Белый цвет в науке и природе

Белый — самый легкий цвет и является ахроматическим (без оттенка), поскольку он полностью отражает и рассеивает все видимые длины волн света. Это цвет свежего снега, мела и молока, и это противоположность черному.

В Древнем Египте и Древнем Риме жрицы носили белый цвет как символ чистоты, а римляне носили белую тогу в качестве символа гражданства. В средние века и в эпоху Возрождения белый единорог символизировал целомудрие и белую жертву и чистоту ягненка. Это был королевский цвет королей Франции и монархического движения, выступавшего против большевиков во время Гражданской войны в России (1917-1922). Греческие и римские храмы были облицованы белым мрамором, и начиная с 18-го века, с появлением неоклассической архитектуры, белые стали наиболее распространенным цветом новых церквей, капитолий и других правительственных зданий, особенно в Соединенных Штатах. Он также широко использовался в современной архитектуре XX века как символ современности и простоты.

Согласно опросам в Европе и США, белый цвет чаще всего ассоциируется с совершенством, добротой, честностью, чистотой, началом, новым, нейтралитетом и точностью. Белый цвет является важным цветом почти для всех мировых религий. Папа, глава Римско-католической церкви, носит белый цвет с 1566 года как символ чистоты и жертвы. В исламе и в синтоистской религии Японии ее носят паломники; и браминами в Индии. В западных культурах и в Японии белый цвет является самым распространенным цветом для свадебных платьев, символизирующих чистоту и девственность. Во многих азиатских культурах белый цвет также является цветом траура.

Этимология
Слово «белый» продолжает древнеанглийский hwīt, в конечном счете, из общего германского * χwītaz, также отраженного в OHG (h) wîz, ON hvítr, Goth. ƕeits. Корень в конечном счете от прото-индоевропейского языка * квид-, сохранившийся также в санскрите śвета, «белый или яркий» и славянский свет «свет». Исландское слово для белого, hvítur, непосредственно вытекает из древнескандинавской формы слова hvítr. Общий германский язык также имел слово «блазаз» («белый, яркий, ослепляющий»), заимствованный на поздней латыни как «бланкус», который служил источником романских слов для «белого» (каталонский, окситанский и французский бланк, испанский бланко, итальянский бианко , Галицко-португальский бранко и т. Д.). Антоним белого цвета черный.

Некоторые неевропейские языки имеют множество терминов для белых. Язык инуитов имеет семь разных слов для семи разных оттенков белого. У санскрита есть особые слова для яркого белого, белого зубов, белого сандала, белого осенней луны, белого серебра, белого коровьего молока, белого жемчуга, белого луча солнечного света и белый цвет звезд. У японцев есть шесть разных слов, в зависимости от блеска или тупости, или если цвет инертен или динамичен.

Научное понимание (наука о цветах)
Свет воспринимается визуальной системой человека как белая, когда входящий свет в глаз стимулирует все три типа чувствительных к цвету клеток конуса в глазу в примерно равных количествах. Материалы, которые сами не излучают свет, кажутся белыми, если их поверхности отражают большую часть света, который поражает их диффузным образом.

белый свет
В 1666 году Исаак Ньютон продемонстрировал, что белый свет может быть разбит на его составные цвета, пропустив его через призму, а затем используя вторую призму, чтобы собрать их. Перед Ньютоном большинство ученых считали, что белый цвет является основным цветом света.

Белый свет может генерироваться солнцем, звездами или источниками заземления, такими как люминесцентные лампы, белые светодиоды и лампы накаливания. На экране цветного телевизора или компьютера белый получается путем смешивания основных цветов света: красного, зеленого и синего (RGB) при полной интенсивности, процесса, называемого аддитивным перемешиванием (см. Изображение ниже). Белый свет может быть изготовлен с использованием света только с двумя длинами волн, например, путем смешивания света от красного и голубого лазера или от желтых и синих лазеров. Однако этот свет будет иметь очень мало практических приложений, поскольку цветопередача объектов будет сильно искажена.

Тот факт, что источники света с значительно разными спектральными распределениями мощности могут привести к подобному сенсорному опыту, объясняется тем, как свет обрабатывается визуальной системой. Один цвет, который возникает из двух разных спектральных распределений мощности, называется метамеризмом.

Многие источники света, излучающие белый свет, излучают свет почти на всех видимых длинах волн (солнечный свет, лампы накаливания различных цветовых температур). Это привело к тому, что белый свет можно определить как смесь «всех цветов» или «всех видимых длин волн». Эта распространенная идея является заблуждением и может быть первоначально обусловлена ​​тем фактом, что Ньютон обнаружил, что солнечный свет состоит из света с длиной волны по всему видимому спектру. Заканчивая, что, поскольку «все цвета» производят белый свет, то белый должен быть составлен из «всех цветов» — это общая логическая ошибка, называемая подтверждением последующего, что может быть причиной непонимания.

