color el
Created Δευτέρα 01 Ιουνίου 2026
Το χρώμα είναι η ιδιότητα της οπτικής αντίληψης που αντιστοιχεί, στους ανθρώπους, στις κατηγορίες που ονομάζονται κόκκινο, μπλε, κίτρινο κ.ο.κ.
Το χρώμα προκύπτει από το φάσμα του φωτός (δηλαδή από την κατανομή της φωτεινής ενέργειας ως προς το μήκος κύματος) καθώς αυτό αλληλεπιδρά μέσα στο μάτι με τις φασματικές ευαισθησίες των φωτοϋποδοχέων.
Οι χρωματικές κατηγορίες και οι φυσικές προδιαγραφές των χρωμάτων συνδέονται επίσης με αντικείμενα ή υλικά βάσει των φυσικών τους ιδιοτήτων, όπως τα φάσματα απορρόφησης, ανάκλασης ή εκπομπής φωτός.
Με τον ορισμό ενός χρωματικού χώρου (color space), τα χρώματα μπορούν να προσδιοριστούν αριθμητικά μέσω των συντεταγμένων τους.
[https://en.wikipedia.org/wiki/Color]
Το χρώμα είναι η όψη των πραγμάτων που προκαλείται από τις διαφορετικές ποιότητες του φωτός που ανακλώνται ή εκπέμπονται από αυτά.
Για να δεις χρώμα, πρέπει να υπάρχει φως. Όταν το φως πέφτει πάνω σε ένα αντικείμενο, ορισμένα χρώματα αναπηδούν από αυτό, ενώ άλλα απορροφώνται. Τα μάτια μας βλέπουν μόνο τα χρώματα που αναπηδούν ή ανακλώνται.
Οι ακτίνες του ήλιου περιέχουν όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου αναμεμειγμένα μεταξύ τους. Αυτό το μείγμα είναι γνωστό ως λευκό φως. Όταν το λευκό φως προσπίπτει σε μια λευκή κηρομπογιά ή στο λευκό περίβλημα ενός μαρκαδόρου, αυτό φαίνεται λευκό σε εμάς επειδή δεν απορροφά κανένα χρώμα και ανακλά όλα τα χρώματα εξίσου. Ένα μαύρο καπάκι κηρομπογιάς ή μαρκαδόρου απορροφά όλα τα χρώματα εξίσου και δεν ανακλά κανένα, γι’ αυτό και μας φαίνεται μαύρο. Ενώ οι καλλιτέχνες θεωρούν το μαύρο χρώμα, οι επιστήμονες δεν το θεωρούν, επειδή το μαύρο είναι η απουσία κάθε χρώματος.
Ορατό φως
Όλες οι φωτεινές ακτίνες περιέχουν χρώμα. Το φως αποτελείται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Τα κύματα αυτά εξαπλώνονται από κάθε πηγή φωτός, όπως ο ήλιος. Τα φωτεινά κύματα ταξιδεύουν με τεράστια ταχύτητα (186.000 μίλια ή 300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο). Τα διαφορετικά χρώματα έχουν διαφορετικά μήκη κύματος, δηλαδή διαφορετική απόσταση μεταξύ αντίστοιχων σημείων δύο κυμάτων. Το μεγαλύτερο μήκος κύματος φωτός που μπορεί να δει ο άνθρωπος είναι το κόκκινο. Το μικρότερο είναι το ιώδες. Η υπεριώδης ακτινοβολία έχει ακόμη μικρότερο μήκος κύματος, αλλά οι άνθρωποι δεν μπορούν να τη δουν. Ορισμένα πουλιά και μέλισσες μπορούν να δουν το υπεριώδες φως. Η υπέρυθρη ακτινοβολία έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος από το κόκκινο φως· οι άνθρωποι δεν μπορούν να τη δουν, αλλά μπορούν να αισθανθούν τη θερμότητα που παράγει.
[https://www.crayola.com/for-educators/resources-landing/articles/color-what-is-color.aspx]
Stephen Westland, Καθηγητής Επιστήμης του Χρώματος στο Πανεπιστήμιο του Leeds Απάντηση στις 30 Ιουνίου 2018
Υπήρξαν ήδη μερικές καλές απαντήσεις που συζητούν τη σχέση ανάμεσα στα μήκη κύματος του φωτός που απορροφώνται και στο χρώμα που γίνεται αντιληπτό. Τι είναι όμως αυτό που κάνει μια χρωστική ουσία να απορροφά κατά προτίμηση το ένα ή το άλλο μήκος κύματος;
Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους τα υλικά αποκτούν χρώμα. Ο συνηθέστερος όμως είναι ότι τα μόρια απορροφούν ορισμένα μήκη κύματος του φωτός. Μια χρωστική ουσία που απορροφά στην περιοχή του κόκκινου, για παράδειγμα, θα φαίνεται κυανή.
Η χημική δομή του μορίου σχετίζεται με τα μήκη κύματος που απορροφώνται. Αυτό είναι κάπως περίπλοκο, αλλά, για παράδειγμα, η ύπαρξη εκτενέστερων συζυγιακών διπλών δεσμών (conjugated double bonds) σε ένα μόριο θα έχει ως αποτέλεσμα την απορρόφηση διαφορετικών μηκών κύματος φωτός.
Σε όλη τη διάρκεια της ιστορίας έχουν διατυπωθεί πολλές θεωρίες που επιχείρησαν να εξηγήσουν τι είναι το χρώμα. Οι πρώιμες θεωρίες του Αριστοτέλη βασίζονταν στην ιδέα ότι όλα τα χρώματα προέρχονται από το λευκό και το μαύρο και ότι συνδέονται με τα «τέσσερα στοιχεία». Ωστόσο, η πρώτη θεωρία που έθεσε τα θεμέλια της σύγχρονης οπτικής διατυπώθηκε από τον Isaac Newton το 1666.
Διάσπαση του λευκού φωτός
Ο Νεύτων πέρασε μια στενή δέσμη ηλιακού φωτός μέσα από ένα πρίσμα τοποθετημένο σε ένα σκοτεινό δωμάτιο. Παρότι το ηλιακό φως φαινόταν λευκό, καθώς διέσχιζε το πρίσμα διασπώταν σε όλα τα συστατικά του φάσματος (κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί (indigo) και ιώδες (violet)), τα οποία μπορούσαν να παρατηρηθούν πάνω στη λευκή οθόνη που βρισκόταν πίσω από αυτό.
Οι άνθρωποι είχαν ήδη παρατηρήσει ότι το φως που διέρχεται μέσα από ένα πρίσμα παράγει ένα φάσμα που μοιάζει με ουράνιο τόξο. Τα πειράματα του Νεύτωνα, όμως, ήταν τα πρώτα που έδειξαν ότι τα διαφορετικά χρώματα εκτρέπονται κατά διαφορετικές γωνίες μέσα στο πρίσμα. Αφού απέδειξε ότι όλα τα χρώματα που βλέπουμε αποτελούν μέρη του λευκού φωτός, ο Νεύτων πέρασε το φως μέσα από ένα δεύτερο πρίσμα. Εκεί, όλα τα ορατά χρώματα συνενώθηκαν ξανά και παρήγαγαν λευκό φως.
Η πηγή του χρώματος
Η ικανότητά μας να βλέπουμε χρώματα σχετίζεται με την αλληλεπίδραση του φωτός με το έγχρωμο αντικείμενο. Το χρώμα ενός αντικειμένου γίνεται αντιληπτό επειδή το αντικείμενο ανακλά, απορροφά και μεταδίδει ένα ή περισσότερα από τα χρώματα που συνθέτουν το λευκό φως.
Η ατελείωτη ποικιλία των χρωμάτων προκαλείται από τη συσχέτιση τριών στοιχείων: του φωτός, που αποτελεί την πηγή του χρώματος· του υλικού και του τρόπου με τον οποίο ανταποκρίνεται στο χρώμα· και του οφθαλμού, ο οποίος αντιλαμβάνεται το χρώμα.
Πρωτογενή ή προσθετικά χρώματα
Υπάρχουν δύο κύρια πρότυπα για τη χρήση και την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ διαφορετικών χρωμάτων. Το πρώτο βασίζεται σε τρία πρωτογενή χρώματα: το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε.
Τα χρώματα που παράγονται από τον συνδυασμό μπλε, πράσινου και κόκκινου φωτός ονομάζονται προσθετικά χρώματα (additive colors). Δημιουργούνται με την πρόσθεση διαφορετικών εντάσεων και συνδυασμών αυτών των τριών συστατικών χρωμάτων.
Το δεύτερο πρότυπο χρησιμοποιεί τα «πρωτογενή χρώματα των χρωστικών» — το κυανό, το ματζέντα και το κίτρινο — τα οποία επίσης μπορούν να αναμειχθούν για να παραχθούν νέα χρώματα.
Χρωστικές ουσίες
Οι χρωστικές ουσίες (pigments) είναι έντονα χρωματισμένα υλικά που μεταβάλλουν το χρώμα του ανακλώμενου ή του διερχόμενου φωτός απορροφώντας ένα χαρακτηριστικό χρώμα του φωτός.
Οι χρωστικές ουσίες απαντώνται σε ορισμένα είδη χρωμάτων βαφής και μελανιών. Οι διαφορές στις χαρακτηριστικές ιδιότητες απορρόφησης και σκέδασης του φωτός μεταξύ διαφορετικών χρωστικών ουσιών είναι ο λόγος για τον οποίο αυτές διατίθενται σε τόσο μεγάλη ποικιλία χρωμάτων.
[https://www.azooptics.com/Article.aspx?ArticleID=25]
Τι είναι το χρώμα;
Μέρος της Φυσικής – Κύματα
- Το φως που βλέπουμε αποτελείται από πολλά διαφορετικά χρώματα.
- Υπάρχουν τρία πρωτογενή χρώματα: το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Αυτά μπορούν να συνδυαστούν με διαφορετικούς τρόπους ώστε να δημιουργήσουν κάθε άλλο χρώμα.
- Το χρώμα ενός αντικειμένου καθορίζεται από το μήκος κύματος του φωτός που αυτό ανακλά.
Τι είναι το φως και το χρώμα;
Το λευκό φως από τον Ήλιο είναι ένα μείγμα χρωμάτων, καθένα από τα οποία έχει διαφορετική συχνότητα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πρίσμα για να διαχωρίσετε (ή να διασπείρετε) το λευκό φως σε ένα φάσμα χρωμάτων: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί και ιώδες. Ο όρος «διασπορά» σημαίνει ότι τα χρώματα διαχωρίζονται μεταξύ τους.
Αντιλαμβανόμαστε τις υψηλότερες συχνότητες του φωτός ως μπλε ή ιώδες, ενώ τις χαμηλότερες συχνότητες ως κόκκινο και πορτοκαλί. Το πράσινο φως βρίσκεται στο μέσο του φάσματος.
Τα μάτια και το χρώμα
Μοντέλο χρώματος RGB που δείχνει τα χρώματα κόκκινο, πράσινο και μπλε
Τα μάτια μας ανιχνεύουν μόνο τρία χρώματα: το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Συνδυάζοντάς τα μπορούμε να αντιληφθούμε πολλά διαφορετικά χρώματα.
Τα μάτια μας ανιχνεύουν μόνο τρία χρώματα: το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Συνδυάζοντάς τα όμως, μπορούμε να αντιληφθούμε πολλά διαφορετικά χρώματα.
Αναμειγνύοντας, για παράδειγμα, κόκκινο και πράσινο φως, μπορούμε να δούμε κίτρινο. Αν αναμειχθούν και τα τρία μαζί, βλέπουμε λευκό φως.
Τα αντικείμενα απορροφούν και ανακλούν το φως με διαφορετικό τρόπο. Ένα λεμόνι ανακλά το κίτρινο φως· όλα τα άλλα χρώματα απορροφώνται και επομένως δεν γίνονται αντιληπτά από τα μάτια μας.
[https://www.bbc.co.uk/bitesize/topics/zw982hv/articles/z7rtng8]
Αντιλαμβανόμαστε το χρώμα ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του φωτός με τα μάτια μας· οι ιδιότητες των φυσικών αντικειμένων μπορούν να μεταβάλουν τον τρόπο με τον οποίο αυτά απορροφούν, ανακλούν και εκπέμπουν φως, αλλάζοντας έτσι τον τρόπο με τον οποίο τα βλέπουμε.
Το χρώμα βρίσκεται παντού — συμπεριλαμβανομένης της χημείας. Μια χημική ουσία αποκτά το χρώμα της επειδή τα ηλεκτρόνια απορροφούν ενέργεια και μεταπίπτουν σε διεγερμένη κατάσταση. Αυτή η διέγερση απορροφά ορισμένα μήκη κύματος του φωτός· εκείνο που βλέπουμε εμείς είναι το συμπληρωματικό χρώμα των μηκών κύματος που έχουν απορροφηθεί.
[https://www.elsevier.com/connect/how-chemistry-colors-our-world]
Κατανόηση του μαύρου και του λευκού ως χρωμάτων.
Τι είναι το χρώμα;
Όταν πρόκειται για γραφιστικό σχεδιασμό, η κατανόηση του χρώματος και του τρόπου με τον οποίο αυτό λειτουργεί σε συνδυασμό με τη σκιά είναι σημαντική. Επιστημονικά, το χρώμα είναι μια έκφραση του φωτός. Ορισμένα υλικά απορροφούν και ανακλούν συγκεκριμένα μήκη κύματος του ορατού φωτός, με αποτέλεσμα τα αντικείμενα να αποκτούν ένα συγκεκριμένο χρώμα για το ανθρώπινο μάτι. Ένα μπλε λουλούδι ανακλά και διαχέει το μπλε φως προς εμάς, ενώ απορροφά όλα τα άλλα μήκη κύματος του φωτός, έτσι ώστε αυτό που βλέπουμε να είναι το μπλε χρώμα. Όταν σχεδόν όλο το φως ανακλάται, βλέπεις λευκό. Όταν δεν ανακλάται καθόλου φως, βλέπεις μαύρο.
Είναι το μαύρο χρώμα; Είναι το λευκό χρώμα;
Όπως θα δείξει κάθε ουράνιο τόξο, το μαύρο δεν βρίσκεται στο ορατό φάσμα των χρωμάτων. Όλα τα άλλα χρώματα είναι ανακλάσεις του φωτός, εκτός από το μαύρο. Το μαύρο είναι η απουσία φωτός. Σε αντίθεση με το λευκό και τις άλλες αποχρώσεις, το καθαρό μαύρο μπορεί να υπάρξει στη φύση χωρίς καθόλου φως.
Κάποιοι θεωρούν το λευκό ως χρώμα, επειδή το λευκό φως περιλαμβάνει όλες τις αποχρώσεις του ορατού φάσματος. Και πολλοί θεωρούν το μαύρο ως χρώμα, επειδή το δημιουργούμε συνδυάζοντας άλλες χρωστικές πάνω στο χαρτί. Αλλά με τεχνικούς όρους, το μαύρο και το λευκό δεν είναι χρώματα· είναι αποχρώσεις. Συμπληρώνουν τα χρώματα. «Κι όμως λειτουργούν όπως τα χρώματα. Προκαλούν συναισθήματα. Μπορούν να είναι το αγαπημένο χρώμα ενός παιδιού», λέει ο γραφίστας Jimmy Presler.
Είναι το μαύρο η απουσία χρώματος;
Στην επιστήμη, το μαύρο είναι η απουσία φωτός. Και το χρώμα είναι ένα φαινόμενο του φωτός. Όμως ένα μαύρο αντικείμενο ή μαύρες εικόνες τυπωμένες σε λευκό χαρτί δημιουργούνται από χρωστικές ουσίες, όχι από φως. Έτσι, οι καλλιτέχνες πρέπει να χρησιμοποιούν το πιο σκούρο χρώμα μπογιάς για να προσεγγίσουν το μαύρο.
Το πραγματικό μαύρο και το πραγματικό λευκό είναι σπάνια.
Αυτό που βλέπεις ως μαύρη χρωστική ή ως λευκό φως στην πραγματικότητα περιέχει διάφορα φωτεινά ή σκούρα χρώματα. Τίποτα δεν μπορεί να είναι καθαρό λευκό ή καθαρό μαύρο, εκτός από το μη φιλτραρισμένο ηλιακό φως ή τα βάθη μιας μαύρης τρύπας.
Ποια χρώματα δημιουργούν το μαύρο; Ποια χρώματα δημιουργούν το λευκό;
Ο τρόπος δημιουργίας του μαύρου ή του λευκού εξαρτάται από το αν εργάζεσαι με ένα προσθετικό μοντέλο χρώματος (βασισμένο στο φως) ή ένα αφαιρετικό μοντέλο χρώματος (βασισμένο σε μελάνι).
Τα προσθετικά χρώματα συνδυάζονται για να δημιουργήσουν λευκό
Το φως και η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δημιουργούν προσθετικό χρώμα. Σε αυτό το μοντέλο της θεωρίας χρώματος, ο συνδυασμός όλων των χρωμάτων δημιουργεί την αντίληψη του λευκού. Αυτό το μοντέλο ονομάζεται επίσης RGB, επειδή χρησιμοποιεί ως βασικά χρώματα το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε.
Το ψηφιακό χρώμα είναι προσθετικό.
Το προσθετικό χρώμα χρησιμοποιείται στον ψηφιακό σχεδιασμό, επειδή οι οθόνες των υπολογιστών παράγουν χρώματα με έγχρωμο φως. Κάθε pixel αποτελείται από τρεις μικροσκοπικές φωσφορίζουσες περιοχές, οι οποίες εκπέμπουν κόκκινο, πράσινο ή μπλε φως όταν προσκρούει πάνω τους μια δέσμη ηλεκτρονίων. Όταν εργάζεσαι ψηφιακά με χρώμα, όπως στο Adobe Photoshop ή στο Illustrator, η οθόνη συνδυάζει αυτά τα φώτα για να δημιουργήσει όλα τα χρώματα που βλέπεις. Άρα τι είναι το μαύρο στην οθόνη; Μη φωτισμένοι φωσφόροι.
Τα αφαιρετικά χρώματα συνδυάζονται για να δημιουργήσουν μαύρο
Το χρώμα των χρωστικών και των μελανιών είναι αφαιρετικό. Τα αφαιρετικά χρώματα δημιουργούνται από φως που έχει ήδη περάσει μέσα από ένα υλικό. Οι ζωγράφοι μπορούν να συνδυάσουν πολλά χρώματα ώστε να δημιουργήσουν κάτι που μοιάζει με μαύρη μπογιά. Η εκτύπωση επίσης χρησιμοποιεί αφαιρετικά χρώματα· κυανό (C), ματζέντα (M), κίτρινο (Y) και key ή μαύρο (K) είναι τα βασικά μελάνια που χρησιμοποιούνται. Γι’ αυτό τα εκτυπώσιμα αρχεία ονομάζονται αρχεία CMYK.
Πώς μπορούν οι σχεδιαστές να αξιοποιήσουν το μαύρο και το λευκό
Το λευκό και το μαύρο μπορεί να είναι τα σημαντικότερα «χρώματα» στον σχεδιασμό, καθώς είναι θεμελιώδη για την έκφραση φωτός και σκιάς. «Αν δεν φαίνεται καλό σε μαύρο και άσπρο, δεν θα φαίνεται καλό και στο χρώμα», λέει η σχεδιάστρια και εικονογράφος Tammi Heneveld.
Πρώτα, δοκίμασε να δουλέψεις σε κλίμακα του γκρι (μόνο αποχρώσεις μαύρου και λευκού), ώστε να εστιάσεις στη σκίαση και τη σύνθεση του έργου σου. Έπειτα πρόσθεσε χρώματα στο Adobe InDesign ή Photoshop ή απλώς άφησε την εικόνα ασπρόμαυρη.
«Το μαύρο και το λευκό είναι εξίσου αποτελεσματικά στο να μεταδίδουν διάθεση ή τόνο όσο και άλλα χρώματα που θεωρούνται έντονα και πολύχρωμα», λέει ο εικονογράφος Jon MacNair. «Μπορούν να είναι πολύ εντυπωσιακά γραφιστικά».
Συμβουλές για εκτύπωση μαύρου
Για να εκτυπώσεις ψηφιακή εργασία, πρώτα μετέτρεψέ την από αρχείο RGB σε CMYK. Έπειτα ρύθμισε τη φωτεινότητα της οθόνης ώστε να προσεγγίζει καλύτερα το εκτυπωμένο αποτέλεσμα. Μια ρύθμιση γύρω στο 75% φωτεινότητας θεωρείται ασφαλής επιλογή. Ή ρώτησε το τυπογραφείο για την καλύτερη ρύθμιση.
#000000 vs “πλούσιο μαύρο”
Όταν μετατρέπεις ένα αρχείο από RGB σε CMYK σε InDesign, Photoshop ή Illustrator, το καθαρό RGB μαύρο (hex code #000000) μετατρέπεται αυτόματα σε «πλούσιο μαύρο», έναν συνδυασμό 60% κυανού, 40% ματζέντα, 40% κίτρινου και 100% μαύρου. Αυτό συμβαίνει επειδή ο σωστός συνδυασμός CMYK δημιουργεί ένα πιο βαθύ μαύρο από το σκέτο μελάνι του 100% μαύρου.
Απόφυγε την τάση να ανεβάζεις όλα τα επίπεδα στο 100% στο CMYK. «Όταν τυπώνεις με όλα τα χρώματα στο μέγιστο, το αποτέλεσμα γίνεται μπερδεμένο και υπερκορεσμένο», εξηγεί ο Presler. «Και αν τυπώσεις μόνο 100% μαύρο, θα φαίνεται αδύναμο».
Σε χαρτί ή ψηφιακά, μπορείς να ανοίξεις νέους δρόμους στον σχεδιασμό κατανοώντας βαθύτερα το μαύρο και το λευκό και τη σχέση τους με τα άλλα χρώματα. Το μαύρο και το λευκό από μόνα τους μπορούν να τελειοποιήσουν τη σκίαση και το φως στο έργο σου. Δες τι μπορείς να δημιουργήσεις χρησιμοποιώντας μόνο δύο αποχρώσεις.
