньше не сталкивался со светодиодами, возникает непонимание, как выбирать лампочку по потребляемой мощности. В случаях с лампами накаливания все знают, как светит лампа в 40Вт и в 100Вт. Но светодиодные потребляют меньше энергии, и поэтому указанное на коробке количество Ватт(W) меньше, чем у ламп накаливание при том же уровне освещенности. Что вводит в заблуждение неподготовленного покупателя. Такая характеристика, как световой поток – едина для разных видов ламп и измеряется в люменах (lm).

Говоря простыми словами, световой поток – это количество света, которое дает светильник. Стоит уточнить, что световой поток светодиодов по отдельности может существенно отличаться от светового потока светильников в сборе.

Таблица покажет взаимосвязь светового потока от мощности на примере галогеновых и ламп накаливания Paulmann. У разных производителей эти данные могут отличаться, но для общего понимания можно пользоваться ей.

Есть еще одна важная характеристика, о которой мало задумываются. Это индекс цветопередачи (Ra или CRI). Данный параметр источника определяется его способностью максимально точно передавать цвета освещаемого объекта. Чем выше CRI, тем ближе к «истинным» цветам предметы в этом свете. Лучшего результата вы добьетесь, используя лампы с индексом цветопередачи от 80 Ra и выше.

Особенно это важно для салонов красоты, магазинов с одеждой, чтобы человек выглядел красивее с правильным цветом лица. Этот параметр так же важен на кухне  – отличный CRI обеспечит еде наиболее естественный (и, вероятно, более аппетитный) цвет.

С низким Ra(CRI) лампы можно помещать в подвалах, технических помещениях, где правильная цветопередача не очень важна. Зачем они вообще нужны – с низким индексом?  В светодиодных светильниках действует закон: чем выше индекс, тем меньше световой поток. Поэтому если цветопередача не сильно важна, можно получить более светлую лампу за меньшие деньги.

Эталонами служат лампы накаливания и галогеновые лампы. Их можно брать без опасений. Но как уже упоминалось, светодиодные энергоэффективнее и сейчас используются чаще. При их покупке нужно обязательно обращать внимание на индекс цветопередачи.

Что же такое температура света? Учёные давно установили, что каждый цвет имеет свою «температуру», которая измеряется в Кельвинах (К).  При освещении одного и того же предмета светодиодными лампами с различной цветовой температурой, этот предмет будет иметь разные оттенки.

Этот параметр указывают на упаковках ламп. Важно помнить, что чем больше температура, тем «холоднее» свет испускаемый источником. Это видно в приведенной ниже таблице.

Для определённых зон в доме или квартире, а также под конкретные ситуации (для гостиной — приём гостей, романтический ужин и т. д.) подбирают источники света с соответствующей цветовой температурой.

В жилых помещениях цветовая температура обычно начинается около 2700K для теплых ламп накаливания и достигает 3500K, что близко к люминесцентному освещению (для сравнения, свеча чуть меньше 2000K).
Цветовые температуры более 3500K обычно оставляют для коммерческих помещений (4000K), больниц (5000K и выше – очень яркий белый) или других вспомогательных помещений, где требуется сверхъяркий свет (прямой солнечный свет – 4700K, поэтому представьте, насколько яркой показалась бы лампочка 3700K). Чтобы превратить ночь в день, используют прожекторы с цветовой температурой от 6000 до 7000 Кельвинов.

• 

Еще одна характеристика, важная именно в техническом свете – это угол падения света.

Иначе еще называют “угол рассеивания”. Эта величина может относиться как к источнику в целом, так и конкретно к светодиодной лампе.

В светодиодной лампе содержится некоторое количество кристаллов, их можно располагать по-разному, создавая как узконаправленный поток света, так и рассеянный. Угол светового пучка светодиодной лампы так же зависит от ее формы.

Подбирают угол распространения света в зависимости от расположения и назначения светильника.

Так как мы говорим о техническом свете, то для встроенных светильников подходят неширокие пучки — угол 40-60°, но лучше не больше 50°.

Если использовать технический свет для подсветки картин, предметов интерьера, угол можно взять больше – 50-60°. Для декоративной подсветки с узконаправленными пучками света подойдут модели с углом рассеивания 30-40°. Для уличного освещения — подсветки дорожек, декоративной подсветки — подходят источники света с широким углом рассеивания — от 180°.

Конечно, про потолочные люстры тоже стоит упомянуть. В них можно устанавливать светодиодные лампочки с шириной светового потока 60-90°. С матовыми плафонами не страшен и более рассеянный свет. Для настольных ламп лучше все же угол 50-60°.

Для обеспечения нормальной равномерной освещенности (то есть, без каких-либо теневых секторов) световые конусы от отдельных излучателей должны пересекаться приблизительно на уровне 75-80 см от поверхности (например, для гостиных – от пола, для кухонь – от разделочного стола). Также по общим (рекомендованным специалистами) стандартам на освещаемой поверхности световые окружности должны перекрывать друг друга приблизительно на ⅓ диаметра.  Например в гостиной 3 х 4,5 м (со стандартной высотой потолка 2,6 м), встроенные источники с углом излучения 40° должны устанавливаться на расстоянии 1,5 метра друг от друга.

Из этого следует, что чем ниже потолок, тем больший угол распространения света надо использовать. В противном случае либо поверхность будет освещена неравномерно (отдельными световыми кругами), либо придется значительно сократить расстояние между источниками, что в свою очередь приведет к увеличению их количества.

Отдельный интерес представляет правильно освещение на кухне. Часто делают ошибку, размещая потолочные светильники за спиной готовящего человека.

Если задаете себе вопрос, какой светильник выбрать в ванну или установить на улице, то стоит обратить внимание еще на одни загадочные буквы на коробке с лампочкой или светильником – IP. Этот параметр показывает степень водозащиты источника. По полезным картинкам от Paulmann легко определить, какой IP куда лучше подойдет.

• 
• 

При всех плюсах у светодиодных источников света есть и слабые места: пульсация и диммируемость.

Не все светодиодные светильники и лампочки диммируются, и те что, диммируются стоят дороже. На это надо обращать внимание, если важна способность управлять мощностью света с помощью диммера.

Опасность же для здоровья может представлять пульсация ламп. Она есть у всех ламп, но лучше, если она меньше 5%. Больше 30% считается вредной для здоровья. И если вам оно дорого, ищите на упаковке информацию о пульсации. Если есть слова “без пульсации”, скорей всего пульсация у таких ламп меньше 5%. Если нет такой информации вообще, вероятно пульсация больше нормы, или надо тестировать лампочку. В интернете можно найти способы сделать это без пульсометра – с помощью обычной пишущей ручки или смартфона. Но если есть возможность, лучше не рисковать и покупать лампочки подороже известных производителей.

• 
• 

Изображения взяты на просторах интернета, некоторые данные – Википедия.

Спектральные характеристики света

Уторова Лилия

Старший инженер-светотехник

Работает в светотехнической отрасли с 2015 года. Выпускница Санкт-Петербургского научно-исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики. Любимая цитата: «Нет никаких причин чувствовать себя одиноким, когда в мире есть любовь и свет.» 

1. Введение

Ежедневно на протяжении всей своей жизни мы неразрывно связаны со светом, что оказывает влияние не только на наше зрительное восприятие окружающего мира, но и на здоровье, самочувствие, продуктивность и настроение.

С давних времен по своей природе человек с восходом солнца просыпается, когда солнце находится в своём пике – работает, а с наступлением ночи готовится ко сну. Это не случайно и взаимосвязано со светом. Каким образом? Для этого необходимо рассмотреть характеристики света

Световое излучение характеризуется такими параметрами, как световой поток, сила света, яркость, освещенность и др., но подробней хотелось бы остановиться на спектральных характеристиках и их взаимосвязи с природой.

Свет – это видимая область электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 380 нм до 780 нм. Именно в этом диапазоне оптическое излучение способно возбуждать сетчатку глаза человека и создавать зрительный образ.

Помимо видимой области излучения в светотехнике рассматривают также ультрафиолетовое (длина волны от 1 нм до 380 нм) и инфракрасное излучение (длина волны от 780 нм до 1 мк).

Видимое излучение с разной длиной волны воспринимаются глазом как разные цвета:

Таблица 1. Длины волн различных цветов

Длина волны	Цвет
от 380 нм до 450 нм	фиолетовый
от 450 нм до 480 нм	синий
от 480 до 510	голубой
от 510 до 550	зеленый
от 550 до 575	жёлто-зеленый
от 575 до 590	жёлтый
от 590 до 610	оранжевый
более 610	красный

 

Границы цветов приблизительны – разные люди отличаются друг от друга восприятием цветовых сигналов головным мозгом. Для нас же самым наглядным примером видимого спектра в природе является радуга.

Полный видимый спектр на шкале излучений различных длин волн выглядит так:

Белый свет является смешением всех (или нескольких) цветов спектра в определенной пропорции. Если луч белого света пропустить через стеклянную призму, то он разложится на спектр (явление дисперсии света).

Различные цвета мы видим каждый день и не придаём значения тому, что это очень сложный процесс восприятия. Цвет предмета определяется спектральным составом света и спектральными характеристиками отражения и пропускания материалов.

Цвет – это объективная величина, которая может быть измерена и выражена конкретными параметрами. Для этого чаще всего используют колориметрическую систему координат цветности:

На рис. 3 представлено поле реальных цветов. На ограничивающей его кривой линии отмечены длины волн монохроматических излучений, воспринимаемых глазом – от 380 (фиолетовый цвет) до 700 (красный цвет) нм.

Средняя часть цветового поля – это область белых цветов. В ней проходит линия – кривая теплового излучения, то есть кривая координат цветности белого света.

Цветность белого света зависит от цветовой температуры – температуры чёрного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового фона, что и рассматриваемое излучение. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина.

Цвет излучения тепловых источников света (ламп накаливания) очень точно соответствует данной кривой на графике.

