Sú všetky farby, ktoré vidíme, vo viditeľnom svetle?

Každá farba dúhy predstavuje svoju vlastnú vlnovú dĺžku, ktorá je zahrnutá v spektrum viditeľného svetla.

Spektrum viditeľného svetla je veľmi malá časť širokého spektra elektromagnetických vĺn. Najdlhšia vlnová dĺžka viditeľného svetla je 700 nanometrov, čo mu dáva červenú farbu, zatiaľ čo najkratšia je 400 nanometrov, čo mu dáva dojem fialovej alebo fialovej farby.

Mimo rozsahu 400 - 700 nanometrov je ľudské oko neschopné ho vidieť; napríklad infračervené lúče s rozsahom vlnových dĺžok od 700 nanometrov do 1 milimetra.

Dúha sa objaví, keď sa biele svetlo slnka láme kvapkami vody, ktoré ohýbajú rôzne druhy svetla na základe ich vlnových dĺžok. Slnečné svetlo, ktoré vyzerá pre naše oči biele, sa rozkladá na iné farby.

V našich očiach sú odtlačky rôznych farieb, ako je červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigo a fialová.

V našich očiach sú odtlačky rôznych farieb, ako je červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigo a fialová.

Tento jav sa označuje ako disperzia svetlo, a to rozklad polychromatického svetla (zloženého z rôznych farieb) na základné monochromatické svetlá. Tento jav možno okrem dúh pozorovať aj na hranoloch alebo mriežkach, ktoré sú vystavené zdroju bieleho svetla. Newton pomocou hranola rozptýlil biele svetlo zo slnka.

Farby v dúhe sa označujú ako spektrálne farby, monochromatické farby alebo farby čistý. Nazýva sa to spektrálne, pretože tieto farby sa objavujú v spektre elektromagnetických vĺn a predstavujú ich vlastné vlnové dĺžky. Nazýva sa monochromatická alebo čistá, pretože tieto farby nie sú výsledkom kombinácie iných farieb.

Ak existujú čisté farby, existujú aj nečisté farby?

Okrem spektrálnych alebo čistých farieb môžu ľudia vidieť aj iné farby, ktoré určite nie sú spektrálne alebo nečisté. Táto farba sa nazýva farba nes spektrálne alebo zmiešané farby, ktoré nie sú v spektre elektromagnetických vĺn.

Nespektrálne farby sú zložené z monochromatických farieb a nepredstavujú konkrétne vlnové dĺžky viditeľného svetla. Aj keď nie sú v spektre, stále pôsobia na oči určitým farebným dojmom rovnako ako spektrálne farby. Nespektrálna fialová farba bude vyzerať rovnako ako spektrálna fialová farba, rovnako ako každá iná.

Existuje niekoľko nespektrálnych farieb, aka nie je v spektre

Napríklad, keď cítime, že na obrazovke monitora vidíme žltú farbu smartphone nás, v skutočnosti neexistuje žiadna čisto žltá farba s vlnovou dĺžkou 570 nanometrov do našich očí.

Na obrazovke vychádzajú zelené a červené farby, ktoré sa spolu rozsvietia a vytvoria žltý dojem v našich mozgoch. Žltá, ktorú vidíme na elektronických zariadeniach, nie je rovnaká ako žltá vo viditeľnom svetle.

Ak sa pozorne pozrieme na našu televíznu lištu, uvidíte, že krátke čiary v červenej, zelenej a modrej sú usporiadané opakovane.

Keď monitor zobrazí bielu farbu, uvidíme tri pruhy farebného svetla rovnako jasné; naopak, keď je naša televízia vypnutá, tri farby sú úplne osvetlené a pôsobia čiernym dojmom. Keď si myslíme, že vidíme žltú farbu, ukáže sa, že červená a zelená čiara svietia jasnejšie ako modré pruhy.

Prečo by sa mala používať červená, zelená a modrá?

Dôvod spočíva v štruktúre svetelných receptorov na sietnici našich očí. V ľudskej sietnici existujú dva typy svetelných receptorov, a to tyčinky a kužele.

Kónické bunky fungujú ako receptory za svetelných podmienok a sú citlivé na farbu, zatiaľ čo tyčinkové bunky ako receptory svetla, keď sú veci slabé a reagujú oveľa pomalšie, ale sú citlivejšie na svetlo.

Farebné videnie v našich očiach je „zodpovedná“ kužeľová bunka v počte asi 4,5 milióna. Existujú tri typy kužeľov:

1. Krátky (S), najcitlivejší na svetlo s vlnovou dĺžkou približne 420 - 440 nanometrov, je označený modrou farbou.
2. Médium (M) s vrcholmi okolo 534 - 545 nanometrov je identifikované zelenou farbou.
3. Dĺžka (L), asi 564-580 nanometrov, je označená červenou farbou.

Každý typ bunky je schopný reagovať na širokú škálu vlnových dĺžok viditeľného svetla, aj keď má vyššiu citlivosť na určité vlnové dĺžky.

Táto úroveň citlivosti je tiež odlišná pre každého človeka, čo znamená, že každý človek cíti farby odlišne od ostatných.

Grafické znázornenie citlivosti troch typov buniek:

Čo znamená tento graf úrovní citlivosti? Predpokladajme, že do oka vnikne vlna čistého žltého svetla s vlnovou dĺžkou 570 nanometrov, ktorá dopadne na receptory troch typov kužeľových buniek.

Odpoveď každého typu bunky môžeme zistiť prečítaním grafu. Na vlnovej dĺžke 570 nanometrov vykazujú bunky typu L maximálnu odozvu nasledovanú bunkami typu M, zatiaľ čo typ S je nulový. Iba bunky typu L a M reagujú na žlté svetlo 570 nanometrov.

Poznaním odozvy každého typu bunky kužeľa môžeme vytvoriť imitáciu monochromatickej farby. Je potrebné stimulovať tri typy buniek tak, aby reagovali, akoby existovala čistá farba.

Na vytvorenie žltého dojmu potrebujeme iba monochromatický svetelný zdroj zelenej a červenej farby s intenzitou, ktorú je možné zistiť z grafu citlivosti. Je však tiež potrebné poznamenať, že toto porovnanie nie je platné alebo rigidné. Na vytváranie nových farieb sa používa celá škála farebných štandardov. Napríklad, ak sa pozrieme na farebný štandard RGB, v žltej farbe je pomer červeno-zeleno-modrej farby 255: 255: 0.

Pri správnom pomere alebo podľa stavu očí človeka nie je možné rozlíšiť čistú monochromatickú farbu od zmiešaných farieb.

Ako potom môžeme zistiť, ktoré farby sú čisté a ktoré sú zmiešané? Je to jednoduché, stačí nasmerovať farebné lúče na hranol, ako to bolo v experimente, ktorý Newton urobil so slnečným žiarením. Čisté farby sa môžu iba ohýbať, zatiaľ čo pri nesspektrálnych farbách dôjde k disperzii, ktorá oddeľuje lúče, z ktorých sa skladá.

Tento článok je príspevkom autora. Pripojením sa ku komunite Saintif môžete tiež písať svoje vlastné písané texty

Zdroje čítania:

• Úvod do teórie farieb. John W. Shipman. //infohost.nmt.edu/tcc/help/pubs/colortheory/colortheory.pdf
• Prednáška 26: Farba a svetlo. Robert Collins. //www.cse.psu.edu/~rtc12/CSE486/lecture26_6pp.pdf
• Prednáška 17: Farebné. Matthew Schwartz. //users.physics.harvard.edu/~schwartz/15cFiles/Lecture17-Color.pdf