Are black and white colours? | Adobe
Bob Myers Απαντήθηκε 19 Νοεμβρίου 2016
Αυτό που καθορίζει το χρώμα είναι τα μάτια σου. Ή μάλλον, το συνολικό οπτικό σου σύστημα, το οποίο περιλαμβάνει τα μάτια και τα οπτικά κέντρα του εγκεφάλου. Το χρώμα είναι αυστηρά μια αντίληψη· είναι ο τρόπος με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε συγκεκριμένα μήκη κύματος (και συνδυασμούς μηκών κύματος) ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (ακριβώς τα ίδια πράγματα είναι και τα ραδιοφωνικά και τηλεοπτικά σήματα) μέσα σε ένα πολύ στενό τμήμα του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, το οποίο ονομάζουμε «ορατό φάσμα». Αυτό καλύπτει μήκη κύματος από περίπου 380 έως 760 nm περίπου, ή γύρω στα 400 έως 790 THz (ένα THz είναι ένα τρισεκατομμύριο κύκλοι ανά δευτερόλεπτο):
Άρα αυτό που κάνει ένα αντικείμενο συγκεκριμένου χρώματος είναι απλώς οι συχνότητες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπει ή ανακλά. Το χρώμα δεν έχει καμία πραγματική φυσική ύπαρξη πέρα από αυτό. Και αυτό το συγκεκριμένο εύρος, καθώς και το σύνολο των αντιλήψεων που βιώνουμε μέσα σε αυτό, ισχύει μόνο για τους ανθρώπους. Άλλα είδη βλέπουν διαφορετικά εύρη και, κατά πάσα πιθανότητα, βιώνουν διαφορετικές αντιλήψεις από εμάς.
Brian Busch, μηχανικός βαθμονόμησης χρώματος Απαντήθηκε 21 Νοεμβρίου 2016
Όταν λες «δημιουργούνται με ανάμειξη χημικών και τέτοιων», υποθέτω ότι μιλάς για τα χρώματα σε μια τυπωμένη σελίδα, π.χ. από έναν εκτυπωτή inkjet, ή έναν πίνακα ζωγραφικής ή κάτι παρόμοιο.
Σε αυτή την περίπτωση, τα χρώματα δημιουργούνται είτε από χρωστικές ουσίες (pigments) είτε από βαφές (dyes) πάνω σε ένα υπόστρωμα (το χαρτί ή τον καμβά). Αυτές οι ενώσεις («χημικά») απορροφούν ορισμένα από τα ορατά μήκη κύματος του φωτός και είτε ανακλούν, είτε σκεδάζουν, είτε μεταδίδουν τα υπόλοιπα (οι χρωστικές τείνουν να ανακλούν ή να σκεδάζουν, ενώ οι βαφές τείνουν να μεταδίδουν, αν και δεν είμαι σίγουρος αν η διάκριση είναι απολύτως απόλυτη). Υπό κανονικές συνθήκες, το χρώμα που βλέπεις εξαρτάται από τον συγκεκριμένο συνδυασμό μηκών κύματος που φτάνουν τελικά στο μάτι σου (εξαιρώ οπτικές ψευδαισθήσεις και φαινόμενα όπως το «φόρεμα άσπρο & χρυσό ή μπλε & μαύρο» του 2015). Και εδώ ο εγκέφαλος ερμηνεύει τα σήματα από το μάτι με τρόπους που μπορεί να είναι κάπως απρόβλεπτοι.
Ξεκίνα με το ορατό φάσμα του λευκού φωτός:
Τώρα, για παράδειγμα, σκέψου ένα φύλλο χαρτί με μια σταγόνα κίτρινης βαφής πάνω του. Αυτή η βαφή απορροφά μήκη κύματος από περίπου 400 nm έως περίπου 500 nm (το «μπλε» άκρο του φάσματος) και αφήνει να περάσουν τα υπόλοιπα.
(Το παρουσιάζω ως απότομο όριο, κάτι που δεν είναι ακριβές — απλώς είμαι τεμπέλης για να εφαρμόσω την πραγματική ομαλή καμπύλη. Στην πραγματικότητα, η απορρόφηση κάθε βαφής εξασθενεί σταδιακά ως προς το μήκος κύματος.)
Το υπόλοιπο φως χτυπά το χαρτί και ανακλάται πίσω μέσα από το στρώμα της βαφής και προς το μάτι σου. Το μάτι σου βλέπει τον συνδυασμό ορατών μηκών κύματος από 500–700 nm ως κίτρινο χρώμα. Αυτό το φως περιέχει μήκη κύματος που, μεμονωμένα, θα φαίνονταν ως πράσινο, κίτρινο, πορτοκαλί και κόκκινο. Αλλά στον συνδυασμό τους εμφανίζονται ως κίτρινο.
Τώρα πρόσθεσε μια σταγόνα κυανής βαφής. Η κυανή βαφή απορροφά μήκη κύματος από περίπου 590 nm έως 720 nm (το κόκκινο άκρο του φάσματος). Δεν αλλάζει τα υπόλοιπα μήκη κύματος — απλώς τα αφήνει να περάσουν. Η κίτρινη βαφή εξακολουθεί να υπάρχει και εξακολουθεί να απορροφά το μπλε άκρο του φάσματος όπως πριν. Τώρα αυτό που απομένει είναι τα μεσαία μήκη κύματος, περίπου από 500 έως 600 nm.
Αυτό περιέχει κάποια κυανά, πράσινα και κάποια κίτρινα. Σε αυτό το σημείο το αντιλαμβάνεσαι ως πράσινο. Το αν είναι πιο γαλαζοπράσινο ή πιο κιτρινοπράσινο εξαρτάται από το πόσα κυανά μήκη κύματος έχουν απομείνει και πόσα κίτρινα μήκη κύματος έχουν απομείνει.
Αναμειγνύοντας τις βαφές (ή τις χρωστικές) απλώς αφαιρείς περισσότερο από το φάσμα του φωτός, επιτρέποντας λιγότερο φως να ανακλαστεί πίσω στον παρατηρητή. Το χρώμα που βλέπεται εξαρτάται από τα μήκη κύματος που απομένουν και φτάνουν στο μάτι (και από το τι κάνει ο εγκέφαλος με αυτά τα σήματα).
Θα υπήρχε χρώμα αν δεν υπήρχαν μάτια;
Το χρώμα είναι μια αντιληπτική εμπειρία που προκύπτει από τον τρόπο με τον οποίο τα μάτια και ο εγκέφαλός μας επεξεργάζονται διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός. Άρα, αν δεν υπήρχαν μάτια για να ανιχνεύουν τα διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός, δεν θα υπήρχε χρώμα όπως το γνωρίζουμε.
Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το φυσικό φαινόμενο του φωτός και το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα που περιλαμβάνει διαφορετικά μήκη κύματος θα εξακολουθούσε να υπάρχει ακόμη κι αν δεν υπήρχαν μάτια για να το δουν. Υπό αυτή την έννοια, η δυνατότητα για χρώμα θα υπήρχε ακόμη στον φυσικό κόσμο, αλλά δεν θα γινόταν αντιληπτή ή βιώσιμη χωρίς την κατάλληλη αισθητηριακή συσκευή για την ανίχνευσή της.
Τι φως φτάνει στο μάτι;
The Visible Spectrum | Causes of Color
Το Ορατό Φάσμα
Ως άνθρωποι, η έγχρωμη όρασή μας επηρεάζει τα πάντα, από την τέχνη και την ποίησή μας μέχρι τα χρώματα με τα οποία βάφουμε τα σπίτια μας και τα ρούχα που επιλέγουμε να αγοράσουμε. Ωστόσο, σπάνια αμφισβητούμε τη μηχανική της αντίληψης των χρωμάτων μας — ή το τι μπορεί να μην μπορούμε να δούμε.
Πώς αντιλαμβανόμαστε το χρώμα;
Αντιλαμβανόμαστε το χρώμα όταν τα διαφορετικά μήκη κύματος που συνθέτουν το λευκό φως υφίστανται επιλεκτικές αλληλεπιδράσεις με την ύλη (απορρόφηση, ανάκλαση, διάθλαση, σκέδαση ή περίθλαση) κατά την πορεία τους προς τα μάτια μας, ή όταν εκπέμπεται μια μη-λευκή κατανομή φωτός.
Το ορατό φως αποτελεί απλώς ένα μικρό τμήμα του πλήρους ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, το οποίο εκτείνεται από τις κοσμικές ακτίνες στα υψηλότερα επίπεδα ενέργειας, μέσω της μεσαίας περιοχής (ακτίνες γάμμα, ακτίνες Χ, υπεριώδης ακτινοβολία, ορατό φως, υπέρυθρη ακτινοβολία και ραδιοκύματα), μέχρι τις συχνότητες επαγωγικής θέρμανσης και μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας στα χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας. Σημειώνεται ότι αυτό αφορά την ενέργεια ανά κβάντο (φωτόνιο στην περίπτωση του ορατού), αλλά όχι τη συνολική ενέργεια· η τελευταία είναι συνάρτηση της έντασης μιας δέσμης.
Το ορατό φως που αντιλαμβάνονται οι άνθρωποι είναι ένα ελάχιστο τμήμα του πλήρους ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Μπορούμε να ανιχνεύσουμε το εύρος του φάσματος φωτός από περίπου 400 νανόμετρα (ιώδες) έως περίπου 700 νανόμετρα (κόκκινο). Αντιλαμβανόμαστε αυτό το εύρος μηκών κύματος φωτός ως μια ομαλά μεταβαλλόμενη «ουράνιο τόξο» χρωμάτων, γνωστή και ως οπτικό φάσμα.
Τι συμβαίνει στο μάτι;
Το ανθρώπινο μάτι που δείχνει τον φακό και το οπτικό νεύρο.
Η θέα ενός ουράνιου τόξου μπορεί να ανεβάσει τη διάθεσή μας, και οι λεπτομέρειες ενός εξαιρετικού πίνακα μπορούν να μας συγκινήσουν μέχρι δακρύων. Ωστόσο, συχνά κινούμαστε στο σκοτάδι — ακόμη και όταν βρισκόμαστε σε οικείο περιβάλλον. Μπορεί να θεωρούμε δεδομένη την ικανότητα της όρασης, αλλά η όραση προκύπτει από την αλληλεπίδραση πολύπλοκων συστατικών.
Πώς βλέπει το μάτι μας;
Το φως από εξωτερικά αντικείμενα εισέρχεται στο μάτι μέσω της κόρης. Το ανθρώπινο μάτι διαθέτει φακό και ίριδα που λειτουργούν παρόμοια με μια κάμερα. Η οπτική του ματιού προβάλλει μια ανεστραμμένη εικόνα των αντικειμένων στην οπίσθια, εσωτερική επιφάνεια του βολβού (τον αμφιβληστροειδή). Εκεί, ένα πυκνό «χαλί» φωτοευαίσθητων φωτοϋποδοχέων μετατρέπει το φως (φωτόνια) σε ηλεκτροχημικά σήματα, τα οποία στη συνέχεια επεξεργάζονται από νευρικά κυκλώματα στον αμφιβληστροειδή και μεταδίδονται στον εγκέφαλο.
Ο αμφιβληστροειδής αποτελείται από ένα πολύ λεπτό στρώμα νευρικών κυττάρων και περιέχει δύο τύπους φωτοϋποδοχέων, ραβδία και κωνία. Στον αμφιβληστροειδή βρίσκονται επίσης γαγγλιακά κύτταρα.
Τα γαγγλιακά κύτταρα είναι ένας τύπος νευρώνα στον αμφιβληστροειδή που λαμβάνει σήματα μέσω διαφόρων ενδιάμεσων κυττάρων από τα κωνία και τα ραβδία. Είναι τα κύτταρα που μεταδίδουν τις πληροφορίες στον εγκέφαλο.
Οι αριθμοί των ραβδίων και των κωνίων διαφέρουν στην επιφάνεια του αμφιβληστροειδούς. Τα ραβδία βρίσκονται κυρίως στην περιφερειακή περιοχή και απουσιάζουν από το κέντρο της ωχράς κηλίδας (το κέντρο του αμφιβληστροειδούς). Τα κωνία βρίσκονται σε όλο τον αμφιβληστροειδή, αλλά συγκεντρώνονται στο κέντρο.
Τα ραβδία, που είναι περισσότερα από τα κωνία, είναι υπεύθυνα για την όρασή μας σε χαμηλό φωτισμό αλλά δεν λειτουργούν σε έντονο φως. Τα ραβδία ευθύνονται για τη νυχτερινή όραση αλλά δεν μπορούν να διακρίνουν χρώματα. Τα μάτια μας είναι πολύ ευαίσθητα τη νύχτα, αλλά δεν βλέπουμε καλά κατευθείαν μπροστά μας.
Τα κωνία ενεργοποιούνται σε υψηλά επίπεδα φωτισμού και μας επιτρέπουν να βλέπουμε χρώμα και λεπτομέρεια απευθείας στο κέντρο του οπτικού πεδίου. Μπορούν να προσαρμόζονται σε ευρέως μεταβαλλόμενα χρώματα και επίπεδα φωτισμού, αλλά δεν λειτουργούν καλά σε χαμηλό φως.
Η περιφερειακή μας όραση είναι πολύ καλή στην ανίχνευση κίνησης σε ευρύ φάσμα φωτισμού, αλλά είναι φτωχή σε ανάλυση εικόνας και παρέχει πολύ λίγη πληροφορία για χρώμα. Χάρη στο στρώμα του αμφιβληστροειδούς, που καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος του εσωτερικού του ματιού, το οπτικό μας σύστημα λειτουργεί σαν αισθητήρας κίνησης με σχεδόν 180 μοίρες οριζόντιας κάλυψης. Αυτή η ανίχνευση κίνησης ήταν χρήσιμη για την ανθρωπότητα επί χιλιετίες, και κάποτε λειτουργούσε ως σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης για επιτιθέμενους και για τον εντοπισμό θηραμάτων.
Τι βλέπει το μάτι μας σε διαφορετικά είδη φωτισμού; Φωτιστικά σώματα (Illuminants)
Φάσματα φωτός που ανακλώνται από ένα κομμάτι λευκού χαρτιού. Μονάδες ακτινοβολίας σε W/m²/sr/nm.
Διαφορετικοί λαμπτήρες παράγουν πολύ διαφορετικά χρώματα.
Πιθανότατα έχεις βιώσει την «ζεστασιά» ενός σαλονιού και την ψυχρότητα, για παράδειγμα, ενός ιατρείου. Αυτό που βλέπεις (και ο τρόπος που το ερμηνεύεις) συχνά εξαρτάται από την πηγή φωτός.
Διαφορετικά φωτιστικά σώματα
Αυτό που βλέπουμε εξαρτάται από το φωτιστικό σώμα. Ο πιο συνηθισμένος τύπος φωτός είναι ο τυπικός λαμπτήρας βολφραμίου (tungsten). Το φως αλογόνου και το φως κεριού είναι πολύ παρόμοια, με το αλογόνου να έχει μια ελαφρώς πιο απότομη έναρξη στην περιοχή των βραχέων κυμάτων, και το κερί να έχει μια κοίλη, σχεδόν εκθετικά αυξανόμενη καμπύλη. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα περνά μέσα από το αέριο μιας φθορίζουσας λάμπας, παράγει υπεριώδες φως, το οποίο προσπίπτει σε μια επικάλυψη φωσφόρου, προκαλώντας φθορισμό. Ένας συννεφιασμένος ουρανός δημιουργεί έναν διαφορετικό τύπο φωτός. Το φως του μπλε ουρανού έχει ένα πιο επίπεδο φάσμα σε όλα τα μήκη κύματος, ενώ το φως που προέρχεται από γκρίζα σύννεφα το μεσημέρι είναι πιο έντονο στις μεσαίες και μεγάλες περιοχές μηκών κύματος παρά στις μικρές. Οι «βουτιές» που εμφανίζονται στα 690, 730 και 760 nm είναι τυπικές για όλα τα φάσματα του ημερήσιου φωτός και πιθανότατα δείχνουν φάσματα απορρόφησης ενώσεων όπως το νερό. Ένας επιπλέον τύπος λαμπτήρα, που χρησιμοποιείται συχνά σε γραφεία, καταστήματα και για δημόσιους χώρους, είναι ο λαμπτήρας ατμών. Οι λαμπτήρες ατμών περιέχουν αέριο υπό χαμηλή πίεση, αλλά το αέριο εκπέμπει ορατό φως όταν περνά ηλεκτρικό ρεύμα. Το χρώμα του φωτός εξαρτάται από το αέριο. Οι πρώτοι ηλεκτρικοί λαμπτήρες, οι λαμπτήρες τόξου (arc lamps), αναπτύχθηκαν στις αρχές του 1800. Αργότερα τον 19ο αιώνα αναπτύχθηκαν ο λαμπτήρας πυρακτώσεως και ο λαμπτήρας ατμών. Δες τις ενότητες για τους λαμπτήρες πυρακτώσεως, τους λαμπτήρες ατμών και την χρωματική σταθερότητα για περισσότερες πληροφορίες.
Ακολουθεί μια σύνοψη των χρωμάτων που φαίνονται στο «κουτί φωτός» παραπάνω.
| Λαμπτήρας | Σκοπός | Στο κουτί φωτός παραπάνω... |
|---|---|---|
| Λαμπτήρας ημέρας | Μιμείται το φυσικό φως ημέρας | Οι χρωματιστοί τοίχοι γύρω από τη λάμπα εμφανίζονται όπως θα φαίνονταν στο φως της ημέρας. |
| Συνηθισμένος λαμπτήρας πυρακτώσεως | Κοινός οικιακός λαμπτήρας | Το νήμα εκπέμπει κιτρινωπό-λευκό φως και οι τοίχοι έχουν έντονη κίτρινη απόχρωση. |
| Λαμπτήρας ατμών υδραργύρου | Πρώτοι λαμπτήρες εκκένωσης υψηλής έντασης, αλλά πλέον η πώληση νέων MV λαμπτήρων έχει απαγορευτεί στις ΗΠΑ | Ο αριστερός τοίχος είναι μπλε, αλλά ο δεξιός είναι μπλε-γκρι. Το φως δεν έχει κόκκινο, άρα ο δεξιός τοίχος δεν μπορεί να το αντανακλά. Το φως έχει κάποιες κίτρινες συνιστώσες, που φαίνονται στον κάτω τοίχο. |
| Λαμπτήρας χαμηλής πίεσης νατρίου | Μερικές φορές χρησιμοποιείται για φωτισμό δρόμων | Τα χρώματα γύρω από αυτή τη λάμπα δείχνουν ότι το φως είναι σχεδόν καθαρό κίτρινο. Ελέγχει τη φωτορύπανση επειδή το μονοχρωματικό φως δεν παρεμβαίνει στην αστρονομική παρατήρηση. |
| Λαμπτήρας υψηλής πίεσης νατρίου | Φωτισμός δρόμων σε πόλεις, αθλητικές εγκαταστάσεις | Δίνει στα περισσότερα αντικείμενα παρόμοιο χρώμα με το φως της ημέρας. |
Χρώμα, Τέχνη και Νους
Μικροσυνείδηση
Το χρώμα μας λέει αν οι φράουλες είναι ώριμες και διαμορφώνει τη διάθεση στους πίνακες. «Φράουλες» (περ. 1905) του Pierre-Auguste Renoir
Τι είναι το χρώμα;
Το χρώμα είναι μια μικροσυνείδηση. Όπως οι αισθήσεις της γεύσης και της όσφρησης, το χρώμα μας βοηθά να κατανοήσουμε τον κόσμο γύρω μας. Ενώ μας παρέχει στοιχειώδεις δεξιότητες επιβίωσης, ταυτόχρονα εμπλουτίζει τη ζωή μας, επιτρέποντάς μας να εκτιμήσουμε τα πάντα, από την ομορφιά ενός ουράνιου τόξου μέχρι την αισθητική απόλαυση ενός πίνακα.
Στα τέλη του 19ου και στις αρχές του 20ού αιώνα, πολλοί καλλιτέχνες εξερεύνησαν την «ουσία» των πραγμάτων και διαίρεσαν την οπτική εμπειρία σε συστατικά, όπως «χρώμα» και «μορφή», με τρόπο εκπληκτικά παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλός μας επεξεργάζεται τις πληροφορίες. Ο νους μας διαρκώς αντλεί βασικές πληροφορίες από τις ταχέως μεταβαλλόμενες εικόνες που βλέπουμε, αποστάζοντας από τις διαδοχικές όψεις τον ουσιώδη χαρακτήρα των αντικειμένων και των καταστάσεων. Ο Jacques Rivière, κριτικός τέχνης, έγραψε: «Ο αληθινός σκοπός της ζωγραφικής είναι να αναπαριστά τα αντικείμενα όπως πραγματικά είναι, δηλαδή διαφορετικά από το πώς τα βλέπουμε. Στοχεύει πάντα στο να μας δώσει την αισθητή ουσία τους, την παρουσία τους· γι’ αυτό η εικόνα που σχηματίζει δεν μοιάζει με την εμφάνισή τους…». Με άλλα λόγια, η εμφάνιση των αντικειμένων αλλάζει από στιγμή σε στιγμή. Οι νευρολόγοι συμφωνούν με αυτή την άποψη: η λειτουργία του οπτικού εγκεφάλου είναι να αναπαριστά τα αντικείμενα όπως πραγματικά είναι, και όχι απλώς να βασίζεται στα ωμά δεδομένα που εισρέουν στα μάτια μας.
Οι καλλιτέχνες έχουν από καιρό αναγνωρίσει ότι το χρώμα και η φωτεινότητα (luminance) παίζουν διαφορετικούς ρόλους στην οπτική αντίληψη. Ένας από τους στόχους του φωβισμού (1905–1907) ήταν να δώσει στο χρώμα μεγαλύτερη συναισθηματική και εκφραστική δύναμη, στόχος που επιδιώχθηκε επίσης από μη φωβιστές καλλιτέχνες όπως ο František Kupka και ο Adolf Hölzel, οι οποίοι ενδιαφέρονταν περισσότερο για μη εικονική χρωματική αφαίρεση. Αλλά από τι έπρεπε να «απελευθερωθεί» το χρώμα; Η αδυναμία απελευθέρωσης του χρώματος από τη μορφή σε μια δισδιάστατη επιφάνεια οδήγησε τους φωβιστές στη μόνη φυσιολογικά βιώσιμη λύση: να ζωγραφίζουν κοινά αντικείμενα και σκηνές με «λάθος» χρώματα.
