диск Ньютона
Диск Ньютона , также известный как диск исчезающего цвета Ньютона , представляет собой хорошо известный физический эксперимент с вращающимся диском с сегментами разных цветов (обычно основных цветов : красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, синего и фиолетового, обычно известный под аббревиатурой ROYGBIV ), выглядит белым (или почти белым, или серым), когда он быстро вращается вокруг своей оси.
Этот тип смешивания световых раздражителей называется временным оптическим смешиванием, разновидностью аддитивно-усредняющего смешивания . [1] Концепция, согласно которой зрительное восприятие человека не может различать детали высокоскоростных движений, широко известна как постоянство зрения .
Диск назван в честь Исаака Ньютона . Хотя он опубликовал круговую диаграмму с сегментами для основных цветов, которые он открыл (т.е. цветовой круг ), маловероятно, что он когда-либо использовал вращающийся диск для демонстрации принципов света . На самом деле он назвал смесь цветов, нарисованную на волчке, «грязной» и описал несколько различных экспериментов, подтверждающих его теорию.
прозрачные варианты проекции волшебного фонаря . Были созданы [2]
История [ править ]
Около 165 г. н. э. Птолемей описал в своей книге «Оптика» вращающийся гончарный круг с нанесенными на него разными цветами. Он заметил, как разные цвета секторов смешивались в один цвет и как точки выглядели как круги, когда колесо вращалось очень быстро. Когда линии проводятся поперек оси диска, вся поверхность кажется однородной по цвету. «За зрительным впечатлением, создаваемым при первом обороте, неизменно следуют повторные случаи, которые впоследствии производят такое же впечатление. То же самое происходит и с падающими звездами, свет которых кажется растянутым из-за скорости их движения, и все это в соответствии с величину воспринимаемого расстояния, которое он проходит вместе с чувственным впечатлением, возникающим в зрительной способности». [3] [4]
Порфирий ( ок. 243 – ок. 305 Птолемея ) писал в своем комментарии к «Гармоникам» , что чувства нестабильны, но спутаны и неточны. Определенных интервалов между повторными показами не обнаружено. Белое или черное пятно на вращающемся конусе (или волчке) выглядит как круг этого цвета, а линия на вершине делает всю поверхность окрашенной в этот цвет. «Из-за быстроты движения мы получаем впечатление линии на каждой части конуса по мере ее движения». [5]
В 11 веке Ибн аль-Хайсам , который был знаком с трудами Птолемея, описал, как цветные линии на волчке не могли быть различены как разные цвета, а выглядели как один новый цвет, состоящий из всех цветов линий. Он пришел к выводу, что зрению требуется некоторое время, чтобы различить цвет. аль-Хайтам также отметил, что волчок казался неподвижным при очень быстром вращении, «поскольку ни одна из его точек не остается зафиксированной на одном и том же месте в течение сколько-нибудь заметного времени». [6]
После Ибн аль-Хайсама Фахр ад-Дин ар-Рази (ум. 1209) провел эксперимент с вращающимся диском и, как и его предшественники, пришел к выводу, что он демонстрирует оптическую иллюзию. Однако астроном-математик Насир ад-Дин ат-Туси описал текст ар-Рази и пришел к совершенно иному выводу. Туси представил орган здравого смысла, который передает душе цветовые впечатления. Когда цвета меняются слишком быстро, этот орган может передавать только смешанный цвет. Одним из учеников Туси был Кутб ад-Дин аль-Ширази (ум. 1311), и вместе со своим учеником Камалем ад-Дином аль-Фариси он пытался объяснить цвета, воспринимаемые в эксперименте. [7]
Основные цвета Ньютона [ править ]
16 февраля 1672 года (6 февраля 1671 года [по старому стилю]) Ньютон отправил в журнал Королевского общества Philosophical Transactions статью об экспериментах, которые он проводил с 1666 года, с преломлением света через стеклянные призмы. Он пришел к выводу, что различные преломленные лучи света, хорошо отделенные от других, не могут быть изменены ни дальнейшим преломлением, ни отражением, ни другими способами, кроме как путем смешения с другими лучами. Таким образом, он нашел семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, «фиолетово-фиолетовый» и индиго. Смешивая цветные лучи призмы, он обнаружил, что «самой удивительной и чудесной была композиция белизны», требующая, чтобы все основные цвета были «смешаны в должной пропорции». [8]
В ответ на критику Робертом Гуком новой теории света Ньютон опубликовал письмо в «Философских трудах» вместе с другими экспериментами, которые доказали, что солнечный свет существует из лучей разного цвета. Он описал, как шестерни или зубцы вращающегося колеса за призмой могут блокировать часть света, так что все цвета будут проецироваться последовательно, если колесо вращается довольно медленно, но как все цвета будут смешаны в белый свет, если колесо поворачиваться очень быстро. Он также указывал, что лучи света, отраженные от разноцветных тел, ослабевают из-за потери многих лучей и что смесь этих лучей дает не чистый белый, а серый или «грязный» цвет. Это можно было увидеть в пыли, которая при внимательном рассмотрении показала бы, что она состоит из множества цветных частиц, или при смешивании красок нескольких цветов. Он также упомянул детский волчок, который имел бы «грязный» цвет, если бы его раскрасили в несколько цветов и заставили быстро вращаться, взбивая его. [9]
Представив свои выводы о разделении солнечного света на основные цвета и их обратном смешивании в белый свет, Ньютон представил цветовой круг , чтобы проиллюстрировать отношения между этими цветами . в своей книге «Оптика» (1704 г.) [10]
Многие современные источники утверждают, что сам Исаак Ньютон использовал вращающийся диск с цветными секторами, чтобы продемонстрировать, что белый свет на самом деле является соединением основных цветов. [11] [12] [13] Однако они не ссылаются на какой-либо исторический источник.
