Värviline valgus

Tänapäeval me teame, et keha nägemiseks peab sellelt tulev valgus langema meile silma. Kauges minevikus küll arvati, et inimese silmast lähtuvad erilised kiired, millega kombatakse kehi. See aga osutus valeks. Silm ei ole kiirgusallikas ja seetõttu on asi vastupidine, silm registreerib silma sattunud valgust.

Valgusallikad kiirgavad ise. Valgust iseseisvalt mittekiirgavate kehade nägemiseks peab neid valgustama. Selle toimel nad küll kiirgavad valgust, aga ainult niivõrd, kuivõrd neid valgustatakse. Et neid eristada valgusallikatest, me ütleme, need kehad peegeldavad valgust ja peegelduva valguse tõttu me neid kehi näemegi.

Kuna inimese nägemine on aegade jooksul välja kujunenud päikesevalguse mõjul, siis nimetame päikesevalgust valgeks valguseks. Pärast seda, kui Isaac Newton lahutas valge valguse spektriks, selgus, et tegemist on liitvalgusega – kõik „vikerkaarevärvilised” valgused on peidus tavalises valges valguses.

Kolmnurkse klaasprismaga lahutatud valge valguse spekter jaotub Newtoni järgi seitsmeks värviliseks valguseks: punane, oranž, kollane, roheline, helesinine, sinine ja violetne. Selline värvuste eristamine on küll mõnevõrra tinglik, sest üleminek ühelt värvilt teisele on sujuv. Meil pole võimalik tõmmata järske piire, kus näiteks lõpeb kollane ja algab roheline, aga see ei sega meil värvusi eristamast. Inimese silm on harjunud värvusi eristama ja seetõttu ülaltoodud jaotus probleeme ei tekita. Tasub veel mainida, et iga inimese silm näeb värvusi veidi erinevalt.

Sellise värvilise riba saaksime prismat läbinud valguse teele asetatud paberlehele.

Valge valguse lahutamisel spektriks kehtib kaks huvitavat seaduspärasust.

1. Ükski värvilistest valgustest enam prismas murdudes värvilisteks valgusteks ei lahutu. Suunates näiteks mingi kindla värvusega valguse uuesti klaasprismale, see enam teisteks värvusteks ei lahutu. Seetõttu nimetame seda lihtvalguseks.
2. Kui aga värvilised valgused uuesti prismaga kokku liita, saame jälle valge valguse.

Spektri tekkimine on seotud valguse murdumisega. Üleminekul ühest keskkonnast teise murduvad eri värvusega valgused erineva nurga all. Klaasis murdumisel murdub kõige vähem punane valgus ja kõige rohkem violetne valgus. Spekter prismas tekib kahe murdumise tulemusena. Esialgne valge valguse lahutus toimub valguse langemisel mingi langemisnurga all prisma külgtahule, kui valgus murdub üleminekul õhust klaasi. Sealt edasi murdub valgus klaasist õhku. Kuna nüüd on murdumisnurk suurem langemisnurgast, saame oluliselt rohkem hajunud värviliste valguste kimbu, mis annab prisma taha asetatud ekraanile valge valguse spektri.

Vaadates kehi, näeme, et mõni keha on must, mõni valge, aga suurem osa kehi on värvilised. Siin mängib suurt osa nähtus, mida nimetatakse valguse neeldumiseks. Valgus kannab endaga energiat ja ainult õhutühjas ruumis levib ilma energiakadudeta. Sattudes aga keskkonda, annab valgus suuremal või vähemal määral osa energiast sellele keskkonnale, enamasti küll soojusenergiana, pannes keskkonna osakesed kiiremini liikuma. Seda me nimetame valguse neeldumiseks. Valguse neeldumine keskkonnas on värvusetundlik, erinevad värvused neelduvad erinevates keskkondades erinevalt.

Kui küsida, mis on juuresoleval fotol, siis enamik inimesi vastab, et üksnes must laik. Pildistatud on musta sametiga (velvetiga) kaetud karpi. Miks me ei näe, et see on karp? Sellepärast, et karbile langev valgus neeldub peaaegu täielikult. Peegeldunud ja silma langevat valgust peaaegu ei olegi. Sel juhul ütleme, et tegemist on musta kehaga.

Mõni keha aga paistab meile valgena. Sel juhul peegeldub suurem osa kehale pealelangevast valgusest, neeldunud valguse osa on tühine.

Värvilistel pindadel on omadus peegeldada kindlat värvi valgust. Kui näiteks kehalt peegeldub ainult sinine valgus, näeme keha sinisena. Kõik ülejäänud värvused sel juhul kehas neelduvad. Sama on ka teiste värvustega.

Suuname valge valguse värvilisele klaasile. Kujutame seda eri värvi valguste voona. Läbipaistvad kehad on värvilised, kui nad lasevad läbi kindlat värvi valgust. Nii näiteks laseb sinine klaas läbi sinist valgust. Kõik teised värvused selles klaasis neelduvad. Analoogiline on olukord ka punases ja rohelises klaasis.

Eelnev on mõnevõrra lihtsustatud ettekujutus valguse neeldumisest. Tegelik olukord on sellest natuke erinev, sest mitte kunagi ei ole nii, et kõik värvused peale ühe neelduvad. Nii laseb sinine klaas veidi läbi ka helesinist ja violetset valgust, aga need neelduvad oluliselt tugevamini kui klaasi läbiv sinine valgus. Sinine valgus jääb domineerima ja seetõttu näeme klaasi ikkagi sinisena. Sama on ka teiste värvustega.

Värviliste klaasidega saab liitvalgusest värvilisi valgusi eraldada. Selleks otstarbeks valmistatud kehi nimetatakse valgusfiltriteks.

Fotograafias kasutatavaid valgus­filtrid

Keha värvuse all mõeldakse selle värvust valges valguses. Asi on selles, et keha, mis valges valguses paistab valgena, paistab punases valguses punasena, sinises valguses sinisena jne. Seetõttu peaksime alati lisama, mis värvi valguses on keha vaadatud.

Inimese silm on harjunud valge valgusega. Seetõttu on ka tavalised valgusallikad valmistatud enamasti selliselt, et nende valgus näiks silmale valge valgusena.

Tänapäeval kasutatakse palju ka valgusallikaid, mis kiirgavad värvilist valgust. Selliseid valgusallikaid kasutatakse näiteks valgusreklaamides.

1. Vasta õppetükis alguses olevatele küsimustele.
2. Musta ja valge vahel on terve rida halle toone. Kuidas neid iseloomustada?