Οι ζωγράφοι του φωβισμού προσπάθησαν να «απελευθερώσουν» τα χρώματα αποδίδοντας στα αντικείμενα μη τυπικά χρώματα, όπως στο έργο του André Derain, Charing Cross Bridge, London (1906)
Καθιστός Ριφιανός (Seated Riffian), 1913 του Henri Matisse. Ο Matisse είπε κάποτε: «Κάτω από αυτή τη διαδοχή στιγμών που συνιστά την επιφανειακή ύπαρξη των πραγμάτων και των όντων, και που τα μεταβάλλει συνεχώς, μπορεί κανείς να αναζητήσει έναν πιο αληθινό, πιο ουσιώδη χαρακτήρα, τον οποίο ο καλλιτέχνης συλλαμβάνει ώστε να δώσει στην πραγματικότητα μια πιο διαρκή ερμηνεία.»
Η παραμόρφωση του χρώματος διερευνήθηκε επίσης από τον Pablo Picasso, ο οποίος είπε: «Τα χρώματα είναι μόνο σύμβολα. Η πραγματικότητα βρίσκεται μόνο στη φωτεινότητα (luminance).» Είπε επίσης: «Όταν μου τελειώνει το μπλε, χρησιμοποιώ κόκκινο.» Το έργο του Picasso Poor People on the Seashore αποδίδεται με διάφορα μπλε, τα οποία διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη φωτεινότητα αλλά σχεδόν καθόλου ως προς το χρώμα (απόχρωση). Το μελαγχολικό μπλε χρώμα έχει έναν συναισθηματικό ρόλο, αλλά δεν επηρεάζει την αναγνώρισή μας. Η βιολογική βάση του γεγονότος ότι το χρώμα και η φωτεινότητα μπορούν να παίζουν διακριτούς ρόλους στην αντίληψή μας της τέχνης ή της πραγματικής ζωής είναι ότι το χρώμα και η φωτεινότητα αναλύονται από διαφορετικές υποδιαιρέσεις του οπτικού μας συστήματος, και αυτές οι δύο υποδιαιρέσεις είναι υπεύθυνες για διαφορετικές πτυχές της οπτικής αντίληψης.
Στο έργο του Picasso Poor People on the Seashore (1903), η ικανότητά μας να αναγνωρίζουμε τις μορφές και να αντιλαμβανόμαστε το τρισδιάστατο σχήμα τους και τη χωρική οργάνωση της σκηνής εξαρτάται σχεδόν αποκλειστικά από τη φωτεινότητα των χρωμάτων που χρησιμοποιούνται, και όχι από τα ίδια τα χρώματα. Αριστερά: κανονική εικόνα. Δεξιά: μονόχρωμη.
Immanuel Kant (1724–1804). Ο νους μας λειτουργεί σύμφωνα με τη διατύπωση του Kant (1783) στο Prolegomena: «Ο Νους δεν αντλεί τους νόμους του (a priori) από τη φύση, αλλά τους επιβάλλει σε αυτήν.»
Οι πίνακες των Derain και Picasso επιτυγχάνουν το αποτέλεσμα τους εν μέρει χάρη στη μικροσυνείδηση του χρώματος. Η όραση του χρώματος είναι μια σύνθετη διαδικασία που είναι κάτι πολύ περισσότερο από μια απλή καταγραφή των μηκών κύματος των ακτίνων φωτός που φτάνουν στα μάτια μας. Μια μπανάνα δεν θα εμφανιζόταν ως μπανάνα κάθε φορά που τη βλέπουμε αν δεν υπήρχε η χρωματική σταθερότητα. Η χρωματική σταθερότητα μας επιτρέπει να βλέπουμε μια μπανάνα ως κίτρινη σε διαφορετικούς φωτισμούς. Η χρωματική σταθερότητα εξασφαλίζει ότι δεν βλέπουμε ένα κομμάτι κιμωλίας σε μια συννεφιασμένη μέρα ως έχον το ίδιο χρώμα με ένα κομμάτι άνθρακα σε μια ηλιόλουστη μέρα. Αν δεν υπήρχε η χρωματική σταθερότητα, θα αντιλαμβανόμασταν τη μπανάνα ή την κιμωλία σε διαφορετικά φώτα ως όλες τις δυνατές αποχρώσεις που βρίσκονται ανάμεσα στο μαύρο και το λευκό.
Το χρώμα είναι μια ιδιότητα των αντικειμένων που ο νους μας δημιουργεί — μια ερμηνεία. Αυτή η ερμηνεία μας βοηθά να αποκτήσουμε γνώση για τις ιδιότητες των επιφανειών. Για να κατασκευάσει τα χρώματα, ο υποσυνείδητος νους μας αναλύει λόγους των σημάτων από τους φωτοϋποδοχείς στον αμφιβληστροειδή. Σήμερα, οι ερευνητές μελετούν πώς τα νευρικά κύτταρα σε κρίσιμες περιοχές του εγκεφάλου συμβάλλουν σε αυτή τη διαδικασία.
Πώς ερμηνεύει ο εγκέφαλος το χρώμα;
Βλέποντας το Χρώμα
Πολύπλοκα στρώματα και συνδέσεις νευρικών κυττάρων στον αμφιβληστροειδή σχεδιάστηκαν από τον διάσημο Ισπανό ανατόμο Santiago Ramón y Cajal γύρω στο 1900. Τα ραβδία και τα κωνία βρίσκονται στο πάνω μέρος. Οι ίνες του οπτικού νεύρου που οδηγούν στον εγκέφαλο φαίνονται κάτω δεξιά.
Η ικανότητά μας να βλέπουμε χρώμα είναι κάτι που οι περισσότεροι από εμάς θεωρούμε δεδομένο, όμως είναι μια εξαιρετικά πολύπλοκη διαδικασία που θέτει το ερώτημα αν το «κόκκινο» ή το «μπλε» που βλέπουμε είναι το ίδιο «κόκκινο» ή «μπλε» που βλέπουν οι άλλοι.
Πώς διακρίνουμε τα μήκη κύματος;
Τυπικά, οι άνθρωποι έχουν τρεις διαφορετικούς τύπους κωνίων με φωτοχρωστικές που ανιχνεύουν τρεις διαφορετικές περιοχές του φάσματος. Κάθε κωνίο είναι ρυθμισμένο ώστε να αντιλαμβάνεται κυρίως μεγάλα μήκη κύματος (μερικές φορές ονομάζονται κόκκινα), μεσαία μήκη κύματος (πράσινα) ή μικρά μήκη κύματος (μπλε), αντίστοιχα L-, M- και S- κωνία. Οι μέγιστες ευαισθησίες καθορίζονται από τρεις διαφορετικές φωτοχρωστικές. Το φως οποιουδήποτε μήκους κύματος στο ορατό φάσμα (400 έως 700 nm) διεγείρει έναν ή περισσότερους από αυτούς τους τρεις τύπους αισθητήρων. Ο νους μας καθορίζει το χρώμα συγκρίνοντας τα διαφορετικά σήματα που αντιλαμβάνεται κάθε κωνίο.
Η αχρωματοψία προκύπτει όταν είτε λείπει μία φωτοχρωστική, είτε δύο είναι ίδιες. Δες τη σελίδα Colorblind page για περισσότερες λεπτομέρειες. Ενδιαφέρον είναι ότι υπάρχει διαφοροποίηση μεταξύ ανθρώπων με πλήρη χρωματική όραση. Θα μπορούσαν οι μικρές αυτές διαφορές στις αντιλήψεις χρώματος να εξηγούν διαφορές στην αισθητική προτίμηση;
Τα μεμονωμένα κωνία σηματοδοτούν τον ρυθμό με τον οποίο απορροφούν φωτόνια, χωρίς να λαμβάνουν υπόψη το μήκος κύματος των φωτονίων. Αν και φωτόνια διαφορετικών μηκών κύματος έχουν διαφορετική πιθανότητα απορρόφησης, το μήκος κύματος δεν αλλάζει το νευρικό αποτέλεσμα αφού το φωτόνιο απορροφηθεί.
Η ευαισθησία των διαφορετικών κωνίων σε μεταβαλλόμενα μήκη κύματος. Η απόκριση διαφέρει ανά μήκος κύματος για κάθε τύπο υποδοχέα. Για παράδειγμα, το μεσαίο κωνίο είναι πιο ευαίσθητο στα καθαρά πράσινα μήκη κύματος παρά στα κόκκινα.
Πώς παράγεται φυσικά το νευρικό σήμα;
Ο αμφιβληστροειδής περιέχει εκατομμύρια εξειδικευμένα φωτοϋποδοχικά κύτταρα, γνωστά ως ραβδία και κωνία. Μέσα σε αυτούς τους υποδοχείς υπάρχουν μεμβράνες. Οι μεμβράνες περιέχουν οπτικές χρωστικές που απορροφούν το φως και υφίστανται χημικές αλλαγές οι οποίες πυροδοτούν ένα ηλεκτρικό σήμα. Οι οπτικές χρωστικές τόσο στα κωνία όσο και στα ραβδία είναι παρόμοιες, καθώς αποτελούνται από ρετινένιο συνδεδεμένο και στα δύο άκρα με πρωτεΐνες του αμφιβληστροειδούς που ονομάζονται οψίνες.
Η ροδοψίνη είναι η πρωτεΐνη του αμφιβληστροειδούς που βρίσκεται στα ραβδία του ματιού και είναι υπεύθυνη για τη νυχτερινή μας όραση. Οι τρεις τύποι κυττάρων κωνίων περιέχουν ελαφρώς διαφορετικές οψίνες, οι οποίες αποτελούν τη βάση της έγχρωμης όρασης. Αυτοί οι τρεις τύποι κωνικών οψινών εξηγούν τις διαφορές στο μέγιστο μήκος κύματος απορρόφησης για κάθε χρωστική. Η φυσική διαφορά μεταξύ τύπων οψίνης μπορεί να είναι τόσο μικρή όσο λίγα αμινοξέα.
Μοντέλο της πρωτεΐνης ροδοψίνης από αγελάδα. Η ροδοψίνη (κίτρινο) είναι ενσωματωμένη στη μεμβράνη του ραβδίου. Το ρετινένιο φαίνεται με πορτοκαλί. Όταν το φως εισέρχεται στο μάτι, τα φωτόνια προκαλούν την αναδιάταξη του ρετινενίου, μεταβαίνοντας από 11-cis-ρετιναλ σε 11-trans-ρετιναλ (ισομερίωση). Όταν αυτό συμβαίνει, το ευθύ άκρο του ρετινενίου αποσπάται από την οψίνη, και η ροδοψίνη ανοίγει για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μια «πύλη» στο νεύρο, και ένα νευρικό ερέθισμα ξεκινά. Λίγες στιγμές αργότερα, η πύλη κλείνει, καθώς το ρετινένιο μετατρέπεται ξανά στη cis μορφή και επανασυνδέεται με μια οψίνη, αναγεννώντας τη χρωστική.
Πού πηγαίνει το σήμα όταν φτάνει στον εγκέφαλο;
Πώς καθορίζεται το χρώμα; Το σήμα από τον αμφιβληστροειδή αναλύεται από νευρικά κύτταρα (γαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς), τα οποία συγκρίνουν τη διέγερση γειτονικών κωνίων και υπολογίζουν αν το φως που φτάνει σε ένα σύνολο κωνίων είναι περισσότερο μπλε-ή-κίτρινο και κόκκινο-ή-πράσινο. Στη συνέχεια, το σήμα ταξιδεύει στον εγκέφαλο όπου διαχωρίζεται σε πολλαπλές οδούς — σαν οπτικές ίνες που διακλαδίζονται στον φλοιό. Για παράδειγμα, τα οπτικά σήματα από τους φωτοϋποδοχείς περνούν στα γαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς, τα οποία κωδικοποιούν πληροφορία χρώματος, και έπειτα στον έξω γονατώδη πυρήνα (LGN) στον θάλαμο, και από εκεί στον πρωτοταγή οπτικό φλοιό. Ο πρωτοταγής οπτικός φλοιός (γνωστός ως V1) διατηρεί τις χωρικές σχέσεις των εικόνων στον αμφιβληστροειδή. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται αμφιβληστροειδοτοπική οργάνωση (retinoptic organization).
Μελέτες του εγκεφάλου
Από περίπου το 1970, οι ερευνητές άρχισαν να μελετούν συστηματικά τον οπτικό εγκέφαλο. Μία από τις βασικές ανακαλύψεις είναι ότι αποτελείται από πολλές διαφορετικές οπτικές περιοχές που περιβάλλουν τον πρωτοταγή οπτικό φλοιό (V1).
Ανατομικά, οι οδοί του χρώματος έχουν χαρτογραφηθεί σχετικά καλά. Στον πίθηκο, περιλαμβάνουν τις περιοχές V1, V2, V4 και τον κατώτερο κροταφικό φλοιό. Μια παρόμοια οδός υπάρχει και στον ανθρώπινο εγκέφαλο· απεικονιστικές μελέτες δείχνουν ότι οι περιοχές V1, V4 και περιοχές που βρίσκονται στον ατρακτοειδή έλικα (fusiform gyrus) στον έσω κροταφικό λοβό ενεργοποιούνται από έγχρωμα ερεθίσματα.
Ο ορατός εγκέφαλος αποτελείται από πολλαπλές λειτουργικά εξειδικευμένες περιοχές που λαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της εισόδου τους από το V1 (κίτρινο) και την περιοχή γύρω του, γνωστή ως V2 (πράσινο). Αυτές είναι σήμερα οι πιο λεπτομερώς χαρτογραφημένες οπτικές περιοχές, αλλά όχι οι μόνες. Συνεχώς ανακαλύπτονται και άλλες οπτικές περιοχές.
Κάθε ομάδα περιοχών εξειδικεύεται στην επεξεργασία ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού του οπτικού περιβάλλοντος, λόγω των εξειδικευμένων σημάτων που λαμβάνει.
Το V1 λειτουργεί σαν ταχυδρομείο, διανέμοντας διαφορετικά σήματα σε διαφορετικούς προορισμούς· αποτελεί απλώς το πρώτο, κρίσιμο στάδιο ενός πολύπλοκου μηχανισμού που έχει σχεδιαστεί για την εξαγωγή βασικής πληροφορίας από τον οπτικό κόσμο. Αυτό που σήμερα ονομάζουμε οπτικό εγκέφαλο είναι επομένως το V1 σε συνδυασμό με τις εξειδικευμένες οπτικές περιοχές με τις οποίες συνδέεται άμεσα ή έμμεσα. Παράλληλα συστήματα είναι αφιερωμένα στην ταυτόχρονη επεξεργασία διαφορετικών χαρακτηριστικών του οπτικού κόσμου, καθένα αποτελούμενο από εξειδικευμένα κύτταρα στο V1 και τις εξειδικευμένες περιοχές στις οποίες αυτά προβάλλουν.
Πρόσφατα ευρήματα έδειξαν ότι τα συστήματα επεξεργασίας είναι ταυτόχρονα και αντιληπτικά συστήματα: η δραστηριότητα σε καθένα μπορεί να παράγει μια αντίληψη ανεξάρτητη από τα άλλα. Κάθε σύστημα επεξεργασίας-αντίληψης έχει ελαφρώς διαφορετική διάρκεια επεξεργασίας και φτάνει στο αντιληπτικό του αποτέλεσμα σε ελαφρώς διαφορετικό χρόνο από τα άλλα. Υπάρχει αντιληπτική ασυγχρονία στην όραση: το χρώμα γίνεται αντιληπτό πριν τη μορφή, η οποία προηγείται της κίνησης. Το χρώμα επεξεργάζεται πριν την κίνηση με χρονική διαφορά της τάξης των 60–100 ms. Αυτό σημαίνει ότι η οπτική αντίληψη είναι επίσης αρθρωτή. Ο οπτικός εγκέφαλος χαρακτηρίζεται από ένα σύνολο παράλληλων συστημάτων επεξεργασίας-αντίληψης και από μια χρονική ιεραρχία στην οπτική αντίληψη.
Το μάτι από μόνο του δεν λέει όλη την ιστορία
Προκειμένου η οπτική επεξεργασία να αναπτυχθεί και να λειτουργήσει σωστά, ο εγκέφαλος πρέπει να «θρέφεται οπτικά» σε κρίσιμες περιόδους μετά τη γέννηση. Πολλές κλινικές και φυσιολογικές μελέτες έχουν δείξει ότι άτομα που γεννιούνται τυφλά και των οποίων η όραση αποκαθίσταται αργότερα δυσκολεύονται πολύ, αν όχι αδυνατούν, να μάθουν να βλέπουν ακόμη και στοιχειώδεις μορφές.
Το 1910, για παράδειγμα, οι χειρουργοί Moreau και Le Prince έγραψαν για την επιτυχημένη επέμβασή τους σε ένα αγόρι οκτώ ετών που ήταν τυφλό εκ γενετής λόγω καταρράκτη. Μετά την επέμβαση, ήταν ανυπόμονοι να διαπιστώσουν πώς μπορούσε να δει. Όμως όταν αφαίρεσαν τους επιδέσμους από τα φυσιολογικά κατά τα άλλα μάτια του, μπερδεύτηκαν και απογοητεύτηκαν. Κούνησαν το χέρι τους μπροστά από τα μάτια του αγοριού και τον ρώτησαν τι έβλεπε. Το αγόρι απάντησε δειλά: «Δεν ξέρω.» Έβλεπε μόνο μια ασαφή αλλαγή στη φωτεινότητα· δεν ήξερε ότι επρόκειτο για ένα κινούμενο χέρι. Μόνο όταν του επιτράπηκε να αγγίξει το χέρι αναφώνησε: «Κινείται!» Χωρίς οπτική είσοδο κατά την πρώιμη ανάπτυξή του, το αγόρι δεν είχε αναπτύξει ποτέ το
Σταθερότητα (Constancy)
Στον νου μας, μια μπανάνα φαίνεται κίτρινη κατά τη διάρκεια ενός ηλιόλουστου πικνίκ. Μπορούμε επίσης να την αναγνωρίσουμε ως κίτρινη υπό το φως κεριού και υπό φθορίζον φως. Σε κάθε μία από αυτές τις καταστάσεις, το φως που φωτίζει τη μπανάνα διαφέρει σημαντικά. Παρότι μια μπανάνα παράγει διαφορετικές συνθέσεις μηκών κύματος σε διαφορετικές συνθήκες, ο νους μας προσπαθεί να προσδιορίσει την «ουσία» της μπανάνας. Η αίσθηση του κίτρινου μας λέει ότι οι μπανάνες αντανακλούν πολύ κίτρινο, ακόμη κι αν, ανάλογα με την πηγή φωτός, μπορεί να φτάνουν στα μάτια μας περισσότερα πορτοκαλί ή πράσινα μήκη κύματος. Αυτό το φαινόμενο της χρωματικής σταθερότητας είναι πολύπλοκο, αλλά κεντρικό για τη ζωή, και εμφανίζεται ακόμη και σε οργανισμούς τόσο απλούς όσο τα χρυσόψαρα.
Τι είναι η Χρωματική Σταθερότητα;
Η ποσότητα φωτός οποιουδήποτε συγκεκριμένου μήκους κύματος που ανακλάται από μια επιφάνεια αλλάζει συνεχώς, ανάλογα με τον τύπο του φωτός ή του φωτιστικού σώματος στο οποίο παρατηρείται. Αντιλαμβανόμαστε το χρώμα μιας επιφάνειας ως το ίδιο, ακόμη κι όταν υπάρχουν αλλαγές στην απόχρωση.
Ο εγκέφαλος είναι ικανός να «αφαιρεί» (να αγνοεί) την επίδραση της συνεχούς αλλαγής στη φασματική σύνθεση του φωτός που ανακλάται από μια επιφάνεια. Αυτή η σταθερότητα στο χρώμα όπως το αντιλαμβανόμαστε επιτρέπει στον εγκέφαλο να αποκτά γνώση για τις ιδιότητες των επιφανειών, παρά τις συνεχείς μεταβολές σε αυτό που φτάνει στο μάτι από αυτές.
Χρώμα στη Φιλοσοφία
Η άποψη ότι είναι ο εγκέφαλος που αντιλαμβάνεται το χρώμα διατυπώθηκε με σαφήνεια από τον μαχητικό Arthur Schopenhauer σε ένα βιβλίο, On vision and colors: an essay (1854). Η σημασία αυτού του έργου δεν έγκειται τόσο στις λεπτομέρειες της θεωρίας χρώματος που ανέπτυξε ο Schopenhauer (πρότεινε ότι η αντίληψη του χρώματος λαμβάνει χώρα στον αμφιβληστροειδή). Αντίθετα, έγκειται στην υπόθεση ότι τα χρώματα βρίσκονται μέσα στον παρατηρητή και όχι έξω από αυτόν. Για τον Schopenhauer, το χρώμα μπορεί να είναι μια άμεση αντίληψη και συνεπώς εποπτικό, αλλά «Κάθε εποπτική αντίληψη (Anschauung) είναι διανοητική, διότι χωρίς τη νόηση (Verstand) δεν θα μπορούσαμε ποτέ να επιτύχουμε εποπτική αντίληψη», υπονοώντας μια τυπική συμβολή του εγκεφάλου στην αντίληψη. Στον δεύτερο τόμο του Die Welt als Wille und Vorstellung, ο Schopenhauer έγραψε ότι «η αντίληψη δεν είναι μόνο η πηγή όλης της γνώσης, αλλά είναι η ίδια γνώση... είναι η μόνη άνευ όρων αληθινή και γνήσια γνώση.» Μπορούμε να ερμηνεύσουμε τη χρήση του όρου Verstand ως τη λειτουργία που επιτελείται από τον εγκέφαλο και οδηγεί στην εποπτική αντίληψη (Anschauung), αφού ο Schopenhauer μας λέει ότι «οι μορφές που υποκρύπτονται στο Verstand, το Verstand είναι μια λειτουργία του εγκεφάλου.»