По словам Джозефа Плато , первым, кто описал, как вращающийся диск с семью основными цветами Ньютона будет показывать (несовершенный) белый цвет, был Питер ван Мюсшенбрук в 1762 году. [14]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Бриггс, Дэвид (12 августа 2012 г.). «Аддитивное смешивание, аддитивное усреднение» . Измерения цвета . Проверено 11 августа 2018 г.
- ^ Гринслейд-младший, Томас Б. «Цветовой круг Ньютона» . Инструменты для естественной философии . Кеньонский колледж . Проверено 11 августа 2018 г.
- ^ Смит, А. Марк (1999). Птолемей и основы древней математической оптики: управляемое исследование на основе источников . Американское философское общество. ISBN 9780871698933 .
- ^ Смит, А. Марк (1996). «Теория зрительного восприятия Птолемея: английский перевод «Оптики» с введением и комментариями». Труды Американского философского общества . 86 (2): iii–300. дои : 10.2307/3231951 . JSTOR 3231951 .
- ^ Баркер, Эндрю (15 сентября 2015 г.). Комментарий Порфирия к гармоникам Птолемея: греческий текст и аннотированный перевод . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781107003859 .
- ^ Альхазен (2001). Смит, А. Марк (ред.). Теория зрительного восприятия Альхасена: критическое издание с английским переводом и комментариями первых трех книг «De Aspectibus» Альхасена, средневековой латинской версии «Китаб аль-Маназир» Ибн аль-Хайсама . Американское философское общество. ISBN 9780871699145 .
- ^ Киршнер, Э. (2013). «Теория цвета и порядок цветов в средневековом исламе: обзор». Исследование и применение цвета . 40 (1): 5–16. дои : 10.1002/col.21861 .
- ^ Ньютон, Исаак (1671). «Письмо г-на Исаака Ньютона, профессора математики Кембриджского университета; содержащее его новую теорию о свете и цветах: отправлено автором издателю из Кембриджа, 6 февраля 1671/72 г.; чтобы быть Обратился к Р.Обществу» . Философские труды Королевского общества . 6 (80): 3075–3087. Бибкод : 1671RSPT....6.3075N . дои : 10.1098/rstl.1671.0072 . JSTOR 101125 . ; В соответствии с системой двойной датировки, использовавшейся в Британской империи до 1752 года , даты между 1 января и 24 марта часто упоминались с точки зрения того, какой год начнется 25 марта; следовательно, 1671/72 год по британскому календарю был 1672 годом.
- ^ Королевское общество (Великобритания); Великобритания), Королевское общество (Великобритания; Хаттон, Чарльз; Мэти, Пол Генри; Пирсон, Ричард; Шоу, Джордж; Стюарт, Александр; Британия), Королевское общество (Великобритания; Британия), Королевское общество (Великобритания (1672). Философские труды . Лондонского королевского общества . Том 7-8 = № 81-100 (1672-1673).
- ^ Ньютон, Исаак (1730). Оптика: или Трактат об отражениях, преломлениях, изгибах и цветах света . Уильям Иннис в Вест-Энде собора Святого Павла. стр. 154–158.
- ^ Вайнхольд, Адольф Фердинанд; Лоуи, Бенджамин (1875). Введение в экспериментальную физику, теоретическую и практическую: включая направления построения физических приборов и проведения экспериментов . Лонгманс, Грин. п. 541 .
- ^ Исаак Ньютон .
- ^ Перейра, Дэвид (30 июня 2011 г.). Искусство HDR-фотографии . Дэвид Перейра. ISBN 9781937367022 .
- ^ Мемуары Королевской академии наук, литературы и изящных искусств Бельгии (на французском языке). Академия. 1878.
Внешние ссылки [ править ]
- «Диск Ньютона-Флэш» . ТД Флэш-зона . 2017.