На рис. 4 представлено наглядное сравнение источников света с различной цветовой температурой.

Многие ошибаются, полагая, что чем выше цветовая температура, тем свет «теплее», чем ниже – «холоднее». Ассоциация происходит с температурой тела и воздуха, когда при повышении температуры становится теплее.

В случае цветовой температуры света можно провести аналогию с цветом звёзд.

Цвет звезды зависит от температуры на поверхности: чем больше тепла звезда излучает, тем более голубой цвет она имеет, и наоборот, самые холодные звёзды по температуре на поверхности имеют оранжевый и красный цвет. Как видно из рис. 5, самые горячие небесные тела – голубые звёзды с температурой 30000 К, самые холодные звёзды – красные с температурой 3500 К, солнце в середине дня имеет температуру на поверхности 6000 К и желто-белый цвет.

2. Влияние цветовой температуры источников света на человека

В современном мире большая часть нашего активного времени суток проходит на рабочем месте, т.е. под воздействием искусственного освещения. Качество света и его достаточное количество – важная составляющая верного восприятия окружающего мира. Формы объектов, цвета, люди, предполагаемые опасности распознаются нами, если обеспечивается достаточные уровень освещенности, время воздействия света и его цветность. Наравне с визуальными эффектами, цветность влияет также и на другие сферы жизни человека.

С конца 20-го века было проведено большое количество исследований незрительного воздействия света на организм. Оказалось, что в глазах человека имеются не только известные рецепторы – колбочки и палочки, воспроизводящие изображения предметов, но и фоторецепторы, воспринимающие свет без образования изображения – меланопсин. Эти рецепторы отвечают за выработку гормона мелатонина, кортизола, регулируя циркадные ритмы человека.

Циркадные ритмы – это внутренние фундаментальные биологические циклы организма с периодом 24 часа, такие как сон, температура тела, пищеварение. Циркадные ритмы влияют на выработку гормона «сна» — мелатонина, производят и выравнивают определенные физиологические реакции в зависимости от уровня освещенности и цветовой температуры.

Гормон мелатонин отвечает за отдых и расслабление организма и работает в партнерстве с другими гормонами (кортизол, серотонин, допамин). В течение дня кортизол обеспечивает бодрость и стрессовую реакцию организма, серотонин контролирует импульс и углеводную потребность, а допамин обеспечивает хорошее настроение, удовольствие, бдительность и координацию.

Высокий уровень мелатонина является причиной сонливости, но он может быть урегулирован воздействием на другие гормоны. Т.к. в течение рабочего дня регулировать уровень естественного освещения сложно, то оказывать влияние на эти четыре гормона, следовательно, и на циркадные ритмы, можно благодаря правильному выбору цветовой температуры источников искусственного освещения.

Воздействие на циркадные ритмы человека происходит за счет изменения уровня освещенности и цветовой температуры в определенные фазы суток. Например, синяя спектральная составляющая подавляет мелатонин и активизирует кортизол, что подходит для середины дня, обеспечивая высокую работоспособность человека, умственную и физическую активность. Излучения в желтом спектре подходят для утра и вечера, когда организм расслабляется и восполняет жизненные силы. Таким образом, изменяя цветовую температуру можно напрямую влиять на самочувствие человека, его настроение и работоспособность в течении дня, не нарушая жизненных циклов.

3. Практическое применение различной цветовой температуры в искусственном освещении

В настоящее время стало возможным применить на практике знания, что освещение в теплом спектре активизирует гормоны отдыха и действует расслабляюще на организм, освещение в нейтрально белом цвете обеспечивает комфортное выполнение текущих задач, а освещение в холодном спектре способствует умственной активности.

Для этого можно обеспечить биологически и эмоционально эффективное освещение двумя способами:

1. Первый способ – это эффективное распределение освещения с различной цветовой температурой по времени и зонам:

Например, для стандартного рабочего времени подходит цветовая температура источников света равная 4000 К.

Для совещаний и важных переговоров необходима цветовая температура в 5000 К. За счёт более холодной цветовой температуры активизируется выработка гормона кортизола, что приводит к улучшению мозговой деятельности и концентрации.

Но в течение рабочего дня человеку необходим ещё и отдых для восстановления сил. Для этой цели в помещениях отдыха обеспечивают цветовую температуру источников света 3000 К.

2. Второй способ – это обеспечение повторения суточного солнечного цикла с помощью источников света.

В основе данного метода лежит зависимость естественного солнечного цикла от цветовой температуры излучения и зависимость человека от солнечного цикла. Если понаблюдать за солнцем в течение дня, то можно увидеть следующую картину:

Как известно, человек ориентируется во времени по естественному освещению (смена дня и ночи), и что свет имеет влияние на человеческие биоритмы.

Утром, при восходе солнца (при теплой цветовой температуре) начинает снижаться выработка мелатонина, и организм пробуждается. Днём (при переходе от нейтральной цветовой температуры к холодной) при выработке кортизола повышается работоспособность. Вечером (при тёплой цветовой температуре) выработка кортизола уменьшается, мелатонина – увеличивается, организм входит в состояние покоя и готовится ко сну. Сохранить гармоничный для организма человека цикл цветовой температуры в искусственном освещении можно, организовав запрограммированное изменение цветовой температуры источников света.

Таблица 2. Зависимость организма от цветовой температуры источников света

Цветовая температура	Что происходит	Эффект
2700 – 3000 К, тёплая	Выработка гормона мелатонина, снижение выработки гормона кортизола	Утром – пробуждение, днём – отдых, расслабление, вечером – подготовка ко сну
4000 – 5000 К, нейтральная	Выработка гормона кортизола, снижение выработки гормона мелатонина	Основное рабочее время – увеличение концентрации
5000 – 6500 К, холодная	Выработка гормона кортизола	Пик активности мозга, концентрации, внимания и продуктивности

Таким образом, обеспечив один из подходов управления освещением на рабочем месте, можно грамотно положительно влиять на самочувствие и продуктивность сотрудников.

4. Торговое освещение

Где ещё можно наблюдать влияние цветовой температуры источников света на человека? В магазине. Да, это влияние не меняет настроения покупателя, но помогает сделать выбор. При правильном освещении булочки будут выглядеть вкуснее, а рыба и мясо – свежее.

В настоящее время вопрос, какой товар и в каком магазине выбрать, возникает каждый день. Современного потребителя, т.е. каждого из нас, окружает множество магазинов, конкурирующих между собой, но мы всегда пойдём в тот, где товар лучше. А товар лучше там, где его правильно презентуют.

В чём состоит взаимосвязь презентации товара и спектральных характеристик света?

Для торгового освещения важным требованием является качественная передача визуальной информации о товаре потребителю, что можно обеспечить с помощью качественного освещения. За это отвечают такие параметры как высокий уровень освещенности, высокий индекс цветопередачи, правильно подобранная цветовая температура источника и использование специальных спектров.

Различные группы товаров требуют различного освещения: существуют специальные спектры излучения источников, подчеркивающие натуральные оттенки предметов.

К примеру, мясо подсвечивают спектром со смещением в красный цвет, чтобы оно выглядело аппетитно.

Замороженные продукты и рыбу подсвечивают светом с холодной цветовой температурой (5000-6500 К), что подчеркивает свежесть, блеск и охлажденность.

Хлебобулочные изделия подсвечивают теплым светом (2700-3000 К). Как правило, хлеб выложен на натуральных материалах теплых оттенков (дереве), что усиливает гармоничный вид.

Фрукты и овощи освещают направленным светом с высокой цветопередачей, чтобы товар выглядел ярким, свежим и привлекательным.

В табл. 3 приведены дополнительные виды товаров, которые также можно выгодно подчеркнуть:

Таблица 3. Виды товарного ассортимента и необходимые им цветовая температура и смещение спектра

Товарный ассортимент	Цветовая температура, К;  Смещение спектра в цвет
Бытовые товары	3000 – 4000 К
Одежда и обувь	3000 – 4000 К
Автомобили	3000 – 4000 К
Охлажденное мясо	3700 К, красный
Охлажденная рыба	5000 – 6500 К, синий
Фрукты и овощи	2700 – 3000 К, жёлтый
Хлебобулочные изделия	2700 К, жёлтый
Молоко	3000 – 4000 К
Колбаса и копчености	3700 К, красный

Важно помнить, что обеспечение комфортной среды для покупок – это сложная и точная настройка различных параметров источников света, на которой не следует экономить при проектировании, ведь человек охотней совершит покупки в магазине, который для себя воспринимает как комфортный и с качественным товаром.

5. Заключение

В статье рассмотрены важнейшие спектральные характеристики источников света, умело используя которые, можно создать комфортную среду для нашей жизни и работы.

Оптимизация искусственного освещения в рабочем пространстве способствует поддержанию циркадного ритма человека, что напрямую влияет на самочувствие, настроение и продуктивность.

Грамотное проектирование искусственного освещения в магазинах с учетом требований различных товаров помогает создавать в магазине комфортную среду и представлять товары в самом выгодном свете для покупателей, что положительно сказывается на уровне продаж.

Источники:

1. «Справочная книга по светотехнике», под ред. Ю.Б. Айзенберга, 3-е издание, 2006
2. «Элементарная светотехника», Л.П. Варфоломеев, 2013
3. Журнал «Современная светотехника», №4, 2018
4. Буклет по решениям «Биологически и эмоционально эффективное освещение (Human Centric Lighting), Световые технологии, 2019
5. Интернет-ресурс: v-kosmose.com
6. Рисунки 4 и 6 — нарисованы и принадлежат bigpro.ru; остальные — взяты с интернет-ресурса: pinterest.ru.

Свет — Википедия

Спектр света — часть спектра электромагнитного излучения

Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве длинноволновой границы — участок 760—780 нм (385—395 ТГц)^[1].