Περισσότερα παραδείγματα σταθερότητας
Η ικανότητα του εγκεφάλου να αποδίδει ένα σταθερό χρώμα σε μια επιφάνεια ή μια σταθερή μορφή σε ένα αντικείμενο ονομάζεται χρωματική ή αντικειμενική σταθερότητα. Μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε ένα αντικείμενο με βάση το χρώμα, για παράδειγμα για να κρίνουμε την κατάσταση ωρίμανσης ενός βρώσιμου φρούτου. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλοι τρόποι με τους οποίους ο εγκέφαλος εξάγει μόνο εκείνες τις μόνιμες, ουσιώδεις ή χαρακτηριστικές ιδιότητες των αντικειμένων και των επιφανειών που του επιτρέπουν να τα κατηγοριοποιεί.
Η αντιληπτική σταθερότητα είναι ένα πολύ ευρύτερο φαινόμενο. Για παράδειγμα, εφαρμόζεται στα πρόσωπα, τα οποία μπορούμε να αναγνωρίσουμε όταν τα βλέπουμε από διαφορετικές γωνίες και ανεξάρτητα από την έκφρασή τους. Ένα πρόσωπο μπορεί να κατηγοριοποιηθεί ως λυπημένο, δίνοντας στον εγκέφαλο γνώση για ένα άτομο, παρά τις συνεχείς αλλαγές στα επιμέρους χαρακτηριστικά ή στη γωνία θέασης, ή στην ταυτότητα του προσώπου που παρατηρείται. Με παρόμοιο τρόπο, μπορεί να χρειαστεί να αποφασίσουμε τον προορισμό ενός αντικειμένου από τη διεύθυνση της κίνησής του, ανεξάρτητα από την ταχύτητα ή την απόστασή του.
Υπάρχει επίσης αυτό που μπορεί να ονομαστεί «καταστασιακή σταθερότητα», όπου ο εγκέφαλος είναι σε θέση να κατηγοριοποιήσει ένα γεγονός ή μια κατάσταση ως, για παράδειγμα, εορταστική ή θλιβερή, ανεξάρτητα από τη συγκεκριμένη περίσταση.
Η αφηγηματική σταθερότητα αναφέρεται στην ικανότητά μας να αναγνωρίζουμε κοινά στοιχεία στην αφήγηση ή στην εικαστική αναπαράσταση μιας ιστορίας. Για παράδειγμα, ο εγκέφαλος είναι σε θέση να αναγνωρίσει μια σκηνή ως Κατάβαση από τον Σταυρό, ανεξάρτητα από παραλλαγές στη λεπτομέρεια ή στο ύφος της ζωγραφικής. Κατάβαση από τον Σταυρό, ζωγραφισμένη από τον Pedro Machuca, 1547 (αριστερά), τον Rembrandt van Rijn, 1634 (μεσαίο), και τον Max Beckmann, 1917 (δεξιά).
Ο πίνακας Κατάβαση από τον Σταυρό, στον οποίο ο Χριστός κατεβαίνει από τον Σταυρό για ταφή, είναι μια γενική σκηνή πένθους. Παραδοσιακά παρόντες είναι ο Ιωσήφ από την Αριμαθαία, ο πλούσιος μέλος του Σανχεντρίν που παραχώρησε τον τάφο του για τον Χριστό, ο Νικόδημος (που μεταφέρει μύρο και λαβίδες για να αφαιρέσει τα καρφιά), η Παρθένος, συνήθως καταβεβλημένη από συγκίνηση, η Μαγδαληνή (αναγνωρίσιμη από τα μακριά μαλλιά της, μερικές φορές να φιλά τα πόδια του Χριστού) και ο Άγιος Ιωάννης. Οι καλλιτέχνες έχουν σταδιακά επεκτείνει τη σκηνή, αλλά παραμένει πάντοτε αναγνωρίσιμη.
Ο εγκέφαλος, σε κάθε περίπτωση, εξάγει από τη διαρκώς μεταβαλλόμενη πληροφορία που λαμβάνει μόνο ό,τι χρειάζεται για να αναγνωρίσει τις χαρακτηριστικές ιδιότητες αυτού που βλέπει· πρέπει να εξάγει σταθερά γνωρίσματα ώστε να μπορεί να αποκτά γνώση γι’ αυτά και να τα κατηγοριοποιεί.
Η κατανόηση του χρώματος
Η όρασή μας είναι μια ενεργητική διαδικασία, που εξαρτάται εξίσου από τις λειτουργίες του εγκεφάλου όσο και από το εξωτερικό, φυσικό περιβάλλον. Ο εγκέφαλος πρέπει να αγνοεί μεγάλο μέρος των πληροφοριών που τον φτάνουν, να επιλέγει από αυτές μόνο ό,τι είναι απαραίτητο για να μπορεί να αποκτήσει γνώση για τον οπτικό κόσμο, και να συγκρίνει τις επιλεγμένες πληροφορίες με το αποθηκευμένο του αρχείο από όλα όσα έχει δει.
Θεωρία Χρώματος
Η θεωρία χρώματος είναι ανθρώπινο κατασκεύασμα
Η θεωρία χρώματος είναι ένα ανθρώπινο κατασκεύασμα. Χρειαζόμαστε τρόπους για να ορίσουμε τι εννοούμε με τον όρο «χρώμα», και πώς τα χρώματα μπορούν να ταξινομηθούν, να σχετιστούν μεταξύ τους και να τροποποιηθούν ώστε να προκύψουν νέα χρώματα. Η θεωρία χρώματος επιχειρεί να συνδυάσει τα δεδομένα που έχουμε για το χρώμα με τρόπο που να μας δίνει ένα κοινό πλαίσιο για να συζητάμε και να χρησιμοποιούμε τα χρώματα. Οι πρώιμες θεωρίες του χρώματος ήταν καθαρή εικασία. Τελικά, με περισσότερα δεδομένα διαθέσιμα, οι θεωρίες άρχισαν να αντικατοπτρίζουν και να εξηγούν τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος πραγματικά αντιλαμβάνεται το χρώμα. Ο Ewald Hering (1834–1918) διαμόρφωσε την πρώτη ακριβή θεωρία της έγχρωμης όρασης.
Αυτό που είναι πραγματικό είναι ότι τα αντικείμενα εκπέμπουν φως σε διάφορα μείγματα μηκών κύματος. Ο νους μας αντιλαμβάνεται αυτά τα μείγματα μηκών κύματος ως ένα φαινόμενο που ονομάζουμε χρώμα, και αυτή η αντίληψη δημιουργεί ερωτήματα που η θεωρία χρώματος προσπαθεί να εξηγήσει.
Πρώιμες μελέτες για τη φύση του χρώματος
Στην Αρχαία Ελλάδα, ο Αριστοτέλης ανέπτυξε την πρώτη γνωστή θεωρία του χρώματος. Υπέθεσε ότι ο Θεός στέλνει το χρώμα από τους ουρανούς ως ουράνιες ακτίνες. Ταύτισε τέσσερα χρώματα με τα τέσσερα στοιχεία: γη, φωτιά, αέρας και νερό.
Ο Leonardo da Vinci ήταν ο πρώτος που πρότεινε μια εναλλακτική ιεράρχηση του χρώματος. Στο Πραγματεία για τη Ζωγραφική έγραψε ότι, ενώ οι φιλόσοφοι θεωρούσαν το λευκό ως «αιτία ή δέκτη» των χρωμάτων και το μαύρο ως απουσία χρώματος, και τα δύο είναι απαραίτητα για τον ζωγράφο: το λευκό αντιπροσωπεύει το φως και το μαύρο το σκοτάδι. Παρέθεσε τα έξι χρώματά του με την εξής σειρά: λευκό, κίτρινο (γη), πράσινο (νερό), μπλε (αέρας), κόκκινο (φωτιά) και μαύρο.
Η λεπτομερής επιστημονική κατανόηση του χρώματος ξεκίνησε το 1666, όταν ο Isaac Newton, χρησιμοποιώντας δύο πρίσματα, παρατήρησε ότι το λευκό φως αποτελείται από όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου και μπορεί να διαχωριστεί και να ταξινομηθεί. Ο Newton χρησιμοποίησε πρώτος τη λέξη «φάσμα» (spectrum) για τη σειρά χρωμάτων που παράγεται από ένα γυάλινο πρίσμα.
Τι χρώμα παίρνεις όταν αναμειγνύεις μπλε και κίτρινο;
Μίξη χρωμάτων
Color mixing | Causes of Color
Πρωτεύοντα χρώματα και ανάμειξη χρωμάτων
Αν αναμείξεις κόκκινο, πράσινο και μπλε φως, παίρνεις λευκό φως. Το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε (RGB) θεωρούνται τα πρωτεύοντα χρώματα του φωτός. Η ανάμειξη των χρωμάτων παράγει νέα χρώματα, όπως φαίνεται στον χρωματικό κύκλο δεξιά. Αυτή είναι η προσθετική μίξη χρώματος. Καθώς προστίθενται περισσότερα χρώματα, το αποτέλεσμα γίνεται πιο φωτεινό, πλησιάζοντας το λευκό. Το RGB χρησιμοποιείται για τη δημιουργία χρώματος σε οθόνες υπολογιστών, τηλεοράσεις και κάθε είδους ηλεκτρονικές συσκευές απεικόνισης.
Όταν αναμειγνύεις χρώματα με μπογιά ή μέσω της εκτύπωσης, χρησιμοποιείς τη μέθοδο αφαιρετικής μίξης χρώματος. Τα πρωτεύοντα χρώματα του φωτός είναι το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Αν τα αφαιρέσεις αυτά από το λευκό, παίρνεις κυανό, ματζέντα και κίτρινο. Η ανάμειξη των χρωμάτων παράγει νέα χρώματα όπως φαίνεται στον χρωματικό κύκλο. Η ανάμειξη αυτών των τριών πρωτευόντων χρωμάτων παράγει μαύρο. Καθώς αναμειγνύονται τα χρώματα, τείνουν να σκουραίνουν, καταλήγοντας στο μαύρο. Το σύστημα CMYK (κυανό, ματζέντα, κίτρινο και μαύρο) είναι το σύστημα χρωμάτων που χρησιμοποιείται στην εκτύπωση.
Πειραματίσου με αυτόν τον μίκτη RGB για να αποκτήσεις αίσθηση της επίδρασης της ανάμειξης των τριών προσθετικών πρωτευόντων χρωμάτων. Το πλαίσιο δοκιμής δίπλα σε κάθε ρυθμιστή δείχνει τις σχετικές αναλογίες κόκκινου, μπλε και πράσινου σε κλίμακα από 1 έως 255. Οι ίδιοι οι ρυθμιστές δείχνουν την εμφάνιση των επιμέρους χρωμάτων για το επιλεγμένο σου χρώμα. Πρόσεξε πώς το τελικό χρώμα συγκρίνεται με την ανάμειξη βασισμένη σε χρωστικές — τα αποτελέσματα είναι πολύ διαφορετικά.
Η ανάμειξη χρωμάτων φωτός και η ανάμειξη χρωμάτων μπογιάς παράγουν πολύ διαφορετικά αποτελέσματα.
Ο J.C. Le Blon ανακάλυψε την πρωταρχική φύση του κόκκινου, κίτρινου και μπλε στις μίξεις χρωστικών. Οι παραπάνω εικόνες (περί το 1720) δείχνουν την δεύτερη και τελική πλάκα της τετρασταδιακής μεθόδου εκτύπωσης του (με κόκκινο, κίτρινο, μπλε και μαύρο).
Αναπαραστάσεις του Χρώματος
Υπάρχει συζήτηση σχετικά με το ποιος τύπος χρωματικού κύκλου είναι ο πιο ακριβής, αν και κάθε χρωματικός κύκλος που είναι διατεταγμένος με λογική ακολουθία έχει τη δική του αξία. Ένας χρωματικός κύκλος έχει χρώματα διατεταγμένα σύμφωνα με μια χρωματική (οπτική) σχέση και μας βοηθά να κατανοήσουμε τις σχέσεις μεταξύ των χρωμάτων. Τα πρωτεύοντα χρώματα βρίσκονται σε ίσες αποστάσεις μεταξύ τους, τα αντίθετα χρώματα είναι συμπληρωματικά, και τα γειτονικά χρώματα είναι ανάλογα, μιμούμενα τη διαδικασία που συμβαίνει όταν αναμειγνύουμε αποχρώσεις.
Υπάρχουν ουσιαστικά τρεις διαφορετικοί τύποι χρωματικών κύκλων.
Ο εννοιολογικά παλαιότερος από όλους τους χρωματικούς κύκλους βασίζεται στην αφαιρετική μίξη χρώματος και χρησιμοποιεί κυανό, ματζέντα και κίτρινο ως πρωτεύοντα χρώματα. Συχνά, αντί για κυανό, ματζέντα και κίτρινο χρησιμοποιούνται μπλε, κόκκινο και κίτρινο. Αυτή η παραλλαγή έχει ιστορική προέλευση και βασίζεται στη διαθεσιμότητα χρωστικών. Οι ζωγράφοι και οι τυπογράφοι προτιμούν αυτούς τους κύκλους.
Το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε είναι συχνά τα πρωτεύοντα χρώματα επιλογής για τους επιστήμονες, καθώς αυτά τα χρώματα βασίζονται στο φως (προσθετική μίξη). Ο Πρότυπος Πίνακας της Διεθνούς Επιτροπής Φωτισμού (Commission Internationale de l’Éclairage, CIE) είναι ένα παράδειγμα αυτού του τύπου χρωματικού άτλαντα.
Ο τρίτος τύπος βασίζεται στην αντίληψη και προτιμάται από ψυχολόγους. Χρησιμοποιεί τα πρωτεύοντα χρώματα κόκκινο, πράσινο, μπλε και κίτρινο, τα οποία αντιστοιχούν στα χρώματα που αντιλαμβάνονται τα κωνία του ματιού. Αντιλαμβανόμαστε το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε ως «καθαρά» χρώματα. Το πορτοκαλί, αντίθετα, φαίνεται να είναι μείγμα κίτρινου και κόκκινου. Δεν υπάρχουν χρώματα που να συνδυάζουν κόκκινο με πράσινο ή κίτρινο με μπλε, γι’ αυτό τα αντιλαμβανόμαστε ως αντίθετα· δεν υπάρχει «κοκκινοπράσινο» ή «κιτρινομπλε». Ένα παράδειγμα συστήματος χρώματος βασισμένου στην αντίληψη είναι το Σουηδικό Natural Color System (NCS).
Ένας χρωματικός άτλαντας είναι ένα χρήσιμο εργαλείο που αναπαριστά το πλήρες εύρος των χρωμάτων. Αυτό επιτυγχάνεται αποδίδοντας σε κάθε χρώμα ένα μοναδικό σημείο στον χώρο και τοποθετώντας τα παρόμοια χρώματα κοντά μεταξύ τους. Αυτός ο χώρος μπορεί στη συνέχεια να χαρτογραφηθεί σε μια σειρά από επιμέρους χάρτες, οι οποίοι μαζί σχηματίζουν έναν χρωματικό άτλαντα. Κάθε δυνατό χρώμα μπορεί να περιγραφεί από τρεις αριθμητικές ιδιότητες: απόχρωση (hue), κορεσμό (saturation) και φωτεινότητα (brightness) (HSB).
Η αναγκαιότητα ταξινόμησης των χρωμάτων στον χώρο αποδείχθηκε για πρώτη φορά με την χρωματική πυραμίδα του Johann Heinrich Lambert (1772). Τα δείγματα χρώματος παρασκευάστηκαν με ανάμειξη χρωματιστών κεριών σε ακέραιες αναλογίες.
Ο Isaac Newton εμβάθυνε την κατανόησή μας για την πραγματική φύση του φωτός και ήταν ο πρώτος που δημιούργησε έναν χρωματικό κύκλο. Διέταξε τα χρώματα ως εξής: κόκκινο (μουσική νότα C), πορτοκαλί (D), κίτρινο (E), πράσινο (F), μπλε (G), indigo (A) και βιολετί (B). Παρότι το πορφυρό δεν είναι χρώμα του φάσματος διάθλασης, ο Newton το πρόσθεσε για να ολοκληρώσει τον κύκλο, γεφυρώνοντας το κενό μεταξύ κόκκινου και βιολετί.
Το 1810, ο Johann Wolfgang Goethe αμφισβήτησε το καθιερωμένο σύστημα του Newton και δημιούργησε το δικό του. Επιδίωξε ένα σύστημα που να ρυθμίζει τη χρήση του χρώματος στην τέχνη. Αρχικά ήθελε να δημιουργήσει έναν νέο χρωματικό κύκλο, αλλά κατέληξε ότι ένα ισόπλευρο τρίγωνο ήταν καταλληλότερο για την αναπαράσταση των ευρημάτων του. Τα τριγωνικά άκρα σε αυτό το διάγραμμα είναι τα πρωτεύοντα χρώματα που χρησιμοποιούνται από τυπογράφους. Τα δευτερεύοντα τρίγωνα μεταξύ τους είναι τα πρωτεύοντα χρώματα για ζωγράφους, και τα παραγόμενα τριτεύοντα χρώματα σχηματίζουν τους σκούρους ουδέτερους τόνους. Ενώ το σύστημα του Newton βασιζόταν σε επιστημονική παρατήρηση προσθετικής μίξης, η μέθοδος του Goethe ήταν περισσότερο εννοιολογική, βασισμένη στις ψυχολογικές επιδράσεις του χρώματος. Στόχος του Goethe ήταν να απομονώσει νόμους χρωματικής αρμονίας που ενσωματώνουν την υποκειμενικότητα της χρωματικής μας αντίληψης, η οποία εξαρτάται από το αντικείμενο, το φως και τον τρόπο που τα αντιλαμβανόμαστε. Μελέτησε συμπληρωματικά χρώματα, τα χρώματα των σκιών και τις μετεικόνες (after-images). Ο Goethe εντόπισε την προέλευση της κατανόησης των συμπληρωματικών χρωμάτων στις διεργασίες του οπτικού μας συστήματος και όχι στην ιδιότητα του φωτός που φτάνει στα μάτια μας. Η θεωρία του άνοιξε τον δρόμο για τη σύγχρονη κατανόηση της χρωματικής όρασης.
Χρωματική σφαίρα σύμφωνα με τον Philipp Otto Runge (1810). Ως ζωγράφος, η ανάμειξη κίτρινου και μπλε χρωστικών για την παραγωγή πράσινου ήταν τόσο οικεία για τον Runge ώστε αρνήθηκε να αναγνωρίσει το πράσινο ως καθαρό χρώμα. Η σφαίρα του αναπαριστά τη μίξη χρωστικών. Ο Runge σχεδίασε το πρώτο τρισδιάστατο χρωματικό στερεό, ένα σφαιρικό μοντέλο ταξινόμησης όλων των αποχρώσεων, τόνων και χρωματικών παραλλαγών. Εργαζόμενος την ίδια εποχή με τον Goethe, ανέπτυξε μια επαναστατική θεωρία, τοποθετώντας τις καθαρές αποχρώσεις στον ισημερινό. Οι αποχρώσεις φωτίζονται προς έναν λευκό πόλο κατά τον μεσημβρινό άξονα και σκουραίνουν προς τον μαύρο πόλο. Οι άνω όψεις δείχνουν τους πόλους και οι κάτω όψεις είναι εγκάρσιες τομές της σφαίρας.
Χρωματικός κύκλος σύμφωνα με τον Michel-Eugène Chevreul (1839). Τα γειτονικά χρώματα πρέπει να παρουσιάζουν το ίδιο βαθμό διαφοράς μεταξύ τους. Θεωρείται ένας από τους μεγαλύτερους θεωρητικούς του χρώματος.
Περιστρεφόμενος δίσκος με προσαρτημένους χρωματιστούς δίσκους. Αυτό ήταν το πρώτο σύστημα χρώματος βασισμένο σε επιστημονικές αρχές, από τον James Clerk Maxwell γύρω στο 1850.
Ο James Clerk Maxwell (1831–1879) δημιούργησε ένα ισόπλευρο τριγωνικό διάγραμμα. Αν και βασίστηκε στις επιστημονικές του ανακαλύψεις που οδήγησαν στη θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού του φωτός, η επιλογή της μορφής του είναι πολύ κοντά σε εκείνη του Goethe. Και οι δύο αναμειγνύουν τα πρωτεύοντα χρώματα στα εξωτερικά τρίγωνα για να παραγάγουν τα εσωτερικά χρώματα. Ωστόσο, ο Maxwell επέλεξε το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε ως πρωτεύοντα και πίστευε ότι μπορούσε να παραγάγει όλα τα γνωστά χρώματα από αυτά.
Αυτός ο χρωματικός κύκλος με τριγωνικά σημεία χρώματος σχεδιάστηκε από τον Charles Blanc το 1873.
Λεπτομέρεια από το σύστημα χρώματος στο The Munsell Book of Color (1929). Ο χρωματικός χώρος που ορίστηκε από τον Albert H. Munsell (1858–1918), έναν διακεκριμένο καλλιτέχνη και δάσκαλο τέχνης, χρησιμοποιεί τρεις συντεταγμένες: φωτεινότητα που αυξάνει από πάνω προς τα κάτω, απόχρωση και κορεσμό. Τα τελευταία αντιστοιχούν στις πολικές συντεταγμένες (γωνία και ακτίνα) στο οριζόντιο επίπεδο. Ο χρωματικός χώρος του Munsell ήταν ακανόνιστος και ασύμμετρος. Το σύστημά του αποτέλεσε βάση για άλλα συστήματα ταξινόμησης χρωμάτων. Η εικόνα δεξιά δείχνει μια τρισδιάστατη αναπαράσταση του μοντέλου Munsell.
Λεπτομέρεια από τον Πρότυπο Χρωματικό Πίνακα DIN 6164 (DIN = Γερμανικό Βιομηχανικό Πρότυπο).
Δείγμα σελίδας από τον χρωματικό άτλαντα του Wilhelm Ostwald (1916). Το μαύρο αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω, ενώ η απόχρωση αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά. Αυτός είναι ο προκάτοχος του πίνακα χρωμάτων DIN.