Диапазон спектральных распределений источников света можно воспринимать как белый — нет единственной уникальной спецификации «белого света». Например, когда вы покупаете «белую» лампочку, вы можете купить один маркированный 2700K, 6000K и т. Д., Которые производят свет, имеющий очень разные спектральные распределения, и все же это не помешает вам идентифицировать цвет объектов, которые они освещают ,

Белые предметы
Цветное зрение позволяет различать разные объекты по их цвету. Для этого цветовое постоянство может сохранять воспринимаемый цвет объекта относительно неизменным, когда освещение изменяется между различными широкими (беловатыми) спектральными распределениями света.

Тот же принцип используется в фотографии и кинематографии, где выбор белой точки определяет трансформацию всех других цветовых стимулов. Изменения или манипуляции с белой точкой могут быть использованы для объяснения некоторых оптических иллюзий, таких как платье.

Хотя нет единой уникальной спецификации «белого света», действительно существует уникальная спецификация «белого объекта» или, более конкретно, «белая поверхность». Совершенно белая поверхность диффузно отражает (рассеивает) весь видимый свет, который ударяет его, не поглощая, независимо от длины волны света или спектрального распределения. Так как он не поглощает какой-либо падающий свет, белый цвет является самым легким. Если отражение не является диффузным, а скорее зеркальным, это описывает зеркало, а не белую поверхность.

Отражение 100% падающего света на всех длинах волн представляет собой форму равномерного отражения, поэтому белый является ахроматическим цветом, что означает цвет без оттенка. Цветовой стимул, создаваемый идеальным диффузором, обычно считается ахроматическим стимулом для всех источников света, за исключением тех, чьи источники света выглядят очень хроматичными.

Цветовое постоянство достигается за счет хроматической адаптации. Международная комиссия по освещению определяет белый (адаптированный) как «цветовой стимул, который наблюдатель, который [хроматически] адаптирован к среде просмотра, будет судить о том, что он абсолютно ахроматичен и имеет коэффициент яркости единицы. Цветовой стимул, который считается быть адаптированным белым, может отличаться в разных местах сцены.

Почему снег, облака и пляжи белые
Пляжи с песком, содержащим большое количество кварца или эродированного известняка, также кажутся белыми, поскольку кварц и известняк отражают или рассеивают солнечный свет, а не поглощают его. Тропические пляжи с белым песком также могут иметь большое количество белого карбоната кальция из крошечных кусочков ракушек, измельченных до мелкого песка под действием волн.

Снег — смесь воздуха и крошечных кристаллов льда. Когда в солнечный свет попадает белый снег, очень мало спектра поглощается; почти весь свет отражается или рассеивается молекулами воздуха и воды, поэтому снег, кажется, является цветом солнечного света, белого. Иногда свет отскакивает вокруг кристаллов льда перед тем, как рассеяться, заставляя снег, похоже, сверкать.

В случае с ледниками лед более плотно спрессовывается и содержит немного воздуха. Когда солнечный свет попадает на лед, поглощается больше света красного спектра, поэтому рассеянный свет будет синеватым.

Облака белые по той же причине, что и лед. Они состоят из капелек воды или ледяных кристаллов, смешанных с воздухом, очень мало света, которое ударяет по ним, поглощается, и большая часть света рассеивается, оказываясь перед глазом как белый. Тени других облаков выше могут сделать облака серыми, а некоторые облака имеют свою собственную тень на дне облака.

Многие горы с зимним или круглогодичным снежным покровом названы соответственно: Мауна-Кеа означает белую гору на Гавайских островах, Монблан означает белую гору на французском языке. Горы Чанбайшань буквально означают бесконечно белые горы, обозначают границу между Китаем и Кореей.

Белые материалы
Мел — это своего рода известняк, сделанный из минерального кальцита или карбоната кальция. Он был первоначально депонирован под морем в виде чешуек или пластинок крошечных микроорганизмов под названием Coccolithophore. Это был первый белый пигмент, используемый доисторическими художниками в картинах пещер. Мел, используемый сегодня на досках, обычно изготавливается из гипса или сульфата кальция, порошка вдавливается в палочки.

Bianco di San Giovanni — пигмент, используемый в эпоху Возрождения, который был описан художником Ценнино Ценнини в 15 веке. Он похож на мел, сделанный из карбоната кальция с гидроксидом кальция. Он был изготовлен из высушенной извести, которая была превращена в порошок, затем пропитана водой в течение восьми дней, и вода менялась каждый день. Затем его превращали в пирожные и сушили на солнце.