В широком смысле, используемом вне физической оптики, светом часто называют любое оптическое излучение^[2], то есть такое электромагнитное излучение, длины волн которого лежат в диапазоне с приблизительными границами от единиц нанометров до десятых долей миллиметра^[3]. В этом случае в понятие «свет» помимо видимого излучения включаются как инфракрасное, так и ультрафиолетовое излучения.

Раздел физики, в котором изучается свет, носит название оптика.

Также, особенно в теоретической физике, термин свет может иногда выступать просто синонимом термина электромагнитное излучение, независимо от его частоты, особенно когда конкретизация не важна, а хотят, например, использовать более короткое слово.

Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов — частиц, обладающих определённой энергией, импульсом, собственным моментом импульса и нулевой массой (или, как говорили ранее, нулевой массой покоя).

Характеристики света

Одной из субъективных характеристик света, воспринимаемой человеком в виде осознанного зрительного ощущения, является его цвет, который для монохроматического 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 равна 299 792 458 м/с точно.

Свет на границе между средами испытывает преломление и/или отражение. Распространяясь в среде, свет поглощается и рассеивается веществом. 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 есть скалярная функция (в общем случае — от времени и координаты). В анизотропных средах он представляется в виде тензора. Зависимость показателя преломления от длины волны света — оптическая дисперсия — приводит к тому, что свет разных длин волн распространяется в среде с разной скоростью, благодаря чему 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 электрический составляющей электромагнитной волны. У эллиптически (в частности циркулярно) поляризованного света электрический вектор, в зависимости от направления поляризации, «вращается» по или против часовой стрелки.

Неполяризованный свет является смесью световых волн со случайной поляризацией. 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, в поляриметрическом 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 световые величины. 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 являются световая 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 отражает тот факт, 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) включительно.

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, как единица длины в СИ с 1983 года определяется как расстояние, проходимое светом за 1/299 792 458 часть секунды^[4]. 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 безуспешно пытался измерить скорость света в 1607 году. Другой эксперимент по измерению скорости света был проведён в 1676 году датским физиком Оле Рёмером. С помощью телескопа Рёмер наблюдал движение Юпитера и одной из его лун Ио, фиксируя при этом моменты затмений Ио. Рёмер обнаружил, что эти моменты зависят от положения Земли на её орбите. Предположив, что такая зависимость обусловлена конечностью скорости света, он вычислил, что свету требуется около 22 минут, чтобы пройти расстояние, равное диаметру орбиты Земли^[5]. Тем не менее, его 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 применил француз 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 проходил от источника к зеркалу и затем возвращался к своему источнику. Физо обнаружил, что при определённой 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, — было получено значение в 313 000 000 м/с.

Существенного прогресса в измерении скорости света удалось достигнуть в результате применения и совершенствования метода вращающегося зеркала, предложенного другим французом — Франсуа Араго (1838 г.). Развив и осуществив идею Араго, Леон Фуко в 1862 году получил значение скорости света равное 298 000 000±500 000) м/с. В 1891 году Саймон Ньюком, повысив точность измерений на порядок, получил величину в 299 810 000±50 000 м/с. В результате многолетних усилий Альберт А. Майкельсон добился 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)^[6].

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^[7]. 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 от скорости света в вакууме. Снижение скорости света при прохождении вещества, как полагают, происходит не от фактического замедления фотонов, а от их поглощения и переизлучения частицами вещества.

Как крайний пример замедления света, можно сказать, что двум независимым группам физиков удалось полностью «остановить» свет, пропуская его через конденсат Бозе-Эйнштейна на основе рубидия,^[8] Тем не менее слово «остановить» в этих экспериментах относится только к свету, хранящемуся в возбужденных состояниях атомов, а затем повторно излучаемому 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

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

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:

n 1 sin ⁡ θ 1 = n 2 sin ⁡ θ 2 {\displaystyle n_{1}\sin \theta _{1}=n_{2}\sin \theta _{2}}

где θ 1 {\displaystyle \theta _{1}}  — угол между лучом и нормалью к поверхности в первой среде, θ 2 {\displaystyle \theta _{2}}  — угол между лучом и нормалью к поверхности во второй среде, а n 1 {\displaystyle n_{1}} и n 2 {\displaystyle n_{2}}  — показатели преломления первой и второй среды соответственно. При этом n = 1 {\displaystyle n=1} для вакуума и n > 1 {\displaystyle n>1} 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 свет падает на границу не перпендикулярно ей, то изменение длины волны приводит к изменению направления его распространения. 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

Свет создаётся во многих физических процессах, в которых участвуют заряженные частицы. Наиболее важным является тепловое излучение, имеющее непрерывный спектр с максимумом, положение которого определяется температурой 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:

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

Указанные источники имеют разную цветовую температуру.

Лампы дневного света, выпускаемые промышленностью, испускают излучение с различным спектральным составом, в том числе:

Радиометрия и световые измерения

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»^[9]. 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»^[9].

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 V ( λ ) {\displaystyle V(\lambda )} ^[10], имеющей смысл относительной спектральной чувствительности среднего человеческого глаза, адаптированного к дневному зрению. Для монохроматического излучения с длиной волны λ {\displaystyle \lambda } , соотношение, связывающее произвольную световую величину X v ( λ ) {\displaystyle X_{v}(\lambda )} с соответствующей ей энергетической величиной X e ( λ ) {\displaystyle X_{e}(\lambda )} , в СИ записывается в виде:

X v ( λ ) = 683 ⋅ X e ( λ ) V ( λ ) . {\displaystyle X_{v}(\lambda )=683\cdot X_{e}(\lambda )V(\lambda ).}

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

X v = 683 ⋅ ∫ 380   n m 780   n m X e , λ ( λ ) V ( λ ) d λ , {\displaystyle X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,}

где X e , λ ( λ ) {\displaystyle X_{e,\lambda }(\lambda )}  — спектральная плотность энергетической величины X e {\displaystyle X_{e}} , определяемая как отношение величины d X e ( λ ) {\displaystyle dX_{e}(\lambda )} , приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между λ {\displaystyle \lambda } и λ + d λ {\displaystyle \lambda +d\lambda } , 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

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.^[11] 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.^[12]

При больших масштабах световое давление может заставить астероиды вращаться быстрее^[13], действуя на их неправильные формы, как на лопасти ветряной мельницы. Возможность сделать солнечные паруса, которые бы ускорили движение космических кораблей в пространстве, также исследуется.^[14][15]

История теорий света в хронологическом порядке

Античные Греция и Рим

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

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. Волновую теорию света разрабатывали Роберт Гук, предположивший и то, что свет является поперечной волной, и Христиан Гюйгенс, давший правильную теорию отражения и преломления света исходя из его волновой природы. По мнению Гюйгенса, световые волны распространяются в особой среде — эфире. Несколько раньше Гримальди открыл интерференцию и дифракцию света, объясняя их с помощью идеи волн, хотя в не слишком ясном и чистом виде, также предположив и связь цвета с волновыми свойствами света.

Корпускулярную теорию сформулировал Пьер Гассенди и поддержал Исаак Ньютон.

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 заметке для Академии наук Огюстен Френель.

После создания теории электромагнетизма свет был идентифицирован как электромагнитные волны.

Победа волновой теории пошатнулась в конце XIX века, когда опыты Майкельсона-Морли не обнаружили 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.

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.

С развитием квантовой механики стало развиваться и понимание того, что вещество (частицы) также имеют волновую природу и во многом подобны свету.

В современной фундаментальной физике (см. например #Квантовая электродинамика) свет и «материальные частицы» рассматриваются по сути равноправно — как квантовые поля (хотя и разных типов, имеющих некоторые существенные различия). Корпускулярный (в основном представленный техникой интегралов по траекториям) и волновой подход в современном виде являются скорее разными техническими подходами или представлениями в рамках одной картины.

Электромагнитная теория

Свет в специальной теории относительности

Квантовая теория

Корпускулярно-волновой дуализм

Квантовая электродинамика

Восприятие света глазом

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

Цвет	Диапазон длин волн, нм	Диапазон частот, ТГц	Диапазон энергии фотонов, эВ
Фиолетовый	380—440	790—680	3,26-2,82
Синий	440—485	680—620	2,82-2,56
Голубой	485—500	620—600	2,56-2,48
Зеленый	500—565	600—530	2,48-2,19
Желтый	565—590	530—510	2,19-2,10
Оранжевый	590—625	510—480	2,10-1,98
Красный	625—740	480—405	1,98-1,68

См. также

Примечания

1. ↑ ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин
2. ↑ Гагарин А. П. Свет // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 460. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
3. ↑ Черняев Ю. С. Оптическое излучение // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 459. — 672 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-019-3.
4. ↑ Resolution 1 of the 17th CGPM (1983) — Definition of the metre*
5. ↑ Scientific Method, Statistical Method and the Speed of Light. Statistical Science 2000, Vol. 15, No. 3, 254—278
6. ↑ Ландсберг Г. С. Оптика. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — С. 387. — ISBN 5-9221-0314-8.
7. ↑ The International System of Units (SI) / Bureau International des Poids et Mesures. — Paris, 2006. — P. 144. — 180 p. — ISBN 92-822-2213-6. (англ.)
8. ↑ Harvard News Office. Harvard Gazette: Researchers now able to stop, restart light. News.harvard.edu (24 января 2001). Проверено 8 ноября 2011. Архивировано 14 октября 2012 года.
9. ↑ ^{1 2} ГОСТ 26148-84. Фотометрия. Термины и определения
10. ↑ ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.
11. ↑ Tang, Hong X. (October 2009), «May the Force of Light Be with You», IEEE Spectrum: pp. 41-45, <http://www.spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/photonics-breakthrough-for-silicon-chips>. Проверено 7 сентября 2010. .
12. ↑ See, for example, nano-opto-mechanical systems research at Yale University.
13. ↑ Kathy A. Asteroids Get Spun By the Sun. Discover Magazine (5 февраля 2004). Архивировано 14 октября 2012 года.
14. ↑ Solar Sails Could Send Spacecraft ‘Sailing’ Through Space. NASA (31 августа 2004). Архивировано 14 октября 2012 года.
15. ↑ NASA team successfully deploys two solar sail systems. NASA (9 августа 2004). Архивировано 14 октября 2012 года.