Χρωματικός κύκλος σύμφωνα με τον Ewald Hering (1920). Τα τέσσερα πρωτεύοντα χρώματα (κόκκινο, πράσινο, μπλε και κίτρινο) τοποθετούνται σύμφωνα με την πολικότητά τους ως πόλοι δύο κάθετων αξόνων. Τα ενδιάμεσα χρώματα προκύπτουν από προσθετική μίξη των πρωτευόντων χρωμάτων. Το σύγχρονο Σουηδικό Natural Color System (NCS) βασίζεται σε αυτόν τον χρωματικό κύκλο.
Η CIE (Commission Internationale de l'Éclairage) προσπάθησε να ορίσει ένα διεθνές πρότυπο μέτρησης χρώματος το 1931. Δημιούργησε το χρωματικό διάγραμμα χρωματικότητας CIE, βασισμένο στο τρίγωνο του Maxwell, με πρωτεύοντα χρώματα το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Αυτά χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή όλου του εύρους των χρωμάτων. Αυτό το διάγραμμα στη σύγχρονη μορφή του χρησιμοποιείται σήμερα για τη μέτρηση και ποσοτικοποίηση των χρωμάτων που παράγονται σε οθόνες υπολογιστών. Τα καθαρά φασματικά χρώματα βρίσκονται στο καμπύλο άκρο, και η περιοχή που περικλείεται από την καμπύλη γραμμή και τη διακεκομμένη γραμμή περιλαμβάνει όλα τα ορατά χρώματα.
Ένα «φυσικό» σύστημα χρώματος βασισμένο στις πολύχρωμες αποχρώσεις των φύλλων σφενδάμου.
Πώς αλλάζουν τα χρώματα στην οθόνη σε σύγκριση με όταν τυπώνονται;
Εργασία με Συστήματα Χρώματος
«Φάσμα» υπολογιστή. Η ανάμειξη των πρωτευόντων χρωμάτων, όπως φαίνεται στις στενές ζώνες παραπάνω, δημιουργεί τα χρώματα της ευρείας άνω ζώνης.
Τηλεοράσεις και οθόνες υπολογιστών
Οι εικόνες που εμφανίζονται σε τηλεοράσεις και οθόνες υπολογιστών αποτελούνται από εικονοστοιχεία (pixels), καθένα από τα οποία παράγεται με ανάμειξη κόκκινων, πράσινων και μπλε σημείων σε ποικίλες αναλογίες. Ένας συνδυασμός και των τριών στο μέγιστο της φωτεινότητας εμφανίζεται ως λευκό από απόσταση. Ένα μείγμα κόκκινου και πράσινου παράγει κίτρινο· κόκκινο με μπλε δημιουργεί ματζέντα· και πράσινο με μπλε παράγει κυανό. Σε μια οθόνη, η μεταβολή των αναλογιών των πρωτευόντων χρωμάτων δημιουργεί όλο το εύρος των χρωμάτων.
Αναπαραγωγή χρώματος
Το εύρος των χρωμάτων διαφέρει πάρα πολύ μεταξύ διαφορετικών μέσων. Από τα δισεκατομμύρια χρώματα του ορατού φάσματος, μια οθόνη υπολογιστή μπορεί να αποδώσει εκατομμύρια, ένας εκτυπωτής υψηλής ποιότητας της τάξης των χιλιάδων, ενώ παλαιότερα συστήματα υπολογιστών μπορεί να υποστηρίζουν μόνο 216 χρώματα σε διαφορετικές πλατφόρμες. Υπάρχουν μεγάλες δυσκολίες στην ακριβή και επαναλήψιμη αναπαραγωγή του χρώματος εντός των περιορισμών της εκτύπωσης όσων βλέπουμε σε μια οθόνη. Τα χρώματα πρέπει να επιλέγονται από το σύστημα RGB ώστε να αποδίδονται με ακρίβεια τα επιθυμητά χρώματα· σχέδια που περιλαμβάνουν χρώματα εκτός του φάσματος CMYK μπορεί να μην αναπαράγονται σωστά στην εκτύπωση.
Παραδείγματα μεταμερισμού (metamerism)
Μεταμερισμός και φωτιστικά σώματα
Το ορατό φως είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος περίπου μεταξύ 400 και 700 νανομέτρων. Κάθε χρώμα φωτός έχει μια χαρακτηριστική φασματική κατανομή, δηλαδή ένα πρότυπο έντασης φωτός ως συνάρτηση του μήκους κύματος. Η περιγραφή του χρώματος με αυτόν τον τρόπο είναι πολύ πιο σύνθετη από τη χρήση των τριών ιδιοτήτων: απόχρωση, κορεσμός και φωτεινότητα.
Αν χωρίζαμε όλο το εύρος των ορατών μηκών κύματος σε τμήματα πλάτους 10 νανομέτρων, θα χρειαζόμασταν περίπου 30 χαρακτηριστικές παραμέτρους για να περιγράψουμε κάθε χρώμα ξεχωριστά. Συνεπώς, για κάθε χρώμα που αντιλαμβανόμαστε, πολλαπλά διαφορετικά φάσματα μπορούν να παράγουν την ίδια χρωματική εντύπωση. Τα φάσματα που αντιλαμβανόμαστε ως το ίδιο χρώμα ονομάζονται μεταμερή (metamers).
Η ποιότητα του φωτισμού επηρεάζει επίσης το χρώμα που βλέπουμε όταν παρατηρούμε χρωματιστές επιφάνειες. Το φως ανακλάται από αυτές τις επιφάνειες, οι οποίες έχουν διαφορετικές καμπύλες φασματικής ανακλαστικότητας. Αντιλαμβανόμαστε το χρώμα με βάση τον συνδυασμό της φασματικής ανακλαστικότητας της επιφάνειας και της ποιότητας του φωτισμού της.
Δύο επιφάνειες (ή χρωστικές) μπορεί να εμφανίζονται ως μεταμερές φως υπό μία φωτεινή πηγή, αλλά να αντανακλούν διαφορετικά φάσματα υπό μια άλλη φωτεινή πηγή. Δύο χρωματικά υφάσματα μπορεί να φαίνονται ίδιο χρώμα κάτω από λαμπτήρα πυρακτώσεως, αλλά διαφορετικά κάτω από λαμπτήρα φθορισμού.
Είναι το φως «ρυθμισμένο» στα μάτια μας;
Ενέργεια του Χρώματος
Μπορούμε να ανιχνεύσουμε το εύρος του φάσματος φωτός περίπου από 400 νανόμετρα (ιώδες) έως 700 νανόμετρα (κόκκινο). Αντιλαμβανόμαστε αυτό το εύρος μηκών κύματος ως ένα ομαλά μεταβαλλόμενο ουράνιο τόξο χρωμάτων — το ορατό φάσμα.
Μπορεί να φαίνεται αξιοσημείωτο ότι τόσες διαφορετικές αιτίες χρώματος εφαρμόζονται σε αυτή τη στενή ζώνη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην οποία είναι ευαίσθητο το μάτι, μια ζώνη μικρότερη από μία «οκτάβα» σε ένα ηλεκτρομαγνητικό φάσμα άνω των 80 «οκτάβων». Τόσα πολλά συμβαίνουν σε αυτή τη στενή ζώνη επειδή εδώ η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με τα ηλεκτρόνια γίνεται για πρώτη φορά σημαντική.
Η ακτινοβολία χαμηλότερης ενέργειας προκαλεί σχετικά μικρές κινήσεις ατόμων και μορίων, τις οποίες αντιλαμβανόμαστε ως θερμότητα, αν τις αντιληφθούμε καθόλου. Η ακτινοβολία υψηλότερης ενέργειας έχει καταστροφική επίδραση, καθώς μπορεί να ιονίσει άτομα, δηλαδή να αφαιρέσει εντελώς ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια, προκαλώντας μόνιμη βλάβη στα μόρια.
Μόνο στην στενή οπτική περιοχή, ακριβώς εκεί όπου το ανθρώπινο μάτι είναι ευαίσθητο, η ενέργεια του φωτός είναι κατάλληλα «ευθυγραμμισμένη» με την ηλεκτρονική δομή της ύλης, επιτρέποντας μια μεγάλη ποικιλία έγχρωμων αλληλεπιδράσεων.
Μίξη Χρωματιστών Φώτων
Κάν’ το μόνη σου: Μίξη φωτός
Έχεις αναρωτηθεί ποτέ γιατί οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται τα χρώματα όπως τα βλέπουμε; Φωτίζοντας μια λευκή επιφάνεια με τρία διαφορετικά χρώματα φωτός, μπορείς να κατανοήσεις καλύτερα πώς το ανθρώπινο μάτι «βλέπει» το χρώμα.
Υλικά
- Ένα κόκκινο, ένα μπλε και ένα πράσινο φως. Μπορείς να χρησιμοποιήσεις τρεις διαφορετικούς λαμπτήρες, καθένας σε ξεχωριστή υποδοχή· ή τρία LED φώτα· ή τρεις φακούς ίδιας ισχύος, με διπλό στρώμα κόκκινου, πράσινου ή μπλε σελοφάν στερεωμένο με λαστιχάκι.
- Έναν λευκό τοίχο, χαρτί ή χαρτόνι.
Πώς γίνεται
- Κόλλησε ένα λευκό χαρτόνι ή περίπου 8 φύλλα λευκού χαρτιού σε έναν τοίχο σε σκοτεινό δωμάτιο. (Σημείωση: μπορείς επίσης να χρησιμοποιήσεις λευκό τοίχο. Οθόνη προβολέα δεν λειτουργεί καλά.)
- Άναψε τα φώτα και τοποθέτησέ τα ώστε να πετύχεις το «πιο λευκό» φως στο σημείο όπου αναμειγνύονται τα τρία χρώματα. Για καλύτερα αποτελέσματα, το δωμάτιο πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο σκοτεινό.
- Τοποθέτησε ένα συμπαγές αντικείμενο (π.χ. μια κούπα καφέ) κοντά στον τοίχο. Ρύθμισε την απόσταση ώστε να δεις τρεις διακριτές χρωματιστές σκιές.
- Σβήσε ένα από τα χρωματιστά φώτα και παρατήρησε πώς αλλάζει το χρώμα στον τοίχο και οι σκιές. Μετακίνησε το αντικείμενο κοντά στον τοίχο μέχρι οι σκιές να επικαλυφθούν και παρατήρησε το συνδυασμένο χρώμα τους.
- Επανάλαβε με διαφορετικό φως κάθε φορά σβηστό, ενώ τα άλλα δύο παραμένουν αναμμένα, μέχρι να δοκιμάσεις όλους τους συνδυασμούς.
- Επανάλαβε με ένα μόνο χρώμα κάθε φορά και μετά με τα τρία μαζί. Μπορείς να δημιουργήσεις άλλες αποχρώσεις χρησιμοποιώντας το χέρι σου μπροστά από τα φώτα;
Πώς λειτουργεί
Γιατί χρησιμοποιούμε τρία διαφορετικά φώτα στη μελέτη της χρωματικής αντίληψης; Επειδή υπάρχουν τρεις τύποι κωνίων (cone cells) στον αμφιβληστροειδή. Ο τρόπος με τον οποίο ο εγκέφαλος επεξεργάζεται την είσοδο από αυτά τα τρία είδη κωνίων παράγει τον χρωματικό κύκλο.
Τον 19ο αιώνα, ο Ewald Hering πρότεινε ότι οι είσοδοι από τα τρία είδη κωνίων συνδυάζονται για να δημιουργήσουν τρία σήματα: φωτεινότητα· ερυθρότητα έναντι πρασινότητας (r/g)· και κιτρινότητα έναντι κυανοχρωμίας (y/b). Ο πλήρης κύκλος 360 μοιρών των πιθανών συνδυασμών θετικών και αρνητικών τιμών r/g και y/b δημιουργεί το φάσμα αποχρώσεων που ονομάζουμε χρωματικό κύκλο. Αργότερα, οι νευροεπιστήμονες επιβεβαίωσαν τη θεωρία του Hering.
Τα χρώματα σε μια οθόνη υπολογιστή ή τηλεόρασης δημιουργούνται από φωσφόρους ή LED τριών μόνο χρωμάτων: κόκκινο, πράσινο και μπλε. Οι μίξεις αυτών των τριών χρωμάτων παράγουν όλα τα χρώματα που βλέπεις στην οθόνη, συμπεριλαμβανομένων του λευκού και του γκρι.
ΚΟΚΚΙΝΟ + ΠΡΑΣΙΝΟ = ΚΙΤΡΙΝΟ ΜΠΛΕ + ΚΟΚΚΙΝΟ = ΜΑΤΖΕΝΤΑ ΠΡΑΣΙΝΟ + ΜΠΛΕ = ΚΥΑΝΟ
Με κόκκινα, πράσινα και μπλε φώτα, μπορείς να δημιουργήσεις σκιές επτά χρωμάτων: μπλε, κόκκινο, πράσινο, μαύρο, κυανό, ματζέντα και κίτρινο. Αν μπλοκάρεις δύο από τα τρία φώτα, παίρνεις σκιά του τρίτου χρώματος. Αν μπλοκάρεις και τα τρία, παίρνεις μαύρη σκιά.
Όταν σβήνεις το κόκκινο φως και αφήνεις τα μπλε και πράσινα, το αποτέλεσμα είναι κυανό. Αν τοποθετήσεις αντικείμενο μπροστά σε αυτό, δημιουργούνται δύο σκιές: μία μπλε και μία πράσινη, ανάλογα με το ποιο φως μπλοκάρεται.
Μπορεί να φαίνεται παράξενο ότι κόκκινο και πράσινο φως μαζί δίνουν κίτρινο. Όμως το μείγμα τους διεγείρει τα ίδια κωνία του αμφιβληστροειδούς που διεγείρει και το κίτρινο φως. Ο εγκέφαλος δεν «βλέπει» το φυσικό μήκος κύματος, αλλά τη συνδυασμένη διέγερση των υποδοχέων — γι’ αυτό και το αποτέλεσμα είναι το ίδιο χρώμα.
Για περισσότερες πληροφορίες, δες τα άρθρα για τη θεωρία χρώματος και τα χρωματικά pixels.
Παραλλαγές
Χρησιμοποίησε διαφορετικά χρωματιστά χαρτιά στον τοίχο. Δοκίμασε κόκκινο, πράσινο, μπλε και κίτρινο. Χρησιμοποίησε επίσης φθορίζον (νέον) χαρτί για να δεις ένα διαφορετικό αποτέλεσμα. Η ικανότητα του εγκεφάλου να προσαρμόζεται στο συνολικό χρώμα του φόντου ονομάζεται χρωματική σταθερότητα (color constancy). Αυτό ισχύει και για ήπιους χρωματικούς τόνους, όπως οι κρεμ και οι μπεζ αποχρώσεις.
Χρησιμοποίησε μια καρφίτσα για να ανοίξεις μια μικρή τρύπα σε μια κάρτα ευρετηρίου και κράτησέ την κοντά στον τοίχο. Μετέβαλε την απόσταση μεταξύ των φώτων και του τοίχου. Μπορεί να δεις τρεις χρωματιστές κουκκίδες και τέσσερις διαφορετικά χρωματισμένες σκιές.
Υπάρχουν και άλλοι τρόποι για να δημιουργήσεις χρωματιστά φώτα. Για παράδειγμα, μπορείς να αγοράσεις χρωματιστά φωτογραφικά φίλτρα (κόκκινο, μπλε, πράσινο, κυανό, ματζέντα και κίτρινο) και να τα προσαρμόσεις σε φακούς. Μπορείς επίσης να προσθέσεις χρωστικές τροφίμων σε μεγάλα ποτήρια με νερό και να δημιουργήσεις κόκκινο, πράσινο και μπλε φως φωτίζοντας μέσα από τα χρωματισμένα υγρά. Επιπλέον, μπορείς να αγοράσεις θεατρικά φώτα ή φωτισμό DJ για συνδυασμούς χρωμάτων RGB.
Κάν’ το μόνη σου: Ανάμειξη Χρωμάτων (Ανάμειξη Έγχρωμων Μελανιών και Χρωμάτων)
Όλες οι έγχρωμες διαδικασίες εκτύπωσης χρησιμοποιούν αυτό που ονομάζεται αφαιρετική ανάμειξη χρωμάτων για να αφαιρούν τμήματα του λευκού φωτός και να παράγουν τα χρώματα που βλέπουμε. Μπορείς να απεικονίσεις αυτήν την αφαιρετική διαδικασία διασκεδάζοντας παράλληλα με την ανάμειξη διαφορετικών χρωματιστών μελανιών ή χρωμάτων τέμπερας.
Υλικά
- Χρώματα τέμπερας ή μελάνια εκτύπωσης σε κυανό (cyan), ματζέντα (magenta) και κίτρινο (yellow). (Σημείωση: η τέμπερα καθαρίζεται με σαπούνι και νερό, ενώ για χυμένο μελάνι χρειάζεται ισοπροπυλική αλκοόλη.)
- Λευκό χαρτόνι, χάρτινα πιάτα ή φύλλα χαρτιού τοποθετημένα πάνω σε εφημερίδες.
- Πλαστικά κουτάλια, πινέλα ή ξυλάκια παγωτού.
Πώς γίνεται
- Τοποθέτησε ίσες ποσότητες κυανού, ματζέντα και κίτρινου χρώματος σε ίσες αποστάσεις μεταξύ τους, σχηματίζοντας κύκλο πάνω σε λευκό χαρτόνι, χάρτινο πιάτο ή φύλλο χαρτιού.
- Χρησιμοποίησε ένα καθαρό πινέλο, κουτάλι ή ξυλάκι για να αναμείξεις λίγο ματζέντα με κίτρινο. Ενδέχεται να προκύψει κόκκινο χρώμα.
- Χρησιμοποίησε άλλο καθαρό εργαλείο για να αναμείξεις κυανό και κίτρινο. Ενδέχεται να προκύψει πράσινο χρώμα.
- Χρησιμοποίησε άλλο καθαρό εργαλείο για να αναμείξεις ματζέντα και κυανό. Ενδέχεται να προκύψει μπλε χρώμα.
- Στο κέντρο της λευκής επιφάνειας ανάμειξε κυανό, ματζέντα και κίτρινο.
- Σε ένα καθαρό σημείο του χαρτιού, δοκίμασε να αναμείξεις κόκκινο, μπλε και πράσινο.
Πώς λειτουργεί
Ο παλαιότερος από όλους τους χρωματικούς κύκλους βασίζεται στην αφαιρετική μίξη χρώματος και χρησιμοποιεί κυανό, ματζέντα και κίτρινο ως πρωτεύοντα χρώματα. Συχνά χρησιμοποιούνται μπλε, κόκκινο και κίτρινο αντί για κυανό, ματζέντα και κίτρινο. Αυτή η παραλλαγή έχει ιστορική προέλευση και σχετίζεται με τη διαθεσιμότητα χρωστικών. Διάβασε περισσότερα για τη θεωρία του χρώματος.
Η διάταξη των χρωμάτων γύρω από έναν χρωματικό κύκλο συχνά θεωρείται ότι αντιστοιχεί στα μήκη κύματος του φωτός, όπως υποτέθηκε στον αρχικό χρωματικό κύκλο του Sir Isaac Newton. Ο Newton ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη λέξη «φάσμα» (spectrum) για να περιγράψει τα χρώματα του λευκού φωτός καθώς αυτό διέρχεται από ένα πρίσμα. Στη φυσιολογική ανθρώπινη όραση, τα μήκη κύματος μεταξύ 400 nm και 700 nm αναπαρίστανται στον κύκλο, όπου τα κόκκινα αντιστοιχούν στα μεγαλύτερα μήκη κύματος και τα μπλε και ιώδη στα μικρότερα.
Η αφαιρετική μίξη χρώματος ξεκινά με ένα αντικείμενο που ανακλά φως και χρησιμοποιεί χρώματα για να αφαιρέσει τμήματα του λευκού φωτός που το φωτίζει, ώστε να παραχθούν άλλα χρώματα. Η έγχρωμη ζωγραφική, η έγχρωμη φωτογραφία και όλες οι διαδικασίες έγχρωμης εκτύπωσης χρησιμοποιούν αυτήν την αφαιρετική διαδικασία.
Η εκτύπωση χρησιμοποιεί χρωματιστά μελάνια που αφαιρούν τμήματα του λευκού φωτός το οποίο προσπίπτει στην εικόνα πάνω στο χαρτί. Τα μελάνια εκτύπωσης είναι διαφανή· αυτή η διαφάνεια επιτρέπει στο φως να περάσει μέσα από αυτά, να ανακλαστεί από το χαρτί και να επιστρέψει στο μάτι. Το χαρτί είναι αυτό που ανακλά πίσω το φως που δεν έχει απορροφηθεί. Κάθε βασικό μελάνι εκτύπωσης (κυανό, ματζέντα και κίτρινο) απορροφά ή αφαιρεί ορισμένα τμήματα του λευκού φωτός και ανακλά άλλα.
| Χρώμα Μελανιού | Απορροφά | Ανακλά | Εμφανίζεται ως |
|---|---|---|---|
| Κυανό (Cyan) | Κόκκινο φως | Πράσινο και μπλε φως | Κυανό |
| Ματζέντα (Magenta) | Πράσινο φως | Κόκκινο και μπλε φως | Ματζέντα |
| Κίτρινο (Yellow) | Μπλε φως | Κόκκινο και πράσινο φως | Κίτρινο |
| Ματζέντα + Κίτρινο | Πράσινο και μπλε φως | Κόκκινο φως | Κόκκινο |
| Κυανό + Κίτρινο | Κόκκινο και μπλε φως | Πράσινο φως | Πράσινο |
| Κυανό + Ματζέντα | Κόκκινο και πράσινο φως | Μπλε φως | Μπλε |
Προσαρμοσμένο με άδεια από το Understanding Color.
Παίξε με λευκό και μαύρο χρώμα για να δημιουργήσεις τρίγωνα χρωματικών τόνων (tint triangles).
Παραλλαγές
Είναι μια ενδιαφέρουσα εμπειρία να επαναλάβεις την ίδια δραστηριότητα σχηματίζοντας έναν χρωματικό κύκλο με χρώματα κόκκινο, μπλε και κίτρινο. Η ανάμειξη αυτών των τριών χρωμάτων θα αποδώσει τρία νέα χρώματα: πράσινο, πορτοκαλί και μωβ.
