نورها و رنگها
گوته فیلسوف آلمانی گفت استک «بین رنگها و نور رابطه بسیار دقیقی وجود دارد».
مسلما پدیده های رنگ و نور را نمی توان بدون استفاده از حس بینایی در کرد. همین مسئله ابهاماتی نظیر موارد زیر را بوجود آورده است :
شاگردان زن می پرسند: آیا رنگ سرخ درون شقایق است؟
یک فیزیکدان سوال کرد که: آیا پدیده رنگ، حاصل بازتاب نور است؟
فیزیولوژیست ها می گونید: رنگهای تنها بر اثر تخریب بیوشیمیایی بعضی سلولها در عمق چشم درک می شوند.
یک فیلسوف ودا در وجود رنگ صورتی شک کرده و مکی گوید:
آیا رنگ،صرفا یک تصور ذهنی ما نست؟
و سرانجام، یک هنرمند نقاش اختلافاتی را در رنگها می بیند که یک روانشناس آن را ذاتی می داند.
فیزیکدان معروف، اسحاق نیوتن (1727 – 1643) با تجزیه نور خورشید به کمک یک منشور شفاف ثابت کرد که نور سفید خورشید در اقع از نورهای رنگی با طول موجهای متفاوت تشکیل شده است. نیوتن توانست از این طریق، 7 رنگ اصلی را که با ترتیب غیرقابل تغییر در کنار هم قرار دارند تشخیص می دهد.
رنگهای دارای طول موج کوتاه (بنفش ، نیلی ، آبی) شدیدتر از رنگهای دارای طول موج بلند انکسار پیدا می کنند و متقابلا شعاعهایی که در بالا قرار گرفته اند، بهتر از اشعه پایین منعکس می شوند.
عمل عکس این تجزیه نیز امکان پذیر است، یعنی می توان با ترکیب همان رنگها نور سفید را بدست آورد. اگر شما با فرفره ای که با رنگهای رنگین کمان رنگ شده بازی کرده باشید، می دانید ک در سرعت زیاد، رنگ فرفره سفید بنظر می رسد.
در فیزیک مدنر، رنگها فقط بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد که طول موج‌آنها را براساس واحد انگستروم محاسبه می کنند.
ترکیب رنگها
رنگهای اولیه:
سرخ
سبز
بنفش
رنگهای ثانوی:
زرد: سبز + بنفش
لاکی روشن: بنفش + سرخ
رنگهای ثالث:
لیموئی 5/1 سبز سرخ
-فیروزه ای: 5/1 سبز + بنفش
نیلی : 5/1 بنفش + سرخ + سبز
شنگرفی : 1سرخ + بنفش + سبز
طیف الکترومغناطیس
جدولهای بعدی چگونگی قرارگرفتن رنگها را با طول موجهای متفاوت در طیف الکترومغناطیسی نشان یدهد: اندازه امواج از کوتاهترین فرکانسها شناخته شده (که همان اشعه کیهانی است) آغاز شده و به طول موجهای که توسط ایستگاههای رادیو و امواج الکتریکی که بوسیله ژانراتورها تولید می شوند ختم می گردد. طیف نورمرئی تنها بخش کوچکی از این طیف الکترومغناطیس کلی را دربر می گیرد.
واحد اندازه گیری، در فیزیک نور بکار می رود و خاص اندازه گیری مقادیر بسیار کم است. هر آنگستروم برابر با یک میلیونیم متر می باشد.
نور خورشید بخش مهمی از طیف مرئی را اشغال کرده که در ان رنگها آبی و سبز درمرکز قرار دارند. ماراء بنفش آخرین حد طیف نوری خورشید است که در مرز 3000 آنگستروم به دلیل مقاوم بودن اتمسفر زمین متوقف می‌شود.
نوری که از یک لامپ معمولی متصاعد می شود، عملا اشعه ماوراء بنفشس در خود ندارد ولی مقدار زیادی امواج مادوم قرمز با آن همراه است.
که ازنظر چشمهای ما نامرئی بود و تنها از طریق متصاد کردن حرارتی که همراه آن است، قابل تشخیص می باشد. متقابلا لامپهای فلورسنت، از خودطول موجی متصاد می سازد که متعلق به ماوراء بنفش است. این لامپ بوسیله ترکیب بخار جیوه و یک گاز کمیاب یعنی آرگون از خود نور می می دهد. بخاطر داشته باشید که در میان لامپهای مصنوعی، لامپهای حرارتی از خود امواج مادون قرمز و نورمرئی را متصاد می کنند که آخرین حد آن نور آبی است. متقابلا لامپ فلورسنت اشعه ماوراء بنفش و بسیاری از نورهای مرئی را تولید می کند.
همانگونه که دیدید، ماوراء بنفش و مادون قرز از دو سو طیف نور مرئی را احاطه کرده اند. همچنین تدذکر می‌شود که امروزه علم تاثیر شدید این دو نوع اشعه را بر بدن انسان شناخته و دربرخی سیستمهای مدرن درمانی از اشعه ایکس و امواج رادیویی استفاده می کنند.
در میان رنگها، سه تای آنها یعنی آبی. زد و قرمز رنگهای اساسی نایده می شوند زیرا سایر رنگها مکمل همچون بنفش، سبز و پرتقالی از ترکیب این سه رنگ بدست می آید. آخرین رنگ یعنی نیلی، رنگی میانی نامیده می‌شود.