Ссылки

Совершенствуем знания • Урок №1. Свет и освещение

В этом уроке вы узнаете: Роль света. Цветовые характеристики света. Правило обратных квадратов. Естественный и искусственный свет. Свет от разных источников

---

Свет — это еще одно средство создания изображения, пожалуй, одно из самых капризных.  Когда мы говорим о свете в фотографии, то вспоминаем как минимум то, что само название «фотография» переводится с древнегреческого как «светопись». Однако говоря о роли света в фотографии, нужно помнить, что он выполняет здесь две прикладные функции.

Первая из них заключается в получении фотографического изображения необходимого качества, с хорошей проработкой деталей в тенях и светах, что обеспечивается правильной экспозицией при съемке и грамотно проведенным негативным процессом. Отдавая должное технической стороне вопроса, без чего невозможно получить более или менее приемлемый фотоснимок, нельзя относиться к свету в фотографии только как к фактору, определяющему экспозицию.

У него есть вторая, более сложная функция, которая носит творческий характер, и поэтому, в отличие от экспонирования и обработки негативов, не может быть поручена автомату. Свет является одним из основных и наиболее ярких изобразительных средств фотографии. Это своего рода и палитра, и кисть фотографа, с помощью которых мы добиваемся необходимого выразительного эффекта, определяющие художественные достоинства того или иного снимка.

Основная цветная характеристика света — его спектральный состав и цветовая температура. Цветовая температура разных источников света сильно отличается, поэтому, снимая на пленку или цифровую камеру, помните о возможности корректировать цвета.

Измерение цветовой температуры источника cвeтa основано на соотношении количества холодного синего цвета и тёплого красного цвета. Единица измерения цветовой температуры °К (градус Кельвина). Источник свeтa с более высокой температурой имеет больше голубого оттенка в своём составе. И наоборот, чем больше красной составляющей спектра в источнике cветa, тем ниже цветовая температура. Ниже приведена таблица цветовых температур, в которой указаны значения цветовой температуры согласно источникам освещения:

Не секрет, что основа успеха фотографии состоит именно в освещении — без света вообще невозможно сделать снимок. Кто не хочет получить яркие, сочные снимки как на обложке глянцевого журнала? Освещение очень значимо как для портрета, так и для натюрморта, а также и для других видов съемки. Первое требование – света должно быть достаточно. Длительные выдержки приводят к смазанному изображению, повышению светочувствительности и к появлению «шумов» на изображении. Когда света достаточно, снимок получается сочным, ярким, насыщенным с хорошо различимыми деталями. Поэтому очень важно обеспечить достаточный свет. Вторая, более сложная задача – сделать световой рисунок выразительным, акцентировать внимание зрителя на главном. Красивый необычный свет становится неотъемлемой частью снимка, частью композиции. А для экспериментов и получения интересных снимков совершенно не обязательно использовать дорогое студийное оборудование. 

Проанализировав список слагаемых хорошей фотографии, мы подходим к важному выводу. Для того, чтобы фотография получилась, чтобы изображение на снимке было близко к нашим зрительным ощущениям, недостаточно одной эмоциональной составляющей, даже если она дополнена хорошим композиционным решением снимка. В светописи одно из самых главных слагаемых – это свет и его характеристики. А значит – сложно недооценить умение фотографа правильно видеть, оценивать и виртуозно использовать имеющееся освещение (или создавать искусственное). Важно следить и за техническими характеристиками света. Поэтому, рассматривая тему света и освещения, есть смысл все световые характеристики разделить на три независимые группы. Это цветовые, количественные и качественные характеристики света. Рассмотрим их.

Цветовые характеристики света

Цветовые характеристики света – это соотношение количества разных лучей света в спектре источника, освещающего наш объект съёмки. Очевидно, что источники света, с которыми мы сталкиваемся в нашей жизни, имеют заметно отличающиеся друг от друга характеристики. И это легко увидеть, если расположить несколько разных источников света рядом друг с другом. К примеру, лампа накаливания по сравнению с дневным освещением окажется откровенно желтой, а «экономные» (люминесцентные) лампы «дневного» и «теплого» света, установленные в один светильник, воспринимаются как сине-голубые и желто-розовые. Хотя, если объект съёмки освещается только одним источником света, наши глаза отлично адаптируются к его цветовым характеристикам. Такая особенность нашего зрения позволяет точно определять цвета окружающих предметов практически при любом освещении.

Баланс белого, как и зачем. К сожалению, матрица цифрового аппарата сама по себе так легко приспосабливаться не умеет. А значит – её цветовосприятие нуждается в настройке при помощи меню «баланса белого». Собственно «баланс белого» – это и есть передача матрицей света, состоящего из разного количества лучей синей, зеленой и красной областей спектра видимого света. А настройка баланса белого – это изменение чувствительности матрицы к лучам красного, синего и зеленого цвета в соответствии с особенностями освещения. К примеру, в спектре дневного («белого») света количество синих, зеленых и красных лучей примерно одинаково. В этом случае, если чувствительность матрицы к синим, зеленым и красным лучам света будет также одинакова, то цветопередача на фотографии будет вполне естественной. Зеленая трава будет передана зеленой, синее небо останется синим, а нейтрально окрашенные предметы не получат нежелательного цветного оттенка. Именно это мы, в общем случае, и понимаем под «естественной цветопередачей».

Состав света ламп накаливания отличается от белого света из-за преобладания в спектре желто-красных лучей и недостаточного количества синих. И, если оставить «дневной» баланс белого при переходе от уличной дневной съёмки к сюжетам, освещаемым лампами накаливания, то картинка будет иметь грубый желтовато-оранжевый оттенок, а синие и фиолетовые цвета практически исчезнут со снимка. Вернуться к нормальной цветопередаче можно, переключив баланс белого на аппарате в положение «лампы накаливания». В этом случае чувствительность матрицы к красно-желтым лучам будет значительно снижена (поскольку их количество в спектре и так избыточно), а чувствительность к лучам синей части спектра, наоборот, заметно увеличена (так как последние лампой накаливания излучаются в очень малом количестве). В итоге нейтрально окрашенные предметы избавятся от нежелательной оранжевой окраски, а цветопередача предметов остальных цветов максимально приблизится к нашему восприятию.

Автоматический баланс белого. В современных аппаратах предусмотрен и вариант настройки баланса белого в полностью автоматическом режиме, без необходимости вмешательства со стороны фотографа. Пользоваться автобалансом, как и любой другой автоматикой, очень удобно, оперативно и приятно. Однако, к сожалению, режим автобаланса белого не всегда адекватен. Ведь электронная «начинка» даже самого современного фотоаппарата не идёт ни в какое сравнение с нашими мозгом и объёмом жизненного опыта. Существует достаточно ситуаций, когда в режиме автобаланса передача цветов на снимке искажается. В этих случаях цветопередача получается весьма далёкой не только от естественной или желаемой, но даже может выходить за рамки приемлемости. К примеру — тропинка через зелёный луг, занимающий на снимке основную площадь, почему-то приобретает пурпурноватый оттенок, а зелень при этом становится сероватой и пожухшей. Вывод напрашивается сам собой – от услуг автоматики в таких случаях придётся отказываться.

Пользовательский баланс белого. Более «профессиональным» считается режим пользовательской настройки баланса белого по эталону нейтральной окраски (белому листу или серой карте). Этот вариант позволяет в некоторых случаях добиться практически идеальной цветопередачи, но требует гораздо больших трудозатрат и не всегда применим. Впрочем, излишне сильно углубляться в подробности настройки баланса белого мы сейчас не будем. Во-первых, вы уже знаете главный принцип – при настройке баланса белого мы компенсируем повышенной чувствительностью матрицы к синим, например, лучам недостаток их в спектре источника света. И наоборот – излишнее количество, например, жёлтых лучей в спектре источника света не приведет к жёлтому оттенку на фотографии, если матрица к ним будет менее чувствительна. Во-вторых, вполне достоин внимательного прочтения раздел инструкции вашего фотоаппарата, посвященный этой теме. Ну а в-третьих – обсуждению всех нюансов, связанных с передачей цвета и балансом белого (в нашей фотошколе этому посвящено отдельное занятие), достойна отдельная большая статья, которая со временем обязательно будет написана. В любом случае важно понимать, что неоправданно искаженная цветопередача может вызвать у зрителя подсознательное ощущение какой-то неправильности. Которое, в свою очередь, трансформируется в ощущение неправдивости и неприятия ко всему, что изображено на фотографии. А значит – такой зритель уже не сможет (или не захочет) принимать ваши мысли и ощущения, высказанные фотографией, близко к сердцу.

Количество света

Вторая группа технических вопросов, связанных со светом – это его количество. Наше зрение и в этом вопросе решает всё практически незаметно для нас в полностью интуитивно-автоматическом режиме. Мы находим среди окружающих предметов наиболее темные (считаем их «чёрными») и наиболее светлые (называем их для себя «белыми»). Все остальные предметы мы сравниваем по тону с белым и черным. Вроде всё, казалось, просто. Но камера таким путем пойти не может. Поскольку её «сердце» – светочувствительная матрица – не может определять тон объекта съёмки. Она лишь выдает соответствие между количеством попавшего на неё света и уровнем выходного сигнала. И то – лишь в узких рамках так называемого «линейного диапазона» чувствительности матрицы. Поэтому-то при определении количества света, попадающего на матрицу, мы вынуждены пользоваться помощью точного прибора – экспонометра. Экспонометр в автоматическом режиме определяет количество света, отраженного объектом съёмки, и предлагает (или даже сам устанавливает) соответствующее сочетание выдержки и диафрагмы (а иногда – и чувствительности матрицы). Сразу заметим, что даже самый зоркий и чувствительный глаз не в состоянии точно определить количество света и соответствующие ему пару выдержка-диафрагма.