Μπορείς να δοκιμάσεις ένα διαφορετικό πείραμα με ορθογώνια χρώματος. Ξεκίνα από τα τρία Χ της εικόνας χρησιμοποιώντας μαύρο, μπλε και πορτοκαλί για να αναπαράγεις τα ορθογώνια του καλλιτέχνη. Μπορείς να πειραματιστείς με το μαύρο και δύο ακόμη χρώματα για να δημιουργήσεις τα δικά σου ορθογώνια χρωμάτων;
Μπορείς επίσης να εξερευνήσεις χρωματικές παραλλαγές με αυτόν τον χρήσιμο οδηγό για καλλιτέχνες από τον Αργεντινό ζωγράφο Eolo Pons.
Και στη συνέχεια να εξερευνήσεις τα διαφορετικά «περιβάλλοντα» (surrounds), μια μελέτη πάνω στις αντιθέσεις χρωμάτων.
Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι αχρωματοψίας;
Αχρωματοψία
Θα μπορούσες να ξεχωρίσεις τη διαφορά ανάμεσα σε μια ντομάτα, ένα λάιμ και ένα πορτοκάλι; Μερικά άτομα με αχρωματοψία (πρωτανώπες και δευτερανώπες) δεν αντιλαμβάνονται καμία αισθητή διαφορά μεταξύ του κόκκινου, του πορτοκαλί, του κίτρινου και του πράσινου. Χρώματα που στον μέσο παρατηρητή φαίνονται εντελώς διαφορετικά, εμφανίζονται ως το ίδιο χρώμα για αυτό το δύο τοις εκατό του πληθυσμού.
Εκατοντάδες εκατομμύρια άνθρωποι αντιμετωπίζουν προβλήματα όρασης. Η αχρωματοψία επηρεάζει έως και 1 στους 12 άνδρες και 1 στις 200 γυναίκες. Αν και η αχρωματοψία είναι συνήθως αποτέλεσμα γενετικής κατάστασης, επίκτητες χρωματικές ανεπάρκειες μπορεί να προκύψουν από τραυματισμό ή ασθένεια. Παρότι δεν χαρακτηρίζεται επίσημα ως αχρωματοψία, καθώς οι άνθρωποι γερνούν, οι κερατοειδείς τους συνήθως αποκτούν κιτρινωπή απόχρωση, γεγονός που περιορίζει σοβαρά την ικανότητά τους να βλέπουν τα ιώδη και μπλε χρώματα.
Ο καταρράκτης αποτελεί ένα ακόμη σημαντικό πρόβλημα όρασης που επηρεάζει μεγάλο μέρος του πληθυσμού. Όταν ένα άτομο πάσχει από καταρράκτη, ο φακός του ματιού του δεν είναι πλέον πλήρως διαφανής. Επειδή η γήρανση αποτελεί τον σημαντικότερο παράγοντα κινδύνου για την πάθηση αυτή, η αύξηση του προσδόκιμου ζωής έχει καταστήσει τον καταρράκτη την κυριότερη αιτία τύφλωσης παγκοσμίως. Στις ΗΠΑ, περισσότεροι από 20 εκατομμύρια άνθρωποι ηλικίας 40 ετών και άνω εμφανίζουν αυτή τη θόλωση του φακού, ενώ εκτιμάται ότι ο καταρράκτης ευθύνεται για τις μισές περιπτώσεις απώλειας όρασης σε λευκούς, Αφροαμερικανούς και Λατίνους.
Τύποι αχρωματοψίας
Οι διαφορετικές μορφές αχρωματοψίας μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τον τύπο των κωνίων που επηρεάζεται και τον βαθμό της ανεπάρκειας.
Τα άτομα με φυσιολογικά κωνία και φωτοευαίσθητες χρωστικές μπορούν να διακρίνουν τα χρώματα χρησιμοποιώντας τρεις τύπους χρωστικών των κωνίων (L για μεγάλα μήκη κύματος, M για μεσαία μήκη κύματος και S για μικρά μήκη κύματος), οι οποίες διαθέτουν διαφορετική φασματική ευαισθησία. Η κατάσταση αυτή ονομάζεται τριχρωματική όραση (trichromacy).
Μερικές φορές η όραση βασίζεται μόνο σε δύο τύπους χρωστικών των κωνίων. Αυτό είναι γνωστό ως διχρωματική όραση (dichromacy).
Ήπια χρωματική ανεπάρκεια υπάρχει όταν μία ή περισσότερες από τις τρεις φωτοευαίσθητες χρωστικές των κωνίων είναι άτυπες και η μέγιστη ευαισθησία τους έχει μετατοπιστεί (ανώμαλη τριχρωματία, anomalous trichromacy). Η βαρύτητά της μπορεί να κυμαίνεται από πολύ ήπια έως σχεδόν τόσο σοβαρή όσο η διχρωματία.
Η πλήρης αχρωματοψία είναι εξαιρετικά σπάνια, αλλά οι επιπτώσεις της είναι σοβαρές. Η μονοχρωματία των L-, M- ή S-κωνίων περιγράφει μια κατάσταση κατά την οποία λειτουργεί μόνο ένας τύπος χρωστικής κωνίων και επομένως γίνεται αντιληπτό μόνο ένα χρώμα. Στη μονοχρωματία των ραβδίων ή αχρωματοψία (achromatopsia), κανένα κωνίο δεν διαθέτει λειτουργική χρωστική. Η αχρωματοψία μπορεί να είναι κληρονομική, ενώ μπορεί επίσης να εμφανιστεί εγκεφαλική αχρωματοψία (cerebral achromatopsia). Οι όροι πρωταν-, δευταν- και τριταν- χρησιμοποιούνται για να δηλώσουν την απουσία λειτουργικών χρωστικών των L-, M- και S-κωνίων αντίστοιχα.
Οι πρωτανώπες (L-κωνία) και οι δευτερανώπες (M-κωνία) συχνά χαρακτηρίζονται ως άτομα με «ερυθροπράσινη αχρωματοψία», ενώ οι τριτανώπες (S-κωνία) ως άτομα με «κυανοκίτρινη αχρωματοψία». Αυτή η ονομασία μπορεί να είναι παραπλανητική, καθώς οι τριτανώπες μπορούν να διακρίνουν το μπλε από το κίτρινο.
| Τύπος κωνίου | Γενική ονομασία ανεπάρκειας | Ανώμαλη τριχρωματία | Διχρωματία |
|---|---|---|---|
| L-κωνίο | Πρωταν (Protan) | Πρωτανομαλία (Protanomaly) | Πρωτανωπία (Protanopia) |
| M-κωνίο | Δευταν (Deutan) | Δευτερανομαλία (Deuteranomaly) | Δευτερανωπία (Deuteranopia) |
| S-κωνίο | Τριταν (Tritan) | Τριτανομαλία (Tritanomaly) | Τριτανωπία (Tritanopia) |
Πώς βλέπουν τα διαφορετικά άτομα με αχρωματοψία;
Πώς φαίνονται τα πράγματα;
Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν λανθασμένα ότι όποιος χαρακτηρίζεται ως «αχρωματικός» βλέπει μόνο άσπρο και μαύρο, σαν παλιά ασπρόμαυρη ταινία ή τηλεόραση. Αντίθετα, η μονοχρωματία —η πλήρης απουσία κάθε χρωματικής αίσθησης— είναι εξαιρετικά σπάνια. Οι διαφορετικές μορφές και βαθμοί αχρωματοψίας αναλύονται λεπτομερέστερα στην ενότητα Colorblindness.
Σύγκριση φυσιολογικής και διχρωματικής όρασης
Η ανώμαλη τριχρωματία (όπου λειτουργούν τρεις τύποι κωνίων αλλά ένας ή περισσότεροι είναι άτυποι) είναι μακράν η συχνότερη μορφή αχρωματοψίας και, από πολλές απόψεις, η λιγότερο σοβαρή. Το αποτέλεσμά της είναι η μείωση της ικανότητας διάκρισης μεταξύ χρωμάτων, χωρίς όμως να καταργεί εντελώς τη χρωματική αντίληψη.
Τα άτομα με αυτή τη μορφή αχρωματοψίας αντιμετωπίζουν ελάχιστες δυσκολίες σε εργασίες που απαιτούν χρωματική όραση. Μερικοί μάλιστα μπορεί να μην αντιλαμβάνονται ποτέ ότι η χρωματική τους αντίληψη είναι διαφορετική από τη συνήθη. Το μοναδικό πρόβλημα που συναντούν συχνά είναι η αποτυχία σε τεστ χρωματικής όρασης.
Υπό δυσμενείς συνθήκες παρατήρησης, όπως κατά την οδήγηση σε εκτυφλωτικό ηλιακό φως ή σε βροχή και ομίχλη, είναι εύκολο για άτομα με πρωτανομαλία να συγχέουν ένα αναβοσβήνον κόκκινο φανάρι με ένα κίτρινο ή πορτοκαλί ή να αδυνατούν να διακρίνουν ένα πράσινο φανάρι από διάφορα «λευκά» φώτα βιτρινών, πινακίδων και φωτιστικών δρόμου. Η εξασθένηση της φωτεινότητας μπορεί να είναι τόσο έντονη ώστε τα κόκκινα να συγχέονται με μαύρο ή σκούρο γκρι και τα κόκκινα φανάρια να φαίνονται σβηστά.
Οι διχρωμάτες (άτομα των οποίων η όραση βασίζεται σε δύο λειτουργικούς τύπους κωνίων), αντίθετα, μπορεί να έχουν τόσο σοβαρή χρωματική ανεπάρκεια ώστε να επηρεάζεται η καθημερινή τους ζωή.
Το πραγματικό πρόβλημα για τους πρωτανώπες (απουσία L-κωνίων), τους δευτερανώπες (απουσία M-κωνίων) και τους τριτανώπες (απουσία S-κωνίων) είναι ότι υπάρχουν πάρα πολλές ονομασίες χρωμάτων χωρίς προφανή λόγο να χρησιμοποιηθεί η μία αντί της άλλης. Γιατί να ονομάσει κανείς κάτι «πορτοκαλί» όταν δεν φαίνεται διαφορετικό από κάτι που αποκαλείται πράσινο, καστανό, μπεζ ή με κάποια άλλη χρωματική ονομασία;
Για τον πρωτανώπη, το κόκκινο, το πορτοκαλί, το κίτρινο, το κιτρινοπράσινο και το πράσινο εμφανίζονται μετατοπισμένα προς το πράσινο ως προς την απόχρωση και όλα φαίνονται πιο ανοιχτά από ό,τι στον μέσο παρατηρητή. Οι πρωτανώπες συχνά μαθαίνουν να διακρίνουν τα κόκκινα από τα κίτρινα και τα πράσινα κυρίως βάσει της φωτεινότητάς τους και όχι λόγω κάποιας αντιληπτής διαφοράς απόχρωσης. Το βιολετί, η λεβάντα και το πορφυρό είναι αδιαχώριστα από διάφορες αποχρώσεις του μπλε, επειδή τα κοκκινωπά συστατικά τους εξασθενούν τόσο πολύ ώστε γίνονται αόρατα. Τα ροζ λουλούδια, που ανακλούν τόσο κόκκινο όσο και μπλε φως, μπορεί να φαίνονται μπλε στους πρωτανώπες. Στις παρακάτω εικόνες τα πορτοκαλί λουλούδια εξαφανίζονται εντελώς.
Ο δευτερανώπης αντιμετωπίζει τα ίδια προβλήματα διάκρισης αποχρώσεων με τον πρωτανώπη, αλλά χωρίς τη μείωση της φωτεινότητας. Οι όροι κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο και πράσινο έχουν ελάχιστο πρακτικό νόημα. Παρομοίως, το βιολετί, η λεβάντα, το πορφυρό και το μπλε φαίνονται ως το ίδιο χρώμα. Στις παρακάτω εικόνες τα πορτοκαλί λουλούδια εξαφανίζονται επίσης.
Οι τριτανώπες μπορεί να δυσκολεύονται να διακρίνουν το πράσινο, το κυανό και το μπλε. Επίσης, μπορεί να δυσκολεύονται να ξεχωρίσουν το κίτρινο από το βιολετί. Μπορεί να συγχέουν το ροζ, το πορτοκαλί και το καφέ. Στην παρακάτω εικόνα τα πορτοκαλί και τα ροζ λουλούδια φαίνονται ίδια.
Ο προσομοιωτής όρασης παρουσιάζει αυτές τις διαφορές με μεγαλύτερη σαφήνεια.
Αχρωματοψία και μονοχρωματία
Η αχρωματοψία (achromatopsia), που μερικές φορές ονομάζεται μονοχρωματία των ραβδίων (rod monochromacy), μπορεί να είναι κληρονομική (συγγενής), ενώ η εγκεφαλική αχρωματοψία μπορεί να εμφανιστεί αργότερα στη ζωή.
Επειδή η όραση ενός αχρωμάτη βασίζεται αποκλειστικά στα ραβδία, λειτουργεί καλύτερα σε χαμηλά επίπεδα φωτισμού και στην περιφερειακή όραση. Τα άτομα με αυτήν την κατάσταση πρέπει να φορούν πολύ σκούρα γυαλιά ηλίου κατά τη διάρκεια της ημέρας ή σε έντονα φωτισμένους εσωτερικούς χώρους.
Τα άτομα με συγγενή αχρωματοψία αντιλαμβάνονται μόνο το μαύρο, το λευκό και αποχρώσεις του γκρι και δεν διαθέτουν καμία έννοια του χρώματος. Τα άτομα με εγκεφαλική αχρωματοψία βλέπουν επίσης σε αποχρώσεις του γκρι, αλλά επειδή παλαιότερα διέθεταν χρωματική όραση, αντιλαμβάνονται την απουσία του χρώματος.
Υπάρχουν τρεις τύποι μονοχρωματίας κωνίων (όλοι σπάνιοι), οι οποίοι ονομάζονται ανάλογα με τον λειτουργικό τύπο κωνίου. Για παράδειγμα, η μονοχρωματία των μπλε κωνίων είναι μια κατάσταση στην οποία απουσιάζουν τα L- και M-κωνία, αφήνοντας μόνο τα S-κωνία και τα ραβδία.
Επειδή τα S-κωνία δεν συμβάλλουν σημαντικά στην αντίληψη της φωτεινότητας, τα άτομα με μονοχρωματία μπλε κωνίων αντιμετωπίζουν παρόμοια προβλήματα με το έντονο φως όπως οι αχρωμάτες, αν και μπορούν να διακρίνουν ένα μικρό εύρος χρωμάτων.
Οι μονοχρωμάτες μπορούν να βλέπουν κατά τη διάρκεια της ημέρας, αλλά δεν μπορούν να διακρίνουν διαφορετικές αποχρώσεις.
Vision simulator | Causes of Color
Πώς αποκτούν οι άνθρωποι αχρωματοψία και πόσο συχνή είναι;
Αιτίες και Συχνότητα της Αχρωματοψίας
| Ταξινόμηση | Άνδρες (%) | Γυναίκες (%) |
|---|---|---|
| Ανωμαλική τριχρωματία | 6,3 | 0,37 |
| Πρωτανωμαλία (βλάβη των L-κωνίων) | 1,3 | 0,02 |
| Δευτερανωμαλία (βλάβη των M-κωνίων) | 5,0 | 0,35 |
| Τριτανωμαλία (βλάβη των S-κωνίων) | 0,0001 | 0,0001 |
| Διχρωματία | 2,4 | 0,03 |
| Πρωτανωπία (απουσία L-κωνίων) | 1,3 | 0,02 |
| Δευτερανωπία (απουσία M-κωνίων) | 1,2 | 0,01 |
| Τριτανωπία (απουσία S-κωνίων) | 0,001 | 0,03 |
| Μονοχρωματία ραβδίων (απουσία κωνίων) | 0,00001 | 0,00001 |
Τα άτομα με φυσιολογική χρωματική αντίληψη διαθέτουν τρεις διαφορετικούς τύπους κωνίων. Κάθε τύπος κωνίου είναι προσαρμοσμένος να αντιλαμβάνεται κυρίως μεγάλα μήκη κύματος (ερυθρωπά), μεσαία μήκη κύματος (πρασινωπά) ή μικρά μήκη κύματος (κυανωπά), τα οποία αναφέρονται αντίστοιχα ως κωνία L, M και S. Τα κωνικά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς αποτελούν τα κρίσιμα φυσικά συστατικά της χρωματικής όρασης. Ο νους μας καθορίζει ποιο «χρώμα» βλέπουμε προσδιορίζοντας την αναλογία μεταξύ των σημάτων που προέρχονται από τους διαφορετικούς τύπους κωνίων. Στα άτομα με αχρωματοψία, ένας τύπος κωνίου είτε απουσιάζει είτε παρουσιάζει διαφορετική φασματική ευαισθησία.
Συχνότητα εμφάνισης
Περίπου το 5% έως 8% των ανδρών και το 0,5% των γυναικών γεννιούνται με αχρωματοψία· δηλαδή περίπου ένας στους δώδεκα άνδρες και μία στις διακόσιες γυναίκες. Τα άτομα που είναι πρωτάνες (μειωμένη αντίληψη του ερυθρού) και δευτάνες (μειωμένη αντίληψη του πράσινου) αποτελούν το 99% αυτής της ομάδας.
Ένας ασυνήθιστος τύπος αχρωματοψίας εμφανίζεται στον νου και όχι στο μάτι. Πρόκειται για σχέδιο ενός ασθενούς που, μετά από εγκεφαλικό ατύχημα, δεν μπορούσε πλέον να βλέπει τον κόσμο έγχρωμο. Ο ασθενής ήταν καλλιτέχνης και τα σχέδια έγιναν από μνήμης. Τα σχέδια απεικονίζουν (με τη φορά των δεικτών του ρολογιού): μια μπανάνα, μια ντομάτα, ένα πεπόνι και φύλλα. Ενδιαφέρον είναι ότι αυτό παρουσιάζει αναλογία με τους πίνακες που βασίζονται στη φωτεινότητα σε ορισμένα έργα του Πικάσο.
Αιτίες της αχρωματοψίας
Οι συγγενείς διαταραχές της χρωματικής όρασης επηρεάζουν στη συντριπτική τους πλειονότητα τα κωνία L ή τα κωνία M. Η πλήρης αχρωματοψία είναι σχετικά σπάνια. Οι ανεπάρκειες των κωνίων L και M συχνά αναφέρονται συλλογικά ως ερυθροπράσινη αχρωματοψία, επειδή μειώνουν την ικανότητα διάκρισης μεταξύ αυτών των δύο χρωμάτων. Οι ανεπάρκειες που αφορούν τα κωνία S είναι πολύ σπανιότερες και συχνά αποκαλούνται κυανοκίτρινη αχρωματοψία.
Η αχρωματοψία είναι κυρίως συγγενής. Ωστόσο, μπορεί επίσης να αποκτηθεί ως αποτέλεσμα ασθένειας ή ατυχήματος, όπως στην περίπτωση του καλλιτέχνη της παραπάνω εικόνας. Σε αυτή την περίπτωση, η διαταραχή της χρωματικής όρασης προκαλείται από διακοπή των νευρικών οδών μεταξύ του οφθαλμού και των οπτικών κέντρων του εγκεφάλου και όχι από απώλεια της λειτουργίας των κωνίων στο μάτι. Για παράδειγμα, η αχρωματοψία (achromatopsia), δηλαδή η πλήρης απώλεια της έγχρωμης όρασης, μπορεί να αποκτηθεί ως αποτέλεσμα εγκεφαλικής βλάβης, ενώ η νόσος του Πάρκινσον προκαλεί συχνά συμπτώματα παρόμοια με εκείνα της τριτανωπίας.
Οι οψίνες των κωνίων L και M παρουσιάζουν πολύ υψηλή ομολογία. Οι κενές κουκκίδες αντιπροσωπεύουν πανομοιότυπα αμινοξέα και οι συμπαγείς κουκκίδες υποκαταστάσεις αμινοξέων μεταξύ των οψινών των κωνίων L και M. Οι ανθρώπινες οψίνες των κωνίων L και M αποτελούνται αμφότερες από 364 αμινοξέα και είναι ταυτόσημες σε όλες εκτός από 15 θέσεις. Τα μέγιστα απορρόφησής τους διαφέρουν μόνο κατά 31 nm και αυτή η διαφορά στη φασματική ευαισθησία θεωρείται ότι οφείλεται σε 7 κατάλοιπα αμινοξέων.
Ποια είναι η γενετική αιτία της ανωμαλικής τριχρωματίας;
Η ανωμαλική τριχρωματία, ο συνηθέστερος τύπος αχρωματοψίας, χαρακτηρίζεται από μετατόπιση της ευαισθησίας μίας ή περισσότερων χρωστικών των κωνίων. Για λόγους που σχετίζονται με τη γενετική κωδικοποίηση της χρωματικής όρασης, αυτές οι μετατοπίσεις επηρεάζουν σχεδόν πάντοτε τα κωνία L και M και συνήθως μετατοπίζουν το ένα προς το άλλο. Με άλλα λόγια, η πρωτανωμαλία καθιστά το κωνίο L περισσότερο όμοιο με το κωνίο M, ενώ η δευτερανωμαλία καθιστά το κωνίο M περισσότερο όμοιο με το κωνίο L. Τα κωνία L και M διακρίνουν μεταξύ μεγάλων και μεσαίων μηκών κύματος.
Τα γονίδια των οψινών των κωνίων L και M βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο, διατεταγμένα κεφαλή προς ουρά, σε έναν βραχίονα του χρωμοσώματος Χ. Τα γονίδια αυτά είναι υπεύθυνα για τη δομή της οψίνης των κωνίων (πρωτεΐνης). Η οψίνη, μαζί με τη ρετινάλη, συγκροτεί τη χρωστική.
Ο ενδογονιδιακός ανασυνδυασμός μεταξύ των γονιδίων των κωνίων L και M είναι συχνός και μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή υβριδικών ή συγχωνευμένων γονιδίων, ορισμένα από τα οποία κωδικοποιούν ανώμαλες χρωστικές. Εάν υπάρχει διαφοροποίηση στις χρωστικές των κωνίων L και M, η οποία προκαλείται από διαφορές στην αλληλουχία των αμινοξέων τους, οι διαφορές μεταξύ αυτών των δύο χρωστικών μπορεί να γίνουν λιγότερο έντονες και τα μέγιστα απορρόφησής τους να μετατοπιστούν πιο κοντά μεταξύ τους. Γενικά, η ικανότητα διάκρισης μεταξύ ερυθρών και πράσινων χρωμάτων μειώνεται όσο τα μέγιστα απορρόφησης των κωνίων πλησιάζουν το ένα το άλλο.
Πιστεύεται ότι, επειδή το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για τις οψίνες των κωνίων S (διάκριση μεταξύ κυανού και κίτρινου) δεν διαθέτει γειτονικό DNA με παρόμοια αλληλουχία, η τριτανωμαλία προκαλείται από κάποιο είδος μετάλλαξης αυτού του γονιδίου. Δεδομένης της πολυπλοκότητας της γενετικής έρευνας, ο ρόλος των γονιδίων στην αχρωματοψία δεν έχει ακόμη πλήρως κατανοηθεί.
Κληρονομικότητα στην ανωμαλική τριχρωματία
Πρωτανωμαλία και δευτερανωμαλία
Η πρωτανωμαλία και η δευτερανωμαλία (συχνά αναφερόμενες ως ερυθροπράσινη αχρωματοψία) προκαλούνται από ανωμαλίες στο χρωμόσωμα Χ. Επειδή οι γυναίκες διαθέτουν δύο χρωμοσώματα Χ, ενώ οι άνδρες ένα Χ και ένα Υ, αυτή η μορφή αχρωματοψίας είναι πολύ συχνότερη στους άνδρες. Οι γυναίκες πρέπει να φέρουν ελαττώματα και στα δύο χρωμοσώματα Χ για να εμφανίσουν αυτή την αχρωματοψία. Ωστόσο, επειδή το γονίδιο είναι υπολειπόμενο, μια γυναίκα που δεν είναι αχρωματική αλλά φέρει το ελάττωμα σε ένα από τα δύο χρωμοσώματα Χ είναι φορέας της πάθησης.
Η παραπάνω κινούμενη εικόνα παρουσιάζει τη στατιστική πιθανότητα κληρονόμησης της αχρωματοψίας.
Ορισμένα συμπεράσματα που προκύπτουν από αυτή την απεικόνιση είναι τα εξής:
- Οι γιοι μιας μητέρας-φορέα και ενός πατέρα χωρίς αχρωματοψία έχουν πιθανότητα 50% να είναι αχρωματικοί, ενώ οι κόρες έχουν πιθανότητα 50% να είναι φορείς.
- Οι γιοι ενός αχρωματικού πατέρα και μιας μητέρας-φορέα έχουν πιθανότητα 50% να είναι αχρωματικοί, ενώ οι κόρες τους θα είναι είτε φορείς είτε αχρωματικές.
- Οι γιοι ενός αχρωματικού πατέρα και μιας μητέρας χωρίς αχρωματοψία δεν θα κληρονομήσουν την αχρωματοψία, αλλά όλες οι κόρες θα είναι φορείς.
- Οι γιοι ενός πατέρα χωρίς αχρωματοψία και μιας αχρωματικής μητέρας θα είναι αχρωματικοί και όλες οι κόρες θα είναι φορείς.
- Όλα τα παιδιά δύο γονέων με ερυθροπράσινη αχρωματοψία θα έχουν επίσης ερυθροπράσινη αχρωματοψία.
Τριτανωμαλία
Η τριτανωμαλία (συχνά αναφερόμενη ως κυανοκίτρινη αχρωματοψία) είναι επίσης γενετικής προέλευσης, αλλά δεν συνδέεται με το φύλο. Εμφανίζεται με την ίδια συχνότητα σε άνδρες και γυναίκες. Το γονίδιο που κωδικοποιεί τους κυανούς υποδοχείς βρίσκεται σε χρωμόσωμα που απαντά εξίσου σε άνδρες και γυναίκες. Πιστεύεται ότι η αχρωματοψία αυτή προκαλείται από μια απλή μετάλλαξη του γονιδίου.
color britannica
Χρώμα (colour, επίσης γράφεται color), η όψη οποιουδήποτε αντικειμένου που μπορεί να περιγραφεί με όρους απόχρωσης, φωτεινότητας/ανοιχτότητας και κορεσμού.
Στη φυσική, το χρώμα συνδέεται ειδικά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ενός ορισμένου εύρους μηκών κύματος που είναι ορατά στο ανθρώπινο μάτι. Η ακτινοβολία τέτοιων μηκών κύματος αποτελεί εκείνο το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που είναι γνωστό ως ορατό φάσμα, δηλαδή το φως.
Η όραση προφανώς εμπλέκεται στην αντίληψη του χρώματος. Ένα άτομο μπορεί να βλέπει σε αμυδρό φως χωρίς όμως να είναι σε θέση να διακρίνει χρώματα. Μόνο όταν υπάρχει περισσότερο φως εμφανίζονται τα χρώματα. Επομένως, φως κάποιας κρίσιμης έντασης είναι επίσης αναγκαίο για την αντίληψη του χρώματος. Τέλος, πρέπει να ληφθεί υπόψη και ο τρόπος με τον οποίο ο εγκέφαλος ανταποκρίνεται στα οπτικά ερεθίσματα. Ακόμη και υπό πανομοιότυπες συνθήκες, το ίδιο αντικείμενο μπορεί να φαίνεται κόκκινο σε έναν παρατηρητή και πορτοκαλί σε έναν άλλο. Είναι σαφές ότι η αντίληψη του χρώματος εξαρτάται από την όραση, το φως και την ατομική ερμηνεία, και ότι η κατανόηση του χρώματος εμπλέκει τη φυσική, τη φυσιολογία και την ψυχολογία.
Ένα αντικείμενο φαίνεται χρωματισμένο λόγω του τρόπου με τον οποίο αλληλεπιδρά με το φως. Η ανάλυση αυτής της αλληλεπίδρασης και των παραγόντων που την καθορίζουν αποτελεί αντικείμενο της φυσικής του χρώματος. Η φυσιολογία του χρώματος αφορά τις αποκρίσεις του ματιού και του εγκεφάλου στο φως και τα αισθητηριακά δεδομένα που αυτές παράγουν. Η ψυχολογία του χρώματος ενεργοποιείται όταν ο νους επεξεργάζεται τα οπτικά δεδομένα, τα συγκρίνει με πληροφορίες αποθηκευμένες στη μνήμη και τα ερμηνεύει ως χρώμα.
Το παρόν άρθρο επικεντρώνεται στη φυσική του χρώματος. Για μια συζήτηση του χρώματος ως ιδιότητας του φωτός, βλ. φως και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Για τις φυσιολογικές όψεις της έγχρωμης όρασης, βλ. μάτι: Έγχρωμη όραση. Βλ. επίσης ζωγραφική για μια συζήτηση των ψυχολογικών και αισθητικών χρήσεων του χρώματος.
Χρώμα και φως
Η φύση του χρώματος
Ο Αριστοτέλης θεωρούσε ότι το χρώμα είναι προϊόν ενός μείγματος λευκού και μαύρου, και αυτή ήταν η επικρατούσα πεποίθηση μέχρι το 1666, όταν τα πειράματα με πρίσματα του Isaac Newton παρείχαν την επιστημονική βάση για την κατανόηση του χρώματος. Ο Νεύτων έδειξε ότι ένα πρίσμα μπορεί να διασπάσει το λευκό φως σε μια σειρά χρωμάτων, την οποία ονόμασε φάσμα (βλ. σχήμα), και ότι ο ανασυνδυασμός αυτών των φασματικών χρωμάτων αναδημιουργεί το λευκό φως. Αν και αναγνώριζε ότι το φάσμα είναι συνεχές, ο Νεύτων χρησιμοποίησε τα επτά ονόματα χρωμάτων — κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί (indigo) και ιώδες — για τμήματα του φάσματος, κατ’ αναλογία προς τις επτά νότες της μουσικής κλίμακας.
Το πείραμα του Νεύτωνα με το πρίσμα.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Ο Νεύτων συνειδητοποίησε ότι υπάρχουν και άλλα χρώματα πέρα από εκείνα της φασματικής ακολουθίας, αλλά παρατήρησε ότι
όλα τα χρώματα στο σύμπαν που παράγονται από το φως και δεν εξαρτώνται από τη δύναμη της φαντασίας είναι είτε τα χρώματα ομογενών φωτεινών ακτίνων [δηλαδή τα φασματικά χρώματα], είτε συντίθενται από αυτά.
Ο Νεύτων αναγνώρισε επίσης ότι
οι ακτίνες, μιλώντας αυστηρά, δεν είναι χρωματισμένες. Σε αυτές δεν υπάρχει τίποτε άλλο παρά μια ορισμένη δύναμη… να διεγείρουν την αίσθηση αυτού ή εκείνου του χρώματος.
Η απροσδόκητη διαφορά μεταξύ της αντίληψης του φωτός και της αντίληψης του ήχου αποσαφηνίζει αυτή την παράξενη όψη του χρώματος. Όταν δέσμες φωτός διαφορετικών χρωμάτων, όπως κόκκινο και κίτρινο, προβάλλονται μαζί σε μια λευκή επιφάνεια σε ίσες ποσότητες, η προκύπτουσα αντίληψη του ματιού μεταβιβάζει στον εγκέφαλο το σήμα ενός και μόνο χρώματος (στην προκειμένη περίπτωση, πορτοκαλί), ένα σήμα που μπορεί να είναι ταυτόσημο με εκείνο που παράγεται από μία μόνο δέσμη φωτός. Όταν όμως δύο μουσικοί τόνοι ηχούν ταυτόχρονα, οι επιμέρους τόνοι μπορούν ακόμη να διακριθούν εύκολα· ο ήχος που παράγεται από έναν συνδυασμό τόνων δεν είναι ποτέ ταυτόσημος με εκείνον ενός μεμονωμένου τόνου. Ένας τόνος είναι το αποτέλεσμα ενός συγκεκριμένου ηχητικού κύματος, ενώ ένα χρώμα μπορεί να είναι το αποτέλεσμα μιας μοναδικής φωτεινής δέσμης ή ενός συνδυασμού οποιουδήποτε αριθμού φωτεινών δεσμών.
Ένα χρώμα μπορεί, ωστόσο, να προσδιοριστεί με ακρίβεια από την απόχρωσή του, τον κορεσμό και τη λαμπρότητα του — τρία γνωρίσματα επαρκή για να το διακρίνουν από όλα τα άλλα δυνατά αντιληπτά χρώματα. Η απόχρωση είναι εκείνη η όψη του χρώματος που συνήθως συνδέεται με όρους όπως κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο κ.ο.κ. Ο κορεσμός (γνωστός επίσης ως χρωματικότητα ή τόνος) αναφέρεται στη σχετική καθαρότητα του χρώματος. Όταν μια καθαρή, ζωηρή και έντονη απόχρωση του κόκκινου αναμειγνύεται με μεταβαλλόμενη ποσότητα λευκού, παράγονται ασθενέστερα ή πιο ωχρά κόκκινα, καθένα από τα οποία έχει την ίδια απόχρωση αλλά διαφορετικό κορεσμό. Αυτά τα πιο ωχρά χρώματα ονομάζονται ακόρεστα χρώματα.
Τέλος, το φως οποιουδήποτε δεδομένου συνδυασμού απόχρωσης και κορεσμού μπορεί να έχει μεταβαλλόμενη λαμπρότητα (ονομάζεται επίσης ένταση ή αξία), η οποία εξαρτάται από τη συνολική ποσότητα φωτεινής ενέργειας που είναι παρούσα.
Το ορατό φάσμα
Ο Νεύτων απέδειξε ότι το χρώμα είναι μια ιδιότητα του φωτός. Για να κατανοήσει κανείς το χρώμα, είναι επομένως αναγκαίο να γνωρίζει κάτι για το φως. Ως μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, το φως έχει ιδιότητες κοινές τόσο με τα κύματα όσο και με τα σωματίδια. Μπορεί να θεωρηθεί ως ένα ρεύμα απειροελάχιστων πακέτων ενέργειας που εκπέμπονται σε διαφορετικές συχνότητες με κυματική κίνηση. Κάθε δεδομένη δέσμη φωτός συνδέεται με συγκεκριμένες τιμές συχνότητας, μήκους κύματος και ενέργειας. Η συχνότητα, δηλαδή ο αριθμός των κυμάτων που διέρχονται από ένα σταθερό σημείο του χώρου σε μία μονάδα χρόνου, εκφράζεται συνήθως σε μονάδες χερτζ (Hz) (1 Hz = 1 κύκλος ανά δευτερόλεπτο). Το μήκος κύματος είναι η απόσταση μεταξύ αντίστοιχων σημείων δύο διαδοχικών κυμάτων και συχνά εκφράζεται σε μέτρα — για παράδειγμα, σε νανόμετρα (1 nm = 10⁻⁹ μέτρο). Η ενέργεια μιας φωτεινής δέσμης μπορεί να συγκριθεί με εκείνη που διαθέτει ένα μικρό σωματίδιο το οποίο κινείται με την ταχύτητα του φωτός, αν και κανένα σωματίδιο με μάζα ηρεμίας δεν θα μπορούσε να κινηθεί με τέτοια ταχύτητα. Ο όρος φωτόνιο, που χρησιμοποιείται για τη μικρότερη ποσότητα φωτός οποιουδήποτε δεδομένου μήκους κύματος, αποσκοπεί στο να περιλάβει αυτή τη δυαδικότητα, συμπεριλαμβανομένων τόσο των κυματικών όσο και των σωματιδιακών χαρακτηριστικών που είναι εγγενή στην κυματική μηχανική και την κβαντομηχανική.
Η ενέργεια ενός φωτονίου εκφράζεται συχνά σε ηλεκτρονιοβόλτ (1 eV = 1,602 × 10⁻¹² erg)· είναι ευθέως ανάλογη της συχνότητας και αντιστρόφως ανάλογη του μήκους κύματος.
Το φως δεν είναι ο μόνος τύπος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας — στην πραγματικότητα αποτελεί μόνο ένα μικρό τμήμα του συνολικού ηλεκτρομαγνητικού φάσματος — είναι όμως η μοναδική μορφή που μπορεί να αντιληφθεί το μάτι. Τα μήκη κύματος του φωτός εκτείνονται περίπου από 400 nm στο ιώδες άκρο του φάσματος έως 700 nm στο ερυθρό άκρο (βλ. πίνακα). (Τα όρια του ορατού φάσματος δεν είναι αυστηρά καθορισμένα αλλά διαφέρουν από άτομο σε άτομο· υπάρχει κάποια διευρυμένη ορατότητα για φως υψηλής έντασης.) Σε μικρότερα μήκη κύματος, το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα εκτείνεται στην περιοχή της υπεριώδους ακτινοβολίας και συνεχίζεται μέσω των ακτίνων Χ, των ακτίνων γ και των κοσμικών ακτίνων. Ακριβώς πέρα από το ερυθρό άκρο του φάσματος βρίσκονται οι μεγαλύτερου μήκους κύματος ακτίνες της υπέρυθρης ακτινοβολίας (οι οποίες γίνονται αντιληπτές ως θερμότητα), τα μικροκύματα και τα ραδιοκύματα. Ακτινοβολία μίας και μόνο συχνότητας ονομάζεται μονοχρωματική. Όταν αυτή η συχνότητα εμπίπτει στο εύρος του ορατού φάσματος, η παραγόμενη χρωματική αντίληψη είναι εκείνη μιας κορεσμένης απόχρωσης.
Εύρος του ορατού φάσματος χρωμάτων^*
| Χρώμα | Μήκος κύματος (nm) | Συχνότητα (10¹⁴ Hz) | Ενέργεια (eV) |
|---|---|---|---|
| Ερυθρό (όριο) | 700 | 4,29 | 1,77 |
| Ερυθρό | 650 | 4,62 | 1,91 |
| Πορτοκαλί | 600 | 5,00 | 2,06 |
| Κίτρινο | 580 | 5,16 | 2,14 |
| Πράσινο | 550 | 5,45 | 2,25 |
| Κυανό | 500 | 5,99 | 2,48 |
| Μπλε | 450 | 6,66 | 2,75 |
| Ιώδες (όριο) | 400 | 7,50 | 3,10 |
^* Οι τιμές είναι μόνο ενδεικτικές.
Οι νόμοι της μίξης των χρωμάτων
Τα χρώματα του φάσματος ονομάζονται χρωματικά χρώματα (chromatic colours)· υπάρχουν επίσης μη χρωματικά χρώματα, όπως τα καφέ, τα ματζέντα και τα ροζ. Ο όρος αχρωματικά χρώματα χρησιμοποιείται μερικές φορές για τη σειρά μαύρο–γκρι–λευκό. Σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, το ανθρώπινο μάτι μπορεί να διακρίνει περίπου 10 εκατομμύρια χρώματα, όλα τα οποία προκύπτουν από δύο τύπους μίξης φωτός: την προσθετική και την αφαιρετική. Όπως υποδηλώνουν τα ονόματα, η προσθετική μίξη περιλαμβάνει την πρόσθεση φασματικών συνιστωσών, ενώ η αφαιρετική μίξη αφορά την αφαίρεση ή απορρόφηση τμημάτων του φάσματος.
Η προσθετική μίξη συμβαίνει όταν συνδυάζονται δέσμες φωτός. Ο χρωματικός κύκλος, που επινοήθηκε πρώτος από τον Νεύτωνα, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως για τον σχεδιασμό χρωμάτων και είναι επίσης χρήσιμος όταν εξετάζεται η ποιοτική συμπεριφορά της μίξης φωτεινών δεσμών. Ο χρωματικός κύκλος του Νεύτωνα συνδυάζει τα φασματικά χρώματα κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, κυανό, βιολετί και μπλε-ιώδες με το μη φασματικό χρώμα ματζέντα (ένα μείγμα μπλε-ιώδους και κόκκινου φωτός), όπως φαίνεται στο σχήμα. Το λευκό βρίσκεται στο κέντρο και παράγεται με τη μίξη φωτεινών δεσμών περίπου ίσης έντασης συμπληρωματικών χρωμάτων (χρωμάτων που βρίσκονται διαμετρικά αντίθετα στον χρωματικό κύκλο), όπως το κίτρινο και το μπλε-ιώδες, το πράσινο και το ματζέντα, ή το κυανό και το κόκκινο. Ενδιάμεσα χρώματα μπορούν να παραχθούν με μίξη φωτεινών δεσμών· έτσι, η μίξη κόκκινου και κίτρινου δίνει πορτοκαλί, κόκκινου και μπλε-ιώδους δίνει ματζέντα, και ούτω καθεξής.
Μια μορφή του χρωματικού κύκλου του Νεύτωνα.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Τα τρία προσθετικά βασικά χρώματα είναι το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε· αυτό σημαίνει ότι, με την προσθετική μίξη κόκκινου, πράσινου και μπλε σε ποικίλες αναλογίες, μπορούν να παραχθούν σχεδόν όλα τα άλλα χρώματα, ενώ όταν τα τρία βασικά προστεθούν σε ίσες ποσότητες, παράγεται λευκό.
Η προσθετική μίξη μπορεί να επιδειχθεί φυσικά με τη χρήση τριών προβολέων διαφανειών εξοπλισμένων με φίλτρα, έτσι ώστε ο ένας να ρίχνει μια δέσμη κορεσμένου κόκκινου φωτός σε μια λευκή οθόνη, ο δεύτερος μια δέσμη κορεσμένου μπλε φωτός και ο τρίτος μια δέσμη κορεσμένου πράσινου φωτός. Η προσθετική μίξη συμβαίνει στα σημεία όπου οι δέσμες επικαλύπτονται (και επομένως προστίθενται), όπως φαίνεται στο σχήμα (αριστερά). Εκεί όπου επικαλύπτονται οι κόκκινες και πράσινες δέσμες, παράγεται κίτρινο. Αν προστεθεί περισσότερο κόκκινο φως ή μειωθεί η ένταση του πράσινου φωτός, το μείγμα φωτός γίνεται πορτοκαλί. Ομοίως, αν υπάρχει περισσότερο πράσινο φως από κόκκινο, παράγεται κιτρινοπράσινο.
(Αριστερά) Η προσθετική μίξη του κόκκινου, πράσινου και μπλε. (Δεξιά) Η αφαιρετική μίξη ματζέντα, κίτρινου και κυανού.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Η αφαιρετική μίξη χρωμάτων περιλαμβάνει την απορρόφηση και την επιλεκτική μετάδοση ή ανάκλαση του φωτός. Συμβαίνει όταν χρωστικές ουσίες (όπως οι χρωστικές ύλες ή οι βαφές) αναμειγνύονται ή όταν πολλαπλά έγχρωμα φίλτρα παρεμβάλλονται σε μία μόνο δέσμη λευκού φωτός. Για παράδειγμα, αν ένας προβολέας εξοπλιστεί με ένα βαθύ κόκκινο φίλτρο, το φίλτρο θα μεταδώσει κόκκινο φως και θα απορροφήσει τα άλλα χρώματα. Αν ο προβολέας εξοπλιστεί με ένα ισχυρό πράσινο φίλτρο, το κόκκινο φως θα απορροφηθεί και θα μεταδοθεί μόνο πράσινο φως. Αν, επομένως, ο προβολέας εξοπλιστεί ταυτόχρονα με κόκκινα και πράσινα φίλτρα, όλα τα χρώματα θα απορροφηθούν και δεν θα μεταδοθεί φως, με αποτέλεσμα το μαύρο. Ομοίως, μια κίτρινη χρωστική απορροφά το μπλε και ιώδες φως, ενώ ανακλά το κίτρινο, πράσινο και κόκκινο φως (με το πράσινο και το κόκκινο να συνδυάζονται προσθετικά και να παράγουν περισσότερο κίτρινο). Η μπλε χρωστική απορροφά κυρίως κίτρινο, πορτοκαλί και κόκκινο φως. Αν αναμειχθούν η κίτρινη και η μπλε χρωστική, παράγεται πράσινο, αφού αυτό είναι το μόνο φασματικό συστατικό που δεν απορροφάται έντονα από καμία από τις δύο.
Επειδή οι προσθετικές διαδικασίες έχουν το μεγαλύτερο gamut (φάσμα) όταν τα βασικά χρώματα είναι το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε, είναι λογικό να αναμένεται ότι το μέγιστο gamut στις αφαιρετικές διαδικασίες θα επιτευχθεί όταν τα βασικά είναι, αντίστοιχα, χρώματα που απορροφούν το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Το χρώμα μιας εικόνας που απορροφά το κόκκινο φως ενώ μεταδίδει όλες τις άλλες ακτινοβολίες είναι το μπλε-πράσινο, που συχνά ονομάζεται κυανό. Μια εικόνα που απορροφά μόνο πράσινο φως μεταδίδει τόσο μπλε όσο και κόκκινο φως, και το χρώμα της είναι ματζέντα. Η εικόνα που απορροφά μπλε μεταδίδει μόνο πράσινο και κόκκινο φως, και το χρώμα της είναι κίτρινο. Επομένως, τα αφαιρετικά βασικά χρώματα είναι το κυανό, το ματζέντα και το κίτρινο (βλ. σχήμα, δεξιά).
Καμία έννοια στο πεδίο του χρώματος δεν έχει παραδοσιακά προκαλέσει μεγαλύτερη σύγχυση από τις παραπάνω. Η σύγχυση αυτή μπορεί να αποδοθεί σε δύο διαδεδομένες εσφαλμένες ονομασίες: το αφαιρετικό βασικό κυανό, που στην πραγματικότητα είναι μπλε-πράσινο, συχνά αποκαλείται μπλε· και το αφαιρετικό βασικό ματζέντα αποκαλείται συχνά κόκκινο. Με αυτούς τους όρους, τα αφαιρετικά βασικά γίνονται κόκκινο, κίτρινο και μπλε· και όσοι έχουν εμπειρία κυρίως από αφαιρετικές μίξεις έχουν εύλογα λόγο να απορούν γιατί ο φυσικός επιμένει να θεωρεί το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε ως βασικά χρώματα. Η σύγχυση αίρεται αμέσως όταν γίνει κατανοητό ότι το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε επιλέγονται ως προσθετικά βασικά επειδή παρέχουν το μεγαλύτερο χρωματικό gamut στις μίξεις. Για τον ίδιο λόγο, τα αφαιρετικά βασικά είναι, αντίστοιχα, χρώματα που απορροφούν το κόκκινο (κυανό), το πράσινο (ματζέντα) και το μπλε (κίτρινο).
Η αντίληψη του χρώματος
Χρωματικά φαινόμενα
Όταν ένα άτομο παρατηρεί ένα αδιαφανές χρωματιστό αντικείμενο, μόνο το φως που ανακλάται από το αντικείμενο μπορεί να ενεργοποιήσει τη διαδικασία της όρασης στο μάτι και στον εγκέφαλο. Επειδή διαφορετικοί φωτισμοί έχουν διαφορετικές φασματικές κατανομές ενέργειας, όπως φαίνεται στο σχήμα, ένα δεδομένο αντικείμενο κάτω από αυτούς τους φωτισμούς θα ανακλά διαφορετικές κατανομές ενέργειας. Παρ’ όλα αυτά, το μάτι και ο εγκέφαλος αποτελούν τόσο εξαιρετικά συστήματα ώστε μπορούν να αντισταθμίζουν τέτοιες διαφορές, και έτσι γίνονται αντιληπτά χρώματα που φαίνονται «κανονικά»—ένα φαινόμενο που ονομάζεται χρωματική σταθερότητα.
colour
Μια ποικιλία πολύχρωμων χρωμάτων.
© adimas/Fotolia
Η χρωματική σταθερότητα δεν ισχύει, ωστόσο, όταν υπάρχουν λεπτές διαφορές στο χρώμα. Αν, για παράδειγμα, δύο πορτοκαλί αντικείμενα, το ένα χρωματισμένο με πορτοκαλί χρωστική και το άλλο με έναν συνδυασμό κόκκινης και κίτρινης χρωστικής, ταιριάζουν ακριβώς στο φως της ημέρας, στο φως μιας λυχνίας βολφραμίου το ένα μπορεί να φαίνεται πιο κοκκινωπό από το άλλο. Λόγω αυτού του φαινομένου, που ονομάζεται μεταμερισμός, είναι πάντα απαραίτητο να ακολουθούνται με ακρίβεια οι συνθήκες φωτισμού και παρατήρησης που καθορίζονται όταν συγκρίνεται ένα δείγμα χρώματος με ένα άλλο σε έναν χρωματικό άτλαντα.
Η ένταση του φωτισμού επηρεάζει επίσης την αντίληψη του χρώματος. Σε πολύ χαμηλά επίπεδα φωτισμού, τα μπλε και πράσινα αντικείμενα φαίνονται φωτεινότερα από τα κόκκινα σε σχέση με τη σχετική τους φωτεινότητα σε ισχυρότερο φωτισμό—ένα φαινόμενο γνωστό ως μετατόπιση Purkinje, από τον Τσέχο φυσιολόγο Jan Evangelista Purkinje. Σε υψηλότερα επίπεδα φωτισμού, παρατηρείται μια σχετική μετατόπιση των χροιών, γνωστή ως φαινόμενο Bezold-Brücke, κατά το οποίο τα περισσότερα χρώματα φαίνονται λιγότερο κόκκινα ή πράσινα και περισσότερο μπλε ή κίτρινα καθώς αυξάνεται η ένταση του φωτισμού.
Αν μια φωτεινή λευκή κηλίδα φωτός προβάλλεται σε μια οθόνη που φωτίζεται ομοιόμορφα με ένα απαλό μπλε φως, ένα φαινόμενο γνωστό ως ταυτόχρονη χρωματική αντίθεση κάνει το λευκό φως να φαίνεται απαλό κίτρινο και το μπλε φως να φαίνεται πιο γκρίζο απ’ ό,τι αν τα δύο παρατηρούνταν χωριστά. Η συμπληρωματική χροιά προκαλείται από τον γειτονικό φωτισμό. Η διαδοχική χρωματική αντίθεση, που συμβαίνει όταν ένα άτομο κοιτάζει επίμονα ένα χρώμα και έπειτα στρέφεται σε ένα άλλο, παράγει το ίδιο αποτέλεσμα.
Χρωματική όραση
Μία από τις πιο επιτυχημένες θεωρίες της χρωματικής όρασης, η τριχρωματική θεωρία, προτάθηκε για πρώτη φορά γύρω στο 1801 από τον Thomas Young, έναν Άγγλο ιατρό, και τελειοποιήθηκε περίπου 50 χρόνια αργότερα από τον Γερμανό επιστήμονα Hermann von Helmholtz. Βασισμένη σε πειράματα χρωματικής αντιστοίχισης, η θεωρία αυτή υποθέτει την ύπαρξη τριών τύπων χρωματικών υποδοχέων στο μάτι. Η πραγματική ύπαρξη τέτοιων κυττάρων-υποδοχέων, γνωστών ως κωνίων (cones, από το σχήμα τους), επιβεβαιώθηκε τελικά στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Οι τρεις τύποι κωνίων έχουν μέγιστη ευαισθησία στις περιοχές του μπλε, του πράσινου και του κόκκινου του φάσματος, με κορυφές απορρόφησης περίπου στα 445 nm, 535 nm και 565 nm αντίστοιχα. Αυτές οι τρεις ομάδες συχνά συμβολίζονται ως S, M και L, ανάλογα με την ευαισθησία τους σε βραχέα, μεσαία και μακρά μήκη κύματος. Η τριχρωματική θεωρία εξηγεί ότι η χρωματική όραση προκύπτει από τη σχετική ένταση απόκρισης των κωνίων S, M και L. (Ίση διέγερση και των τριών οδηγεί στην αντίληψη του λευκού.) Υπάρχει προφανώς στενή σύνδεση ανάμεσα σε αυτή την τριχρωματική θεωρία και στο σύστημα τρισερεθιστικών τιμών (tristimulus value system).
Παρόλο που η τριχρωματική θεωρία φαίνεται να εξηγεί πολλά σχετικά με τη χρωματική όραση, έχουν υποστηριχθεί και μελετηθεί και άλλες θεωρίες, ιδιαίτερα η θεωρία των αντιθετικών διαδικασιών (opponent process theory). Προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό φυσιολόγο Ewald Hering το 1878 και υποθέτει ότι η χρωματική όραση περιλαμβάνει τρεις μηχανισμούς, καθένας από τους οποίους ανταποκρίνεται σε ένα ζεύγος αντιθέτων—δηλαδή φως–σκοτάδι, κόκκινο–πράσινο και μπλε–κίτρινο. Βασίζεται σε πολλές ψυχοφυσικές παρατηρήσεις, μεταξύ των οποίων το γεγονός ότι το μπλε και το κίτρινο (όπως και το κόκκινο και το πράσινο) δεν μπορούν να συνυπάρξουν σε κανένα αντιληπτό χρώμα· δεν υπάρχουν «γαλαζοκίτρινα» (ή «κοκκινοπράσινα»). Πολλά από τα φαινόμενα αντίθεσης και τα μεταεικονίσματα μπορούν να εξηγηθούν πολύ απλά με αυτή την προσέγγιση.
Σήμερα αναγνωρίζεται ότι η τριχρωματική θεωρία και η θεωρία των αντιθετικών διαδικασιών δεν είναι ασύμβατες. Έχουν συνδυαστεί σε μια σειρά από θεωρίες ζωνών (zone theories), οι οποίες υποθέτουν ότι τα κωνία λειτουργούν τριχρωματικά σε μία ζώνη, ενώ σε μια άλλη ζώνη τα σήματα από τα κωνία συνδυάζονται σε νευρικά κύτταρα έτσι ώστε να παράγονται ένα αχρωματικό (λευκό–μαύρο) και δύο χρωματικά (μπλε–κίτρινο και πράσινο–κόκκινο) σήματα, τα οποία στη συνέχεια ερμηνεύονται στον εγκέφαλο. Αν και είναι σαφές ότι οι θεωρίες ζωνών, που ενσωματώνουν τόσο την τριχρωματική όσο και την αντιθετική θεωρία, εξηγούν πλήρως πολλές πλευρές της χρωματικής αντίληψης, εξακολουθούν να υπάρχουν λεπτομέρειες που πρέπει ακόμη να διευκρινιστούν.
Η ψυχολογία του χρώματος
Η πιο σημαντική πλευρά του χρώματος στην καθημερινή ζωή είναι πιθανότατα εκείνη που είναι λιγότερο ορισμένη και περισσότερο μεταβλητή. Περιλαμβάνει αισθητικές και ψυχολογικές αποκρίσεις στο χρώμα και επηρεάζει την τέχνη, τη μόδα, το εμπόριο, αλλά ακόμη και σωματικές και συναισθηματικές αισθήσεις. Ένα παράδειγμα της σύνδεσης ανάμεσα στο χρώμα και το συναίσθημα είναι η κοινή αντίληψη ότι οι κόκκινες, πορτοκαλί, κίτρινες και καφέ χροιές είναι «θερμές», ενώ οι μπλε, πράσινες και γκρι είναι «ψυχρές». Οι κόκκινες, πορτοκαλί και κίτρινες χροιές λέγεται ότι προκαλούν ενθουσιασμό, ευθυμία, διέγερση και επιθετικότητα· τα μπλε και τα πράσινα ασφάλεια, ηρεμία και γαλήνη· και τα καφέ, τα γκρι και τα μαύρα θλίψη, κατάθλιψη και μελαγχολία. Πρέπει, ωστόσο, να θυμόμαστε ότι η ψυχολογική αντίληψη του χρώματος είναι υποκειμενική και μπορούν να γίνουν μόνο γενικές παρατηρήσεις για τα χαρακτηριστικά και τις χρήσεις του.
Όπως και η χρωματική ορολογία, έτσι και η χρωματική αρμονία, οι προτιμήσεις χρωμάτων, ο συμβολισμός των χρωμάτων και άλλες ψυχολογικές πλευρές του χρώματος είναι πολιτισμικά προσδιορισμένες και διαφέρουν σημαντικά τόσο ανά τόπο όσο και ανά ιστορική περίοδο. Μια διαπολιτισμική μελέτη έδειξε ότι οι αμερικανικές και ιαπωνικές αντιλήψεις για τα θερμά και ψυχρά χρώματα είναι ουσιαστικά ίδιες, αλλά στην Ιαπωνία οι μπλε και πράσινες χροιές θεωρούνται «καλές» και το κόκκινο-μωβ εύρος «κακό», ενώ στις Ηνωμένες Πολιτείες το κόκκινο-κίτρινο-πράσινο εύρος θεωρείται «καλό» και τα πορτοκαλί και κόκκινο-μωβ «κακά». Το χρώμα του πένθους είναι το μαύρο στη Δύση, ενώ άλλοι πολιτισμοί χρησιμοποιούν το λευκό, το μοβ ή το χρυσό για τον ίδιο σκοπό. Πολλές γλώσσες περιέχουν εκφράσεις που χρησιμοποιούν το χρώμα μεταφορικά (συνηθισμένα παραδείγματα στα αγγλικά είναι “green with envy”, “feeling blue”, “seeing red”, “purple passion”, “white lie” και “black rage”) και συνεπώς δεν μπορούν πάντα να μεταφραστούν κυριολεκτικά σε άλλες γλώσσες, επειδή το χρώμα μπορεί να χάσει τη συμβολική του σημασία.
Ο χρωματικός συμβολισμός παίζει σημαντικό ρόλο στην τέχνη, τη θρησκεία, την πολιτική και τις τελετουργίες, καθώς και στην καθημερινή ζωή. Οι έντονες συναισθηματικές του συνδηλώσεις μπορούν να επηρεάσουν την αντίληψη του χρώματος, έτσι ώστε, για παράδειγμα, μια μορφή σε σχήμα μήλου ή καρδιάς κομμένη από πορτοκαλί χαρτί να φαίνεται ότι έχει πιο κοκκινωπή απόχρωση από μια γεωμετρική μορφή κομμένη από το ίδιο χαρτί, λόγω της συγκεκριμένης ψυχολογικής σημασίας που συνδέεται με το σχήμα.
Εκτός από τις συναισθηματικές συνδέσεις, παράγοντες που επηρεάζουν την αντίληψη του χρώματος περιλαμβάνουν την ηλικία του παρατηρητή, τη διάθεση και την ψυχική του υγεία. Άνθρωποι που μοιράζονται διακριτά προσωπικά χαρακτηριστικά συχνά μοιράζονται και αντιλήψεις και προτιμήσεις χρώματος. Για παράδειγμα, έχει αναφερθεί ότι οι σχιζοφρενείς έχουν μη φυσιολογική αντίληψη του χρώματος, ενώ τα πολύ μικρά παιδιά που μαθαίνουν να διακρίνουν τα χρώματα συνήθως δείχνουν προτίμηση στο κόκκινο ή το πορτοκαλί. Πολλοί ψυχολόγοι πιστεύουν ότι η ανάλυση της χρήσης και των αντιδράσεων ενός ατόμου στο χρώμα μπορεί να αποκαλύψει πληροφορίες για τη φυσιολογική και ψυχολογική του κατάσταση. Έχει ακόμη προταθεί ότι συγκεκριμένα χρώματα μπορεί να έχουν θεραπευτική επίδραση σε σωματικές και ψυχικές αναπηρίες.
Παρόλο που αυτά τα ιατρικά οφέλη παραμένουν υπό αμφισβήτηση, έχει αποδειχθεί ότι το χρώμα προκαλεί σαφείς σωματικές και συναισθηματικές αντιδράσεις στους ανθρώπους και σε ορισμένα ζώα. Δωμάτια και αντικείμενα που είναι λευκά ή σε ανοιχτές αποχρώσεις «ψυχρών» χρωμάτων μπορεί να φαίνονται μεγαλύτερα από εκείνα που έχουν έντονα σκούρα ή «θερμά» χρώματα· το μαύρο ή πολύ σκούρα χρώματα έχουν ένα αδυνατιστικό ή συρρικνωτικό αποτέλεσμα, όπως είναι γνωστό σε σχεδιαστές και διακοσμητές. Ένα «ψυχρό» δωμάτιο διακοσμημένο με απαλό μπλε απαιτεί υψηλότερη ρύθμιση θερμοστάτη από ένα «θερμό» δωμάτιο βαμμένο με απαλό πορτοκαλί, προκειμένου να επιτευχθεί η ίδια αίσθηση ζέστης. Άνθρωποι που βλέπουν μια προβολή ασυνήθιστων χρωμάτων που παράγονται από ειδικό φωτισμό μπορεί να εμφανίσουν πονοκεφάλους και νευρικές διαταραχές· νόστιμο και υγιεινό φαγητό που σερβίρεται υπό τέτοιες συνθήκες φαίνεται απωθητικό και μπορεί ακόμη και να προκαλέσει αδιαθεσία. Ορισμένα χρώματα προκαλούν αίσθημα ευχαρίστησης στον παρατηρητή. Όταν ένα συναισθηματικά θετικό, ή ευχάριστα αντιληπτό χρώμα, παρατηρείται μετά από ένα λιγότερο ευχάριστο χρώμα, προκαλεί μεγαλύτερη ευχαρίστηση απ’ ό,τι όταν παρατηρείται μόνο του—ένα φαινόμενο γνωστό ως ενίσχυση συναισθηματικής αντίθεσης.
Η επίδραση των συνδυασμών χρωμάτων στον παρατηρητή εξαρτάται όχι μόνο από τις επιμέρους επιδράσεις των χρωμάτων αλλά και από την αρμονία των συνδυασμένων χρωμάτων και τη σύνθεση του μοτίβου. Καλλιτέχνες και σχεδιαστές μελετούν τις επιδράσεις των χρωμάτων εδώ και αιώνες και έχουν αναπτύξει πλήθος θεωριών για τη χρήση τους. Ο αριθμός και η ποικιλία αυτών των θεωριών δείχνει ότι δεν υπάρχουν καθολικά αποδεκτοί κανόνες· η αντίληψη του χρώματος εξαρτάται από την ατομική εμπειρία.
Πληροφορίες παράθεσης
Τίτλος άρθρου: Colour Όνομα ιστοσελίδας: Encyclopaedia Britannica Εκδότης: Encyclopaedia Britannica, Inc. Ημερομηνία δημοσίευσης: 07 January 2020 URL: https://www.britannica.com/science/color Ημερομηνία πρόσβασης: August 30, 2020
ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΧΡΩΜΑΤΟΣ (Cambridge in Colour)
Το χρώμα μπορεί να υπάρξει μόνο όταν είναι παρόντα τρία συστατικά: ένας παρατηρητής, ένα αντικείμενο και το φως. Αν και το καθαρό λευκό φως γίνεται αντιληπτό ως άχρωμο, στην πραγματικότητα περιέχει όλα τα χρώματα του ορατού φάσματος. Όταν το λευκό φως προσπίπτει σε ένα αντικείμενο, αυτό απορροφά επιλεκτικά ορισμένα χρώματα και ανακλά άλλα· μόνο τα ανακλώμενα χρώματα συμβάλλουν στην αντίληψη του χρώματος από τον παρατηρητή.
Πρίσμα: Λευκό φως και το ορατό φάσμα
ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΧΡΩΜΑΤΟΣ: ΤΑ ΜΑΤΙΑ ΚΑΙ Η ΟΡΑΣΗ ΜΑΣ
Το ανθρώπινο μάτι ανιχνεύει αυτό το φάσμα χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό κυττάρων ραβδίων και κωνίων για την όραση. Τα ραβδία είναι καλύτερα για όραση σε χαμηλό φωτισμό, αλλά μπορούν να ανιχνεύσουν μόνο την ένταση του φωτός, ενώ τα κωνία μπορούν επίσης να διακρίνουν το χρώμα και λειτουργούν καλύτερα σε έντονο φως.
Υπάρχουν τρεις τύποι κωνίων στο μάτι, καθένας από τους οποίους είναι πιο ευαίσθητος σε φως μικρού (S), μεσαίου (M) ή μεγάλου (L) μήκους κύματος. Το σύνολο των σημάτων που παράγονται από τα τρία αυτά είδη κωνίων καθορίζει το εύρος των χρωμάτων που μπορούμε να δούμε. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τη σχετική ευαισθησία κάθε τύπου κυττάρου σε όλο το ορατό φάσμα. Αυτές οι καμπύλες αναφέρονται επίσης ως «συναρτήσεις τρισερεθιστικής απόκρισης» (tristimulus functions).
Πρωτογενή δεδομένα: Colour and Vision Research Laboratories (CVRL), UCL.
Παρατηρήστε ότι κάθε τύπος κυττάρου δεν ανιχνεύει μόνο ένα χρώμα, αλλά παρουσιάζει διαφορετικά επίπεδα ευαισθησίας σε ένα ευρύ εύρος μηκών κύματος. Μετακινήστε το ποντίκι πάνω από τη «λαμπρότητα» για να δείτε ποια χρώματα συμβάλλουν περισσότερο στην αντίληψη της φωτεινότητας. Σημειώστε επίσης ότι η ανθρώπινη χρωματική αντίληψη είναι πιο ευαίσθητη στο κιτρινοπράσινο τμήμα του φάσματος· αυτό αξιοποιείται από το bayer array στις σύγχρονες ψηφιακές κάμερες.
ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΗ & ΑΦΑΙΡΕΤΙΚΗ ΜΙΞΗ ΧΡΩΜΑΤΩΝ
Σχεδόν όλα τα ορατά χρώματα μπορούν να παραχθούν μέσω συνδυασμού των τριών βασικών χρωμάτων, είτε με προσθετικές είτε με αφαιρετικές διαδικασίες. Οι προσθετικές διαδικασίες δημιουργούν χρώμα προσθέτοντας φως σε ένα σκοτεινό υπόβαθρο, ενώ οι αφαιρετικές χρησιμοποιούν χρωστικές ή βαφές που απορροφούν επιλεκτικά το λευκό φως. