Кіріспе

Түсті диск айналғанда сұр түс алады. Ньютон дискісі, сондай-ақ түсі жоғалатын диск деп те аталады, – бұл жақсы танымал физикалық тәжірибе. Онда әртүрлі түстердегі сегменттері бар (әдетте Ньютонның негізгі түстері: қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, күлгін және қою қызғылт, жиі ROYGBIV деп қысқартылады) диск, жылдам айналғанда ақ (немесе ақшыл немесе сұр) болып көрінеді. Мұндай жарық стимулдарының араласуы уақытша оптикалық араласу деп аталады, бұл қосымша орташа араласудың бір түрі. Адамның көзбен көру қабілеті жоғары жылдамдықтағы қозғалыстың бөлшектерін ажырата алмайды деген ұғым, көрініс тұрақтылығы деп белгілі. Диск Исаак Ньютонның құрметіне аталған. Ол өзінің ашқан негізгі түстерінің сегменттерімен дөңгелек диаграмманы (яғни түстер шеңбері) жариялағанмен, жарық принциптерін көрсету үшін айналатын дискіден пайдаланбағаны күмәнді. Шындығында, ол айналып тұрған төбеге боялған түстердің қоспасын "ластанған" деп атады және өзінің теориясын қолдайтын бірнеше әртүрлі тәжірибелерді сипаттады. Сиқырлы фонарь проекциясы үшін мөлдір нұсқалары жасалған.

Тарих

Біздің заманымыздың 165 жылы Птолемей өзінің "Оптика" атты кітабында түрлі түстермен айналатын тоқымашының дөңгелегін сипаттаған. Ол секторлардың түрлі түстерінің бірігіп, бір түс құратынын және дөңгелек өте жылдам айналғанда нүктелердің шеңберлер сияқты көрінетінін байқады. Дискінің осімен жүргізілген сызықтар бүкіл беттің біртекті түспен көрінуіне себеп болады. "Бірінші айналымда туындаған көрініс, әрқашан қайталанып, соңынан бірдей әсерді қалдырады. Бұл, сондай-ақ, жылдам қозғалысының арқасында жарығы кеңейгендей көрінетін жарқын жұлдыздарға да қатысты, бұл олардың сезім қабілетімен туындаған сезімтал әсермен бірге жүріп өтетін қашықтығына байланысты". Порфирий (шамамен 243 – 305) Птолемейдің "Гармониясы" туралы түсіндірмесінде сезімдердің тұрақты емес, шатасқан және қате екенін жазды. Қайталанатын әсерлер арасындағы белгілі бір уақыт аралықтары байқалмайды. Айналатын конус немесе қызылбаудың үстіндегі ақ немесе қара дақ сол түстің шеңбері ретінде көрінеді, ал қызылбаудың үстіндегі сызық бүкіл бетті сол түсте көрсетеді. "Қозғалыстың жылдамдығының арқасында біз сызықтың конустың әр бөлігінде әсерін сезінеміз". 11 ғасырда Птолемейдің еңбектерімен таныс болған Ибн әл-Хайтам, айналатын қызылбаудың үстіндегі түрлі түсті сызықтардың әр түрлі түс ретінде емес, сызықтардың барлық түстерінен құралған жаңа түс ретінде көрінетінін сипаттады. Ол көздің түсті ажырату үшін белгілі бір уақыт қажет екенін түйіндеді. Әл-Хайтам сондай-ақ, қызылбау өте жылдам айналғанда қозғалмайтын сияқты көрінетінін атап өтті, "өйткені оның ешбір нүктесі көзге көрінетін уақыт ішінде бір орында тұрақтамайды". Ибн әл-Хайтамнан кейін Фахр әл-Дин әл-Рази (1209 жылы қайтыс болған) айналатын дискі тәжірибесін жүргізіп, оның алдыңғылары сияқты, бұл оптикалық иллюзия екенін қорытындылады. Алайда, астроном-математик Насир әл-Дин әл-Түси әл-Разидің мәтінін сипаттап, мүлдем басқа тұжырымға келді. Түси, түс сезімдерін жанға жеткізетін ортақ сезім мүшесін енгізді. Түстер тым жылдам өзгергенде, бұл мүше тек аралас түсті ғана жеткізе алады. Түсидің шәкірттерінің бірі – Құтб әл-Дин әл-Ширази (1311 жылы қайтыс болған), шәкірті Камал әл-Дин әл-Фарисимен бірге тәжірибеде байқалатын түстерді түсіндіруге тырысты.

Ньютонның негізгі түстері

1672 жылдың 16 ақпанында (1671 жылдың 6 ақпаны, ескі стиль бойынша) Ньютон 1666 жылдан бері жүргізіп келген шыны призмалар арқылы жарықтың сынға ұшырауына қатысты тәжірибелері туралы Корольдік қоғамның «Философиялық мәмілелер» журналына мақала жіберді. Ол жарықтың бөлек шыққан сәулелерінің басқа сәулелермен араласпаса, одан әрі сынға ұшырату арқылы, не шағылыстыру арқылы, не басқа жолдармен өзгермейтінін тұжырымдады. Осылайша ол жеті негізгі түсті тапты: қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, «күлгін-қою қызғылт» және индиго. Призмадан түсті сәулелерді араластырғанда, ол «ең таңғажайып және керемет қоспаның ақ түс екенін» анықтады, бұл барлық негізгі түстердің «жеткілікті пропорцияда араласуын» қажет етеді. Роберт Гуктің жарық туралы жаңа теориясын сынағаннан кейін Ньютон «Философиялық мәмілелерде» күн сәулесінің әртүрлі түсті сәулелерден тұратынын дәлелдейтін қосымша тәжірибелерді жариялады. Ол призманың артында орналасқан айналмалы дөңгелектің тістері жарықтың бір бөлігін қалай тосып, дөңгелек баяу айналғанда барлық түстердің бірінен соң бірі проекцияланатынын, ал дөңгелек өте жылдам айналғанда барлық түстердің ақ түске араласатынын сипаттады. Сондай-ақ, көп түсті денелерден шағылысқан жарық сәулелері көптеген сәулелердің жоғалуынан әлсірейтінін және олардың қоспасы таза ақ емес, сұр немесе «ластанған» түс беретінін атап өтті. Мұны шаңнан көруге болады, жақыннан қарағанда оның көптеген түсті бөлшектерден тұратыны байқалады, немесе бірнеше бояу түстерін араластырғанда. Ол балалардың айналмалы ойыншығының бірнеше түске боялып, қамшымен жылдам айналдырылғанда «ластанған» түс беретінін де айтты. Күн сәулесін негізгі түстерге бөлу және оларды ақ түске қайта араластыру туралы қорытындыларын ұсынғаннан кейін Ньютон өзінің «Оптика» (1704) кітабында осы түстер арасындағы қатынастарды көрсету үшін түстер шеңберін ұсынды. Көптеген қазіргі дереккөздер Исаак Ньютонның өзі ақ жарықтың негізгі түстердің қосындысы екенін көрсету үшін түсті секторлары бар айналмалы дискіні қолданғанын мәлімдейді. Алайда, олар ешқандай тарихи дереккөздерге сілтеме жасамайды. Жозеф Платоның сөзіне сәйкес, Ньютонның жеті негізгі түсі бар айналмалы дискінің (кемшіліктері бар) ақ түсті қалай көрсететінін алғаш рет 1762 жылы Питер ван Мусшенбрук сипаттады.