Поэтому «самурайскими» методами, без помощи экспонометра, обойтись при съёмке на «цифру» будет очень сложно. И ещё надо сказать, что экспонометр и связанная с ним экспозиционная автоматика в большинстве случаев отрабатывают своё назначение вполне достойно, не оставляя нам необходимости явно вмешиваться в процесс определения количества света. За исключением, может быть, самых сложных в плане света сюжетов, характеризующихся очень большим диапазоном яркостей.

«Сложные» сюжеты и экспонометр. Дело в том, что диапазон яркостей, который может «переварить» обычная матрица цифрового аппарата – достаточно невелик. И когда яркость самых светлых деталей нашего объекта съёмки значительно отличается не только от теней, но и от объектовсредней (как нам кажется) яркости, начинаются проблемы. И в этом случае нам нужно определиться с тем, какие именно из увиденных нами объектов нам наиболее важны для кадра, определить экспозицию для наиболее корректной передачи их тонального диапазона. И, понятно, смириться с тем, что более светлые и более темные объекты передадутся не так, как мы их воспринимаем нашим зрением, а в виде выбеленных или утонувших в тени. А поскольку белые и черные «дырки» (то есть области с неоправданно потерянными деталями) на фотографии смотрятся крайне неприятно и неопрятно, есть смысл обращать на это внимание при компоновке снимка. При этом лишний раз заметим, что «Великий и могучий Фотошоп», равно как и другие программы для последующей обработки фотоснимков, могут лишь улучшить восприятие картинки, адаптировав её для более лёгкого и удобного восприятия. Особенно когда речь идёт о печати фотографий на фотобумаге, которая воспроизводит гораздо более узкий диапазон яркостей. Ну а если в процессе съёмки детали потеряны из-за пересвета или недосвета, то ни одна (даже самая сложная и могучая) программа обработки, ни шаманские танцы с бубнами уже никогда не смогут вернуть их на снимок.

Направление падения света

Третья группа из набора параметров освещения – это его качественные характеристики. Свет не просто освещает нужный нам объект съёмки, чтобы мы смогли увидеть и запечатлеть его цветовые и тональные характеристики. Освещая выбранный нами в качестве объекта съёмки предмет, источник света создает на его поверхности участки с разным уровнем яркости – яркие («света»), средней тональности («полутени») и минимальной яркости («тени»). И это очень важно. Ведь из одних светов создать картинку достаточно сложно, а из одних теней – и вовсе невозможно. Контраст (разница) между светами и тенями создёт ощущение яркости. Сами тени и света дают нам возможно однозначно судить о форме и объёме объектов, из которых складывается сюжет нашего снимка. А маленькие тени, «отрисовывающие» каждую, даже самую незначительную неровность поверхности нашего объекта съёмки, демонстрируют нам его фактуру. Но всё это происходит тогда, когда свет правильно падает на наш объект. 

Наиболее часто в фотографии используется свет передне-верхне-бокового направления. То есть источник света освещает объект съёмки со стороны фотографа, находясь при этом выше фотографа и правее (левее) относительно направления съёмки. В этом случае изображение будет состоять не только из светов, но и небольшого количества теней. Передне-верхне-боковое освещение — это стандартный и, даже можно сказать, беспроигрышный вариант освещения для съёмки большинства сюжетов. Остальные варианты освещения (в первую очередь свет из задней полусферы и нижний свет) применяются гораздо реже, и только тогда, когда в таком варианте освещения есть осознанная необходимость.

Фронтальный свет. Он же — прямой, лобовой. Помните, как выглядят снимки со встроенной вспышкой, которая дает именно фронтальный свет? Он падает на модель строго спереди, лишая лицо рельефа, делая его плоским, съедая всю фактуру. Иногда людям нравятся портреты, сделанные с таким светом, так как несмотря на потерю деталей лица, исчезают прыщи и морщины, однако редко когда такой результат действительно профессионально выглядит.

Боковой свет. Как следует из названия, источник света стоит сбоку. Текстура при этом прорисовывается очень хорошо. Жесткий боковой свет с одной стороны способен полностью провалить в черноту неосвещенную сторону, поэтому лучше всего, если такой тип света поддерживается заполняющим светом. Хотя, конечно, многое зависит от задумки автора.

Передне-боковой свет. Золотая середина. Такой свет подчеркивает контуры щек и скул, форму губ и носа модели, передает объем, и при этом не проваливает в темноту половину лица, так как все-таки находится не сбоку.
Если источник такого света еще и мягкий, то он вполне может оказаться единственным и самодостаточным источником освещения в портрете.

Верхний свет. Мы о нем уже говорили, когда рассматривали пример жесткого света на полуденном солнце. Проваленные глазницы, черная тень под носом и подбородком. Пейзаж при верхнем свете тоже смотрится довольно скучно. Однако если источник верхнего света крупный и находится прямо над головой модели, можно получить интересный результат.

Нижний свет. Нижний свет гарантированно делает из человека страшилку по той простой причине, что тень от носа падает не привычно вниз, а уходит наверх. Тень от щек тоже уходит наверх, скрадывая глазницы.

В результате мы получаем лицо, похожее на череп. Кстати, нижний свет — единственный тип света, практически не встречающийся в природе.

Контровой свет. Источник света находится прямо напротив камеры или немного сбоку — в таком случае он называется задне-боковым.Такой свет красиво подчеркивает контур лица или фигуры. А когда источник контрового света один-единственный, мы получаем силуэт. Кстати, контровой свет может быть направлен не только на модель, но и на фон за моделью, тогда он станет мягким и ровным. 

Контражур. Разновидность контрового света с условием, что источник света располагается прямо за объектом. Контуры объекта при этом загораются, создается эффект свечения. Очень красиво в таком свете смотрится что-то прозрачное и легкое: фата невесты, волосы…

Жесткость света

Кроме направления света важно не забыть и о второй качественной характеристике – жесткости (или мягкости) света. Жесткий свет создается источником света небольших размеров в сравнении с расстоянием до него (пример – свет солнца при чистом небосводе). При этом получается достаточно яркое и контрастное освещение – яркие света, глубокие и чётко очерченные тени.

Жёсткое освещение очень хорошо выявляет все особенности поверхности объекта съёмки – форму и фактуру. Особенно это заметно, когда свет имеет «скользящее» направление относительно поверхности объекта съёмки. 

Мягкий свет – это свет от относительно большого по размерам (в сравнении с расстоянием до него) источника света. Пример такого освещения – пасмурная погода, где источник света – это затянутое облаками небо. В противоположность жесткому, мягкий свет создает гораздо менее контрастное освещение, ведь изображение при этом состоит в основном из более светлых и более темных полутеней. Яркие света и глубокие тени на снимке, сделанном при мягком освещении, либо присутствуют в совсем незначительных количествах, либо – вообще отсутствуют. Мягкий свет гораздо хуже, чем жесткий, прорабатывает фактуру поверхности объектов съёмки, зато акцентирует внимание на их цветовых особенностях. Самые «цветные» снимки – это фотографии, сделанные именно при мягком освещении.

Жесткий свет в ясную погоду	Мягкий свет в пасмурную погоду

 

Свет в естественных условиях

Все то, о чем мы сейчас говорили, вполне можно использовать даже в тех случаях, когда вы работаете не в студии и не пользуетесь вспышкой. На улице тип освещения напрямую зависит от положения солнца. Чем ближе к полудню, тем больше свет похож на верхний. Но, кстати, не зимой. Зимой солнце висит низко и даже в полдень дает косой свет.

 

Контровой солнечный свет. Очень красиво выглядят снимки, сделанные на закате или рассвете. Низкое солнце дает длинные тени, а фотография приобретает приятный теплый оттенок. Будет этот естественный свет фронтальным, боковым, переднебоковым или контровым, решать вам. Все зависит от того, как вы повернете модель относительно солнца и какое положение займете сами.

Но поскольку слишком глубокие тени все же требуют проработки, вам понадобится заполняющий свет. Как правило, он в таких случаях отраженный. Вы можете получить его, используя специальный лайт-диск для подсветки теней, либо же воспользовавшись любой светлой поверхностью, оказавшейся под рукой. Например, белая футболка или светлая стена отлично отражают свет под разными углами и дают мягкое заполняющее освещение. Темные поверхности, наоборот, поглощают свет, так что если хотите сделать тени поглубже, можете найти черную стену и поставить модель рядом с ней.

Если же вы снимаете в пасмурную погоду, свет будет проще и скучнее — мягкое и равномерное освещение модели и фона со всех сторон, без глубоких теней и провалов. С одной стороны, это хорошо, с другой — ни о каком акцентировании светом и прорисовке объема не идет и речи.

Снимая дома, вы тоже можете получить интересные сюжеты — достаточно подойти к окну. Окно работает как большой источник мягкого света, который очень красиво ложится на объект. Кстати, если поставить модель или объект между окном и светлой занавеской, то занавеска даст легкий заполняющий свет.

Освещение от ламп накаливания обычно смотрится довольно скучно. Люстра, висящая на потолке, дает верхний жесткий свет, да и с настольными лампами манипуляции тоже довольно ограничены, так как свет от них будет жестким (поскольку они маленькие) и тусклым. Для получения качественной картинки в таком случае лучше воспользоваться вспышкой.

Источники света в фотографии условно могут выполнять следующие роли. 

Рисующий свет. Источник рисующего света должен быть всегда один. Теоретически это основной свет в композиции. Это направленный свет, который выявляет форму и детали предмета, этот свет может быть жестким или мягким. Лампы нужно использовать либо различной мощности, либо удалять их на разное расстояние от объекта. Часть света от источника рисующего света может отражаться от отражателя, и вы получите заполняющий свет, который подсвечивает тени. Источник света ставится обычно не ближе полутора двух метров от объекта, но и не слишком далеко. Функцию рисующего света может выполнять солнечный свет, который проходит через окно, дверь и т.д. Рисующий свет создает теневой контур. При освещении поверхности источником света со стороны камеры, на отдельных участках, расположенных под различными углами к световым лучам, образуются теневые участки, создающие контур. 

