Цветовая палитра, которую может различать человек, - это узкий диапазон цветов (цвета радуги), существующих в природе. Цвет видимого спектра заключён между длинами волн 750х10^-9м (соответствует границе света в красную сторону) и 250х10^-9м (соответствует границе света в фиолетовую сторону). Любой предмет, вещество имеют определённый цвет, отличающий его от других сходных по форме и размеру предметов. Этот предмет имеет свойство поглощать и отражать свет. Как известно, дневной свет - белый цвет (именно такой свет мы рассматриваем при оценке цвета предмета) состоит из 3-х основных цветов: зелёный, синий и красный. Цветовая палитра состоит именно из 7 цветов радуги, которые в свою очередь образованы из эти 3-х цветов.

Цвет предмета мы видим таким, который отразился от его поверхности ту длину волны, которая отражается от поверхности предмета или свет, испускаемый данным предметом. Таким образом, предмет приобретает именно такой цвет, который он отражает. Остальные цвета поглощаются предметом и не попадают на сетчатку нашего глаза.

Кристаллы сахара - прозрачные, но мы видим его того цвета, свет которого падает на его поверхность, свет многократно отражается и преломляется в гранях кристаллов

Природа формирования цветовых оттенков в свете заложена в строении вещества. Из курса физики известно о существовании модели атома Бора, где электроны вращаются вокруг атома (как планеты вокруг солнца). Каждый электрон имеет определённый энергетический уровень (для простоты понимания сравним эти уровни с этажами многоэтажного дома). При переходе с одного этажа на другой происходит освобождение энергии - если переход осуществляется на более нижний уровень, и поглощение энергии – при переходе на более высокий уровень. Освобождение энергии есть не что иное, как излучение света определённого цвета (длины волны, энергия которой в точности соответствует выполненному переходу). Поглощение энергии происходит при попадании света на предмет.

Сложные вещества, как известно, состоят из более простых веществ, связанных между собой на молекулярном уровне. Некоторые вещества имеют более крепкую химическую связь, другие – менее крепкую. Чем крепче связь между атомами в веществе, тем менее интенсивная и более светлая окраска Это объясняется тем, что связующим атомы электронам “тяжелее” переходить на различные энергетические уровни («этажи дома»), то есть электроны менее «свободны». При слабой же связи связующие электроны способны покидать свои энергетические уровни и переходить на соседние уровни, как около своего атома, так и около соседнего атома. В этом лежит причина широкого спектра поглощения у веществ, имеющих непрочную химическую связь. Чем больше разнородных атомов, имеющих слабую связь, тем больше спектр поглощения, тем интенсивнее окрас вещества, тем оно более черное.

Почему сахарный песок белый, а сам кристаллик прозрачный? Поверхность кристаллика – практически идеальная, гладкая, так как формируется кристаллической решёткой, по гладкости и ровности её можно сравнить с зеркальной поверхностью. Как известно зеркало очень хорошо отражает падающие на него лучи. Зеркало – гладкий и очень тонкий слой серебряных пластинок на поверхности стекла. Кристаллик сахара, в отличии от зеркала, обладает также и пропускной способностью света, так как его грани прозрачные. Свет, попадая на поверхность кристаллика, частично отражается от ровной и гладкой поверхности, преломляется, проходя через верхнюю грань, проходит кристалл, частично отражается от нижней грани, преломляется и выходит из кристалла. Свет прошёл через кристалл – поэтому мы видим кристалл прозрачным. Что происходит, когда кристаллов много? В этом случае происходит почти то же самое, но картина несколько меняется. Со всеми кристалликами сахара происходят все те же явления, но при этом, когда свет выходи из одного кристаллика, он тут же попадает в другой, и картина повторяется сначала.

Так свет может путешествовать по десяткам, сотням и тысячам кристалликов, и в каждом кристаллике будет происходить то же самое. В этом случае свет будет получать многократные отражения от граней соседних кристаллов, возвращаться снова в кристалл до тех пор, пока на его пути не будет новых кристаллов. Таким образом, происходит накапливание световой энергии в кристаллах, которые как бы «не выпускают свет». Именно поэтому мы видит сахарный песок белым, точнее того цвета, которым его освещаем.

Преломление света в разных средах происходит по разному. Преломление зависит от коэффициента преломления среды, через которую проходит свет. Коэффициент преломления равен математическому отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде, где определяется преломление. Преломление среды можно определить также, как математическое отношение (Sin) угла падения к (sin) угла преломления. Чем больше плотность среды, тем больше коэффициент преломления. Например воздух n (воздуха)= 1,0002926; воды 1,332986; алмаз 2,419; То есть, если сравнивать рисунки предметов, полученные при просмотре через воздух, воду и алмаз, то самое кривое изображение будет при просмотре через алмаз.