براساس برخی اندازه گیریها، چشم انسان قادر است تابیش از 7000 رنگ مختلف را تشخیص دهد. اما ساده ترین ترکیبها که همه آنها را می شناسد، عبارتند از:
سفید + سیاه = خاکستری
قرمز + سیاه = خاکستری
سفید + قرمز = صورتی
قرمز + بنفش = ار غوانی
و غیره
دریافت رنگها
دریافت رنگها به سه عامل بستگی دارد:
مشخصات طیفی منبع نورانی که سطحی را روشن کرده است.
مشخصات طیفی انتقال یا تاب نور بوسیله آن سطح.
توانایی بیننده در تشخیص نور و تبدیل آن، به چیزی که ما بعنوان رنگ از آیاد می کنیم. مثلا خیلی خوب می دانی رنگ جسمی که به چشم ما می رسد تابعی است از منبع نورانی کگه آنرا روشن ساخته است. برهمین اساس، خیلی وقتها اتفاق می افد که برای دیدن رنگ واقعی یک لباس، مجبور می شویم آنرا آنرا خارج از مغازه و در روشنائی طبیعی ببینیم. چرا که نورپردازی ویترین مغازه‌ها باعث می‌شود که نتوانیم رنگ حقیقی یک لباس را تشخیص دهیم.
در 20 سال گذشته تلاشهای بسیار زیادی صورت گرفته تا مکانیزم دریافت رنگ در انسان را شناسائی کنند. بیشتر این آزمایشها روی سیستم «عصبی – فیزیولوژی» حیواناتی انجا شده است که از نظرحس بنیائی به انسان شبیه هستند.
دیدن رنگ در سیستم بینایی ما ( چشم – اعصاب – مغز) بصورت پردزاش اطلاعات، و در طی مراحل مختلفی انجام می‌شود. به محض دریافت ورودی به سیستم بینایی، یک سیری اتفاقات عصبی رخ می دهد که در نهایت منتهی به دریافت رنگ در مغز می‌گردد. این ورودی، انرژی است که بصورت نور به چشم ما می رسد و سیستم بینایی ما به گونه ای طراحی شده است که می تواند تغییرات کمی و توزیع انرژی را شناسائی کند. در اولین مرحله پردازش، سلولهای دریافت کننده در شبکه چشم با حضور طول موجهای نامناسب (قابل تشخیص) پاسخ می دهند و وجود در دونوع از این سلولها در چشم انسان به اثبات رسیده است: سلولهای استوانه ای (ROD) و سلولهای مخروطی (CONE) هر دو دسته سلولهای مذکور، در شبکه؛ در ته چشم قرار گرفته اند سلولهای استوانه ای در نوع قوی غیر فعال و تنها در نورهای ضعیف فعال می شوند. این سلولها درفرایند دریافت رنگی نقشی ندارند. سلولهای مخروطی در نورهای با سطوح درخشندگی بالا، فعال می شوند و دریافت تمام طیف رنگی را به عهده دارند؛ از جمله سیاه و سفید و خاکستری ها. با ارزیابی دقیق و حساسیت هر یک از سلولها مخروطی سه نوع از آنها شناسایی شده است. تفاوت این سه نوع، براساس رنگدانه‌هائی است که در آنها وجود دارد که عبارتند از قرمز، سبز و آبی.
در دومین مرحله پردازش به جریانهای عصبی تولید شده به وسیله این سه دسته از سلولهای مخروطی از طریق عصبی به لایه دیگر از شبکه موسوم به سلولهای گانگلیون انتقال پیدا می کند. سپس این جریانها به چهار نوع پیام رنگی شامل قرمز – سبز. زرد – آبی و دو نوع پیام غیررنگی شامل سیاه – سفید تبدیل می شوند و این پیامها هستند که طریق اعصاب به مغز برده می شوند.
سومین مرحله پردازش در منطقه ای از مغز که در آن، انتهای اعصاب شبکیه به اعصاب جدید بینیای می رسند صورت می گیرد. در اینجا جریانهای قبل از انتقال به لایه «کورتکس بینایی» دسته بندی می شوند. متأسفانه اطلاعات ما در این مرحله ناقص است.
دید رنگ ها
تئوریهای متعددی برای توجیه پدیده رنگ ها پیشنهاد شده اند اما اساس کلیه این است که چشم انسان می تواند تقریبا کلیه رنگ های مختلف را هنگام مخلوط کردن نورهای خالص (monochromatic) قرمز، سبز و آبی به نسبتهای مناسب تشخیص دهد. نخستین تئوری مهم دید رنگ ها تئوری یانگ (yountg) بود که بعدها بوسیله هلمولتز تکمیل شد و پایه تجربی بیشتری پیدا کرد. لذا این تئوری موسوم به تئوری یانگ – هلمولتز است. برطبق این تئوری سه نوع مختلف مخروط وجود دارد که هر یک از آنها بطور حداکثر به یک رنگ مختلف جواب می دهد با گذشت زمان تئوری یانگ – هلموتز تکمیل شده و جزئیات بیشتری در مورد آن بدست آمده است. این تئوری امروزه بطورعموم بعنوان مکانیسم دید رنگ ها مورد قبول قرارگرفته است.