Белый свинец вырабатывался в IV веке до нашей эры; описывается процесс Плиний Старший, Витрувий и древнегреческий автор Теофраст. Кусочки свинца были помещены в глиняные горшки, у которых было отдельное отделение, заполненное уксусом. Горшки, в свою очередь, были сгружены на полках рядом с коровьим навозом. Комбинированные пары уксуса и коровьего навоза заставили привести к коррозии в карбонат свинца. Это был медленный процесс, который может занять месяц или больше. Он сделал превосходный белый цвет и использовался художниками на протяжении веков, но он также был токсичным. Он был заменен в XIX веке цинковым белым и титановым белым.

Титановый белый — самый популярный белый цвет для художников сегодня; это самый яркий белый пигмент и имеет в два раза больше белого свинца. Он впервые стал коммерчески доступным в 1921 году. Он изготовлен из диоксида титана, из минералов рулокита, анатаза, рутила или ильменита, в настоящее время являющегося основным источником. Благодаря своей блестящей белизне, он используется в качестве красителя для большинства зубных паст и солнцезащитного крема.

Цинк белый изготовлен из оксида цинка. Он похож, но не такой непрозрачный, как титановый белый. Он добавляется к некоторым злакам для завтрака, поскольку цинк является важным питательным веществом. Китайский белый — это разновидность цинкового белого, сделанного для художников.

Некоторые материалы могут быть сделаны «белее белого», это достигается с помощью оптических отбеливающих агентов (OBA). Это химические соединения, которые поглощают свет в ультрафиолетовой и фиолетовой областях (обычно 340-370 нм) электромагнитного спектра и повторно излучают свет в синей области (обычно 420-470 нм). OBA часто используются в бумаге и одежде, чтобы создать впечатление очень яркого белого. Это связано с тем, что материалы действительно посылают больше видимого света, чем они получают.

Отбеливание и отбеливание
Отбеливание — это процесс отбеливания тканей, который практикуется в течение тысяч лет. Иногда это просто вопрос о том, чтобы оставить ткань на солнце, чтобы исчезнуть ярким светом. В 18 веке несколько ученых разработали разновидности хлорного отбеливателя, включая гипохлорит натрия и гипохлорит кальция (отбеливающий порошок). Отбеливающие агенты, которые не содержат хлора, чаще всего основаны на пероксидах, таких как перекись водорода, перкарбонат натрия и перборат натрия. В то время как большинство отбеливателей являются окисляющими агентами, меньшим количеством являются восстановители, такие как дитионит натрия.

Отбеливатели атакуют хромофоры, часть молекулы, которая поглощает свет и заставляет ткани иметь разные цвета. Окислительный отбеливатель работает путем разрушения химических связей, которые составляют хромофор. Это изменяет молекулу на другое вещество, которое либо не содержит хромофора, либо содержит хромофор, который не поглощает видимый свет. Отбеливающий отбеливатель работает путем преобразования двойных связей в хромофоре в одинарные связи. Это устраняет способность хромофора поглощать видимый свет.

Солнечный свет действует как отбеливатель через аналогичный процесс. Высокоэнергетические фотоны света, часто в фиолетовом или ультрафиолетовом диапазоне, могут нарушать связи в хромофоре, делая полученное вещество бесцветным.

Некоторые моющие средства идут на один шаг дальше; они содержат флуоресцентные химические вещества, которые светятся, делая ткань выглядеть буквально белее белого.

В естественном мире

астрономия
Белый карлик — это звездный остаток, состоящий в основном из вырожденного электрона вещества. Они очень плотные; масса белого карлика сравнима с массой Солнца и его объем сравним с массой Земли. Его слабая светимость исходит из эмиссии накопленной тепловой энергии. Белый карлик очень жаркий, когда он сформирован, но поскольку он не имеет источника энергии, он постепенно излучает свою энергию и остынет. Это означает, что его излучение, которое первоначально имеет высокую цветовую температуру, будет уменьшаться и краснеть со временем. В течение очень долгого времени белый карлик будет охлаждаться до температур, при которых он больше не будет выделять значительную теплоту или свет, и это станет холодным черным карликом. Однако, поскольку ни один белый карлик не может быть старше возраста Вселенной (приблизительно 13,8 млрд. Лет), даже самые старые белые карлики все еще излучают при температурах в несколько тысяч кельвинов, и до сих пор не существует никаких черных карликов.

Звезда главной последовательности A-типа (AV) или карликовая звезда представляет собой звезду главной последовательности (водородно горения) спектрального типа A и класс светимости V. Эти звезды имеют спектры, которые определяются сильными водородными бальмеровскими линиями поглощения. Они имеют массы от 1,4 до 2,1 раз больше массы Солнца и температуры поверхности между 7600 и 11 500 K.

Биология и экология
В природе снег и облака кажутся белыми, потому что они состоят из капель воды или ледяных кристаллов, смешанных с воздухом; когда в солнечный свет попадает снег, очень мало спектра поглощается; почти весь свет отражается или рассеивается молекулами воздуха и воды, поэтому снег, по-видимому, представляет собой цвет солнечного света, белый. Большинство белых животных имеют свой цвет как форму камуфляжа зимой.