Заполняющий свет должен равномерно освещать объект, создать такой уровень освещенности, чтобы хорошо проработались детали, и не было видимых теней. Тени он делает более светлыми. Заполняющий свет должен быть мягким – например, источник можно направить в светлый потолок.

Моделирующий свет играет роль дополнительного заполняющего света. Он подсвечивает тени в нужных участках. Моделирующий свет образуется маленькими источниками мягкого света. Позволяет получить блики, рефлексы на отражающих деталях объекта съемки.

Контровой свет (встречное освещение). Световой источник располагается за объектом съемки. Создается световой контур, а также используется для выявления воздушной дымки, освещения фактур, создания «игры света» на прозрачных предметах. Чем ближе к камере расположен источник света, тем шире образуется полоса светового контура. Чем дальше источник света от камеры, тем больше световая полоса сужается.

Фоновый свет освещает фон. Используется мягкий и рассеянный или направленный свет. Фоновый свет выделяет объект съемки, создает разницу освещения между ним и фоном. Чтобы получить объект идеально белом фоне, на фон направляется более сильный свет, чем на объект. Чтобы подчеркнуть объект на цветном фоне, фон освещается меньше, чем объект съемки.

Световой акцент – узкий направленный луч жесткого или мягкого света направляется на часть объекта, которую нужно подсветить и композиционно выделить.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ. Освещенность объекта съемки прямо пропорциональна яркости источника света. При увеличении яркости света в два раза освещенность предмета увеличится вдвое. При искусственном свете освещенность зависит от расстояния между источником света и объектом съемки. Относительная освещенность точечного источника света обратно пропорциональна квадрату этого расстояния. Это и есть правило обратных квадратов, котороеозначает, что:

— при увеличении расстояния между объектом и источником света в два раза освещенность уменьшается в четыре раза;

— при увеличении расстояния между объектом и источником света в три раза освещенность уменьшается в девять раз;

— при уменьшении расстояния между объектом и источником света в два раза освещенность возрастает в четыре раза.

Обязательно надо заметить, что не существует какого-то «гарантированно хорошего» света, при котором всё, что попало в поле зрения объектива вашей фотокамеры, превращается в отличную фотографию. Точно так же не существует и «однозначно плохого» света. «Хорошим» и «правильным» освещение будет тогда, когда его направление и жесткость наиболее хорошо выявляют нужные нам для сюжета характеристики нашего объекта съёмки. И наоборот – «плохой» и «неправильный» свет акцентирует наше внимание на тех свойствах нашего объекта, которые мы показывать не хотели. К примеру, при съёмке в лучах света жесткого источника света кожа на лице теряет свой естественный цвет, зато становится шершавой, бугристой и испещренной морщинами. А мягкий свет делает эту же кожу мягкой, гладкой и нежной, позволяет насладиться естественным «телесным» тоном её цвета. В других ситуациях, когда необходимо подчеркнуть фактуру кирпичной кладки стены старинного дома, выявить форму каждого колоска на пшеничном поле или буквально «нарисовать» следы на песке – нет альтернативы скользящему жёсткому свету.

Так что не бойтесь экспериментировать и помните, что хороший снимок делает не оборудование, а фотограф.

---

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.

1. Поставьте на стол небольшую модель, например куклу и «поиграйте» разными источниками освещения, которые найдёте у себя дома. Это может быть настольная лампа, торшер, софит или фонарик… Поснимайте свою модель при различных комбинациях света. 

2. Возьмите фонарик, подойдите к зеркалу, посмотрите внимательно на своё лицо. Теперь, используя фонарик как моделирующий свет, освещайте лицо с разных сторон — сбоку, сверху, снизу. Проанализируйте это упражнение.

3. Предлагаю вам ответить на следующие вопросы:

• Как, используя освещение, добавить «возраст» человеку? 
• В какое время суток лучше снимать пейзаж? Почему?
• Почему не рекомендуется снимать в помещении со встроенной вспышкой, особенно с близкого расстояния?
• Зачем в яркий солнечный день часто рекомендуется включать фотовспышку?

Результаты опытов, а так же вопросы по теме урока мы ждем на форуме сайта.

---

В следующем небольшом уроке №2 вы узнаете: когда в большинстве случаев нужно соблюдать правила композиции, а когда можно рискнуть их нарушить и получить необычное изображение.

Свет и цвет: основы основ / Хабр

Мы часто говорим о таком понятии как свет, источниках освещения, цвете изображений и объектов, но не совсем хорошо себе представляем, что такое свет и что такое цвет. Пора разобраться с этими вопросами и перейти от представления к понимаю.

Мы окружены

Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.

На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.

От света к цвету и обратно

Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.

Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.

Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну. Спектр «показывает из чего состоит волна». Ну, если совсем просто сказать, то спектр видимого света – это смесь цветов, из которых состоит белый свет (цвет). Надо сказать, что и у других видов электромагнитного излучения (ионизирующего, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового и т.д.) тоже есть свои спектры.

Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).

Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет). Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.

Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет. Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным. Пример тому — иллюстрация 4.

Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения

Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.

Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения

Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).

Цветовой тон (hue)

– Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.

Яркость (Brightness)

– Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».

Светлость (Lightness)

– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.

Насыщенность (Saturation)

– Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.

Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).

Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.

Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop

Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность. Затем идет буква B (brightness, яркость) – она показывает, насколько высоко расположена точка на палитре цветов и характеризует интенсивность цвета. Значение 100% говорит о том, что интенсивность цвета максимальна и точка «прижата» к верхнему краю палитры. Буквы R(red), G(green), B(blue) — это три цветовых канала (красный, зеленый, синий) модели RGB. В каждом в каждом из них указывается число, которое обозначает количество цвета в канале. Вспомните пример с прожекторами на рисунке 3, тогда мы выяснили, что любой цвет может быть получен путем смешивания трех световых лучей. Записывая числовые данные в каждый из каналов, мы однозначно определяем цвет. В нашем случае 8-битный канал и числа лежат в диапазоне от 0 до 255. Числа в каналах R, G, B показывают интенсивность света (яркость цвета). У нас в канале R указано значение 255, а это значит, что это чистый красный цвет и у него максимальная яркость. В каналах G и B стоят нули, что означает полное отсутствие зеленого и синего цветов. В самой нижней графе вы можете увидеть кодовую комбинацию #ff0000 — это код цвета. У любого цвета в палитре есть свой шестнадцатиричный код, который определяет цвет. Есть замечательная статья Теория цвета в цифрах, в которой автор рассказывает как определять цвет по шестнадцатеричному коду.
На рисунке вы также можете заметить перечеркнутые поля числовых значений с буквами «lab» и «CMYK». Это 2 цветовых пространства, по которым тоже можно характеризовать цвета, о них вообще отдельный разговор и на данном этапе незачем вникать в них пока не разберетесь с RGB.
Можете открыть цветовую палитру Adobe Photoshop и поэксперовать со значением цветов в полях RGB и HSB. Вы заметите, что изменение числовых значений в каналах R, G, и B приводит к изменению числовых значений в каналах H, S, B.

Цвет объектов

Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.

Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.

Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

— Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.

— Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

— И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.

Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра

Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.

Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра

Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.

Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра

Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.

В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.

Характеристики света

Уравнения Максвелла объединили исследования электромагнетизма и оптики. Свет — это относительно узкая полоса частот электромагнитных волн, к которым чувствительны наши глаза. На рисунке показан спектр видимого света . Длины волн обычно измеряются в нанометрах (1 нм = 10 ^-9 м) или в ангстремах (1Å = 10 ^-10 м). Цвета видимого спектра простираются от фиолетового с самой короткой длиной до красного с самой длинной волной.

Рисунок 1 Спектр электромагнитного излучения, в который входит видимый свет.

Скорость света

Свет распространяется с такой высокой скоростью, 3 × 10 ⁸ м / сек, что исторически было трудно измерить.В конце 1600-х годов Клаус Ремер наблюдал различия в периодах спутников Юпитера, которые менялись в зависимости от положения Земли. Он правильно предположил конечную скорость света. Он пришел к выводу, что годовая вариация связана с изменением расстояния между Юпитером и Землей; таким образом, более длительный период указывал на то, что свету нужно было пройти дальше. Его оценка 2,1 × 10 ⁸ м / с, основанная на его значении радиуса земной орбиты, была неточной, но его теории были здравыми. Арман Физо первым измерил скорость света на поверхности Земли.В 1849 году он использовал вращающееся зубчатое колесо, чтобы найти близкое приближение скорости света, 3,15 × 10 ⁸ м / с. Как показано на рисунке, луч света прошел через колесо, отразился зеркалом на расстоянии ( d ) от него, а затем снова прошел через отверстие между зубьями.

Рисунок 2 Аппарат Физо для измерения скорости света.

Предположим, что скорость колеса отрегулирована так, что свет, проходящий через отверстие a, , затем проходит через отверстие b после отражения. Если зубчатое колесо вращается с угловой скоростью ω и угол между двумя отверстиями равен θ, то время прохождения света 2 d равно

, поэтому скорость света можно рассчитать по

, где c обозначает скорость света.Более современные методы с использованием лазеров позволяют проводить измерения с точностью до девяти десятичных знаков.

Свет и другое электромагнитное излучение могут быть поляризованными, поскольку волны поперечные. Колебательное движение, перпендикулярное направлению движения волны, является отличительной чертой поперечных волн. Продольные волны, такие как звук, нельзя поляризовать. Поляризованный свет имеет колебания, ограниченные одной плоскостью, перпендикулярной направлению движения.Луч света можно представить системой световых векторов. На рисунке 3 неполяризованный свет излучается лампочкой. Луч, идущий к верху страницы, просматривается по направлению движения (как конец). Векторы в луче, идущем в сторону страницы, видны перпендикулярно направлению движения (вид сбоку).

,

Wikizero — Световая характеристика

Символы и сокращения для световых характеристик

Световая характеристика — это графическое и текстовое описание последовательности или цвета навигационных огней, отображаемых на морской карте или в списке огней с символом карты для маяка, маяк, буй или морской знак со светом на нем. График показывает, как можно идентифицировать реальный свет, глядя на его фактический тип или последовательность светового потока. Разные огни используют разные цвета, частоты и световые узоры, поэтому моряки могут определить, какой свет они видят.

Сокращения [править]

Хотя характеристики света можно описать в прозе, например «Мигает белым каждые три секунды» в списках огней и примечаниях к навигационной карте используются сокращения. Обозначение аббревиатуры немного отличается от одного списка источников света к другому, с добавлением или удалением точек, но обычно оно следует шаблону, аналогичному приведенному ниже (см. Таблицу справа для примеров).

• Аббревиатура типа света, например «Fl.» для перепрошивки «F.»для фиксированного.
• Цвет света, например» W «для белого,» G «для зеленого,» R «для красного,» Y «для желтого. Если цвет не указан, обычно подразумевается белый свет.
• Период цикла, например, «10 с» в течение десяти секунд.
• Иногда добавляются дополнительные параметры:

• Высота источника света над точкой отсчета карты для высоты (обычно на основе высокой воды). Например, 15 м для 15 метров
• Дальность видимости света, e.грамм. «10М» на 10 морских миль.

Пример полной световой характеристики: «Gp Oc (3) W 10s 15m 10M». Это указывает на то, что этот свет представляет собой группу затемняющих огней , в которой группа из трех затмений повторяется каждые 10 секунд; свет белый; огонь находится на высоте 15 метров над точкой отсчета карты и виден на расстоянии 10 морских миль (19 км).

Световые узоры [править]

Постоянный свет [править]

Неподвижный свет, сокращенно «F», представляет собой непрерывный и устойчивый свет.

Мигающий свет [править]

Мигающий свет — это ритмичный свет, в котором общая продолжительность света в каждом периоде явно короче, чем общая продолжительность темноты, и в котором все вспышки света имеют одинаковую продолжительность. Чаще всего он используется для одиночного мигающего огня, который показывает только одиночные вспышки, которые повторяются через равные промежутки времени, и в этом случае его сокращают просто как «Fl». Его также можно использовать с группой вспышек, которые регулярно повторяются, и в этом случае используется сокращение «Fl (2)» или «Gr Fl (2)» для группы из двух вспышек.Другая возможность — составная группа, в которой последовательные группы в периоде имеют разное количество вспышек, например «Fl. (2 + 1)» обозначает группу из двух вспышек, за которыми следует одна вспышка.

Иногда используется особый случай ^[1] , когда вспышка длится более двух секунд. Такой свет иногда обозначают аббревиатурой «L.Fl» как «длинное мигание».

Если частота вспышек велика (более 30 ^[2] или 50 ^[1] в минуту), свет обозначается как «быстрый свет», см. Ниже.

Таинственный свет [править]

Затмевающийся свет — это ритмичный свет, в котором продолжительность света в каждом периоде больше, чем общая продолжительность темноты. Другими словами, это противоположно мигающему свету, когда общая продолжительность темноты больше, чем продолжительность света. Он выглядит так, как будто он не мигает, а мигает. Подобно мигающему свету, он может использоваться для одиночного затемняющего света, который демонстрирует только один период темноты, или периоды темноты могут быть сгруппированы и повторены через равные промежутки времени (сокращенно «Oc»), группа (Oc (3)) или составная группа (Oc (2 + 1)).

Термин «затенение» используется потому, что первоначально эффект был получен с помощью механизма (например, вертикального или вращающегося затвора), периодически скрывающего свет от поля зрения.

Изофазный свет [править]

Изофазный свет, сокращенно «Изофазный», представляет собой свет, который имеет темный и светлый периоды равной длины. Префикс происходит от греческого iso- , что означает «такой же».

Быстрый свет [править]

Быстрый свет, сокращенно «Q», является частным случаем мигающего огня с большой частотой (более 30 ^[2] или 50 ^[1] в минуту).Если последовательность вспышек прерывается регулярно повторяющимися затмениями постоянной и большой продолжительности, свет обозначается как «прерванный быстрый», сокращенно «I.Q».

Групповое обозначение, подобное мигающим и затемняющим огням, также иногда используется ^[1] , например Q (9).

Еще одно различие, которое иногда делается ^[1] , — это быстрое (более 50 и менее 80 вспышек в минуту), очень быстрое (более 80 и менее 160 вспышек в минуту, сокращенно «V.Q «) и сверхбыстрый (не менее 160 вспышек в минуту, сокращенно» UQ «). Его можно комбинировать с обозначениями для прерываний, например IUQ для сверхбыстрых прерываний, или группировкой, например VQ (9) для очень быстрой группы. из девяти вспышек. Быстрые характеристики могут также сопровождаться другими характеристиками, например, VQ (6) LFl для очень быстрой группы из шести вспышек, за которыми следует длинная вспышка.

Код Морзе [править]

Индикатор кода Морзе горит в котором проявления света двух четко различающихся длительностей (точки и тире) сгруппированы, чтобы представить символ или символы в азбуке Морзе.Например, «Мо (А)» — ​​это свет, в котором в каждом периоде свет отображается в течение короткого периода (точка), за которым следует длинный период (тире), код Морзе для «А».

Неподвижный и мигающий [править]

Неподвижный и мигающий свет, сокращенно «F. Fl», представляет собой свет, в котором фиксированный свет низкой интенсивности сочетается с мигающим светом высокой интенсивности.

Переменный [править]

Переменный свет, сокращенно «А1», представляет собой свет, который показывает чередующиеся цвета. Например, «Al WG» попеременно горит белым и зеленым светом. ^{a b} Light List утверждает, что в одной точке только «частота, не превышающая 30 вспышек в минуту» считается «миганием», а в другом — только «с частотой 60 миганий. в минуту «считается» быстрым «, оставляя промежуточный интервал неопределенным.

Ссылки [править]

Внешние ссылки [править]

.

световая характеристика Wikipedia

Символы и сокращения для световых характеристик

Световая характеристика — это графическое и текстовое описание последовательности или цвета навигационных огней, отображаемых на морской карте или в списке огней с символом карты для маяка, светового судна, буя или морского знака с огнем на нем. График показывает, как можно идентифицировать реальный свет, глядя на его фактический тип или последовательность светового потока. Разные огни используют разные цвета, частоты и световые узоры, поэтому моряки могут определить, какой свет они видят.

Сокращения []

А характеристики света можно описать прозой, например «Мигает белым каждые три секунды» в списках огней и примечаниях к навигационной карте используются сокращения. Обозначение аббревиатуры немного отличается от одного списка источников света к другому, с добавлением или удалением точек, но обычно оно следует шаблону, аналогичному приведенному ниже (см. Таблицу справа для примеров).

• Аббревиатура типа света, например «Fl.» для перепрошивки «F.»за фикс.
• Цвет света, например «W» — белый, «G» — зеленый, «R» — красный, «Y» — желтый. Если цвет не указан, обычно подразумевается белый свет.
• Период цикла, например «10сек» в течение десяти секунд.
• Иногда добавляются дополнительные параметры:

• Высота источника света над точкой отсчета карты для высоты (обычно при высокой воде). например 15м на 15 метров.
• Диапазон, в котором виден свет, e.грамм. «10М» на 10 морских миль.

Пример полной световой характеристики: «Gp Oc (3) W 10s 15m 10M». Это указывает на то, что это свет группы затемняющих огней , в котором группа из трех затмений повторяется каждые 10 секунд; свет белый; огонь находится на высоте 15 метров над точкой отсчета карты и виден на расстоянии 10 морских миль (19 км).

Световые узоры []

Неподвижный свет []

Неподвижный огонь, обозначаемый аббревиатурой «F», представляет собой непрерывный и устойчивый свет.

Проблесковый маячок []

Мигающий свет — это ритмичный свет, в котором общая продолжительность света в каждый период явно короче, чем общая продолжительность темноты, и в котором все вспышки света имеют одинаковую продолжительность. Чаще всего он используется для одиночного мигающего огня, который показывает только одиночные вспышки, которые повторяются через равные промежутки времени, и в этом случае его сокращают просто как «Fl». Его также можно использовать с группой вспышек, которые регулярно повторяются, и в этом случае используется сокращение «Fl (2)» или «Gr Fl (2)» для группы из двух вспышек.Другая возможность — составная группа, в которой последовательные группы в периоде имеют разное количество вспышек, например «Fl. (2 + 1)» обозначает группу из двух вспышек, за которыми следует одна вспышка.

Иногда используется особый случай ^[1] , когда вспышка длится более двух секунд. Такой свет иногда обозначают аббревиатурой «L.Fl» как «длинное мигание».

Если частота вспышек велика (более 30 ^[2] или 50 ^[1] в минуту), свет обозначается как «быстрый свет», см. Ниже.

Таинственный свет []

Затмевающийся свет — это ритмичный свет, в котором продолжительность света в каждом периоде больше, чем общая продолжительность темноты. Другими словами, это противоположно мигающему свету, когда общая продолжительность темноты больше, чем продолжительность света. Он выглядит так, как будто он не мигает, а мигает. Подобно мигающему свету, он может использоваться для одиночного затемняющего света, который демонстрирует только один период темноты, или периоды темноты могут быть сгруппированы и повторены через равные промежутки времени (сокращенно «Oc»), группа (Oc (3)) или составная группа (Oc (2 + 1)).

Термин «затенение» используется потому, что первоначально эффект был получен с помощью механизма (например, вертикального или вращающегося затвора), периодически скрывающего свет от поля зрения.

Изофазный свет []

Изофазный свет, сокращенно «Iso», — это источник света, который имеет темный и светлый периоды равной длины. Префикс происходит от греческого iso- , что означает «такой же».

Быстрый свет []

Быстрый свет, обозначаемый аббревиатурой «Q», представляет собой частный случай мигания с большой частотой (более 30 ^[2] или 50 ^[1] в минуту).Если последовательность вспышек прерывается регулярно повторяющимися затмениями постоянной и большой продолжительности, свет обозначается как «прерванный быстрый», сокращенно «I.Q».

Групповое обозначение, подобное мигающим и затемняющим огням, также иногда используется ^[1] , например Q (9).

Другое различие, которое иногда делается ^[1] , — это быстрое (более 50 и менее 80 вспышек в минуту), очень быстрое (более 80 и менее 160 вспышек в минуту, сокращенно «V.»Q «) и сверхбыстрый (не менее 160 вспышек в минуту, сокращенно» UQ «). Его можно комбинировать с обозначениями для прерываний, например IUQ для сверхбыстрых прерываний, или группировкой, например VQ (9) для очень быстрой группы. Из девяти вспышек За быстрыми характеристиками могут следовать и другие характеристики, например, VQ (6) LFl для очень быстрой группы из шести вспышек, за которыми следует длинная вспышка.

Код Морзе []

Световой индикатор кода Морзе — это свет, в котором световые эффекты двух явно различающихся длительностей (точки и тире) сгруппированы, чтобы представить символ или символы в коде Морзе.Например, «Мо (А)» — ​​это свет, в котором в каждом периоде свет отображается в течение короткого периода (точка), за которым следует длинный период (тире), код Морзе для «А».

Исправлено и мигает []

Неподвижный и мигающий огонь, сокращенно «F. Fl», представляет собой огонь, в котором фиксированный огонь низкой интенсивности сочетается с мигающим огнем высокой интенсивности.

Переменный []

Переменный свет, сокращенно «А1», представляет собой свет, который показывает чередующиеся цвета. Например, «Al WG» попеременно горит белым и зеленым светом. ^{a b} Light List утверждает, что в одной точке только «частота, не превышающая 30 вспышек в минуту» считается «миганием», а в другом — только «с частотой 60 миганий. в минуту «считается» быстрым «, оставляя промежуточный интервал неопределенным.

Список литературы []

Внешние ссылки []

,

световых | Определение, свойства, физика и квантовая теория

Свет , электромагнитное излучение, которое может быть обнаружено человеческим глазом. Электромагнитное излучение происходит в чрезвычайно широком диапазоне длин волн, от гамма-лучей с длинами волн менее примерно 1 × 10 ⁻¹¹ метров до радиоволн, измеряемых в метрах. В этом широком спектре длины волн, видимые человеку, занимают очень узкую полосу, от примерно 700 нанометров (нм; миллиардных долей метра) для красного света до примерно 400 нм для фиолетового света.Спектральные области, прилегающие к видимому диапазону, часто также называют световыми, инфракрасными с одной стороны и ультрафиолетовыми с другой. Скорость света в вакууме — фундаментальная физическая константа, принятое в настоящее время значение которой составляет точно 299 792 458 метров в секунду, или около 186 282 миль в секунду.

видимый спектр света Когда белый свет распространяется призмой или дифракционной решеткой, появляются цвета видимого спектра. Цвета различаются в зависимости от длины волны.У фиолетового цвета самые высокие частоты и самые короткие длины волн, а у красного — самые низкие частоты и самые длинные волны. Британская энциклопедия, Inc.

Британская викторина

Викторина «Все о физике»

Какая сила в природе самая слабая?

Нет однозначного ответа на вопрос «Что такое свет?» удовлетворяет множество контекстов, в которых свет переживается, исследуется и используется.Физика интересуют физические свойства света, художника — эстетическая оценка визуального мира. Благодаря зрению свет является основным инструментом восприятия мира и общения в нем. Свет от Солнца согревает Землю, определяет глобальные погодные условия и инициирует поддерживающий жизнь процесс фотосинтеза. В самом широком масштабе взаимодействие света с материей помогло сформировать структуру Вселенной. Действительно, свет открывает окно во Вселенную, от космологического до атомного масштаба.Почти вся информация об остальной Вселенной достигает Земли в виде электромагнитного излучения. Интерпретируя это излучение, астрономы могут увидеть самые ранние эпохи Вселенной, измерить общее расширение Вселенной и определить химический состав звезд и межзвездной среды. Подобно тому, как изобретение телескопа резко расширило возможности исследования Вселенной, изобретение микроскопа открыло замысловатый мир клетки.Анализ частот света, излучаемого и поглощаемого атомами, явился основным стимулом для развития квантовой механики. Атомная и молекулярная спектроскопия по-прежнему является основным инструментом исследования структуры материи, обеспечивая сверхчувствительные тесты атомных и молекулярных моделей и способствуя изучению фундаментальных фотохимических реакций.

Солнце Солнце светит из-за облаков. © Matthew Bowden / Fotolia

Свет передает пространственную и временную информацию.Это свойство лежит в основе оптики и оптических коммуникаций, а также множества связанных с ними технологий, как зрелых, так и новых. Технологические приложения, основанные на манипуляциях со светом, включают лазеры, голографию и волоконно-оптические телекоммуникационные системы.

В большинстве повседневных случаев свойства света могут быть получены из теории классического электромагнетизма, в которой свет описывается как связанные электрические и магнитные поля, распространяющиеся в пространстве как бегущая волна.Однако этой волновой теории, разработанной в середине XIX века, недостаточно для объяснения свойств света при очень низких интенсивностях. На этом уровне необходима квантовая теория для объяснения характеристик света и для объяснения взаимодействия света с атомами и молекулами. В своей простейшей форме квантовая теория описывает свет как состоящий из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Однако ни классическая волновая модель, ни классическая модель частиц не описывает правильно свет; свет имеет двойственную природу, которая раскрывается только в квантовой механике.Этот удивительный дуализм волна-частица присущ всем основным составляющим природы (например, электроны имеют как частицы, так и волновые аспекты). С середины 20 века физики считают завершенной более полную теорию света, известную как квантовая электродинамика (КЭД). КЭД объединяет идеи классического электромагнетизма, квантовой механики и специальной теории относительности.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего 1768 First Edition с подпиской.Подпишитесь сегодня

Эта статья посвящена физическим характеристикам света и теоретическим моделям, описывающим природу света. Его основные темы включают введение в основы геометрической оптики, классические электромагнитные волны и эффекты интерференции, связанные с этими волнами, а также основополагающие идеи квантовой теории света. Более подробные и технические презентации этих тем можно найти в статьях оптика, электромагнитное излучение, квантовая механика и квантовая электродинамика. См. Также «Относительность », чтобы узнать, как рассмотрение скорости света, измеренной в различных системах отсчета, имело решающее значение для развития специальной теории относительности Альберта Эйнштейна в 1905 году.

Теории света на протяжении всей истории

Теории лучей в древности world

Хотя есть явные свидетельства того, что простые оптические инструменты, такие как плоские и изогнутые зеркала и выпуклые линзы, использовались рядом ранних цивилизаций, древнегреческим философам обычно приписывают первые формальные предположения о природе света.Концептуальное препятствие различения человеческого восприятия визуальных эффектов от физической природы света препятствовало развитию теорий света. В этих ранних исследованиях доминировало созерцание механизма зрения. Пифагор ( c. 500 до н. Э.) Предположил, что зрение вызывается визуальными лучами, исходящими из глаза и поражающими объекты, тогда как Эмпедокл ( c. 450 до н. Э.), По-видимому, разработал модель зрения, в которой свет испускался как предметы и глаз.Эпикур ( c. 300 до н. Э.) Считал, что свет излучается источниками, отличными от глаза, и что зрение создается, когда свет отражается от объектов и попадает в глаз. Евклид ( c. 300 до н. Э.) В своей работе Optics представил закон отражения и обсудил распространение световых лучей по прямым линиям. Птолемей ( c. 100 гг. Н. Э.) Предпринял одно из первых количественных исследований преломления света при его переходе от одной прозрачной среды к другой, составив таблицы пар углов падения и пропускания для комбинаций нескольких сред.

Пифагор Пифагор, портретный бюст. © Photos.com/Jupiterimages

С упадком греко-римского царства научный прогресс переместился в исламский мир. В частности, аль-Махмун, седьмой аббасидский халиф Багдада, основал Дом мудрости (Байт аль-Хикма) в 830 году н. Э. Для перевода, изучения и совершенствования эллинистических научных и философских работ. Среди первых ученых были аль-Харизми и аль-Кинди. Аль-Кинди, известный как «арабский философ», расширил концепцию прямолинейного распространения световых лучей и обсудил механизм зрения.К 1000 году от пифагорейской модели света отказались, и появилась лучевая модель, содержащая основные концептуальные элементы того, что сейчас известно как геометрическая оптика. В частности, Ибн аль-Хайтам (латинизированный как Альхазен) в книге Китаб ал-маназир ( ок. 1038; «Оптика») правильно отнес зрение к пассивному восприятию отраженных от объектов световых лучей, а не к активному излучению. световых лучей из глаз. Он также изучил математические свойства отражения света от сферических и параболических зеркал и нарисовал подробные изображения оптических компонентов человеческого глаза.Работа Ибн аль-Хайсама была переведена на латынь в XIII веке и оказала большое влияние на францисканского монаха и натурфилософа Роджера Бэкона. Бэкон изучал распространение света через простые линзы и считается одним из первых, кто описал использование линз для коррекции зрения.

Роджер Бэкон Английский философ-францисканец и реформатор образования Роджер Бэкон в его обсерватории францисканского монастыря, Оксфорд, Англия (гравюра около 1867 года). © Photos.com/Thinkstock .