Всякое тело становится видимым только в том случае, если оно или светится собственным светом, или отражает свет какого-нибудь другого светящегося тела.
Тело, которое мы видим вследствие отражения им света другого тела, может, очевидно, отражать только те лучи, которые на него падают; поэтому цвет тел, видимых нами вследствие отражения ими света других тел, находится в прямой зависимости от характера света, излучаемого светящимся телом.
Когда на тело падает какой-нибудь свет, то часть света этим телом поглощается, а часть либо отражается, либо преломляется и проходит сквозь тело. Тела, которые свет только поглощают н отражают, называются непрозрачными, а те, которые часть света поглощают, а часть пропускают, называются прозрачными. Тел, которые не поглощали бы части падающего на них света, не существует. Таким образом, свет, прошедший сквозь прозрачное тело или отраженный от непрозрачного тела, всегда обладает меньшей яркостью, чем падающий свет; при этом изменяется не только его яркость, но и цветовой тон. Последнее обстоятельство зависит от так называемого избирательного поглощения тел.
Избирательное поглощение тел заключается в том, что всякое тело обладает способностью поглощать различные количества составных частей падающего на него света, поэтому свет одной длины волны (цвета) поглощается в большем количестве, чем свет другой длины волны. Каждое вещество обладает способностью поглощать всегда одну и ту же часть падающего на него света, причем совершенно определенную для света каждой длины волны. Наряду с этим количество поглощенного света зависит от длины пути, который свет проходит в веществе. Чем больше этот путь, тем больше поглощается света. Так, например, если при прохождении светом пути длиной в І см вещество поглощает 25% света, а пропускает 75%, то при прохождении света через второй сантиметр вещество пропускает опять 75%, но уже не от всего количества света, а только от прошедшего, т. е. 75*0,75 ~ 56,3%. При увеличении пути, проходимого светом в веществе, в арифметической прогрессии количество проходящего света уменьшается в геометрической прогрессии.
Наличие избирательного поглощения объясняет окраску прозрачных и непрозрачных веществ.
При освещении непрозрачного тела дневным светом часть падающего света поглощается телом, причем из-за избирательного поглощения тело поглощает отдельные составные части падающего света не в таком соотношении,* в каком они находятся в падающем свете. Вследствие этого соотношение составных частей дневного света в отраженном свете будет нарушено, и он окрасится в цвет, дополнительный тому, который преимущественно гоглотился телом. Так, например, тело, цвет которого воспринимается как желтый, поглощает из падающего на него дневного света преимущественно синий, вследствие чего в отраженном свете будет содержаться ничтожное количество синего, и он окрасится в желтый цвет, дополнительный синему. Избирательным поглощением тел объясняется и разная их окраска при различном освещении. Известно, что свет электрической лампочки богаче желтым цветом, чем дневной свет, поэтому при освещении одного и того же предмета дневным и электрическим светом состав отраженного света будет разным, а следовательно, и окраска предмета будет разной.
При освещении прозрачного тела часть света также поглощается, и это избирательное поглощение увеличивается, как было указано, в геометрической прогрессии при увеличении пути, проходимого светом в теле, в арифметической прогрессии.
Свет, не поглощенный телом, проходит сквозь тело, и его состав определяет окраску прозрачного тела.
Нели смотреть сквозь желтое стекло на дневной свет, то в глаз попадают не все составляющие дневного света: синие спектральные цвета поглощаются стеклом и тем полнее, чем толще стекло, вследствие чего в глаз попадает дневной свет, в котором синий отсутствует, т. е. свет, окрашенный в желтый цвет.
Этим же явлением избирательного поглощения объясняется и изменение цвета, наблюдаемое при увеличении толщины прозрачного тела или среды. К числу таких явлений относится появление окраски в толстых слоях воды и стекла и темная окраска толстого слоя лака.
Для объяснения появления синеватой окраски толстых слоев стекла предположим, что стекло поглощает при прохождении через него дневного света 10% желтого света и 5% синего и, следовательно, пропускает 90% желтого и 95% синего света. Эта разница незначительна, и поэтому дневной свет, проходящий через тонкое стекло, кажется неокрашенным. При толщине стекла 2 см количество прошедшего света будет соответственно 90-0,9 = 81% и 95*0,95 = 90%; при толщине 3 см 81 -0,9 = 73% и 90*0,95 = 86%.
Разница в количестве желтого и синего цветов, прошедших через стекло, составляет, как видно из этого примера, при толщине стекла 1 см — 5%; при толщине 2 гзі — 9%, при толщине 3 см — 13% и т. д.
При достаточно большой толщине стекла проходящий свет будет отличаться от дневного недостачей большой части желтого света и значительно меньшей части синего, вследствие чего он будет окрашен в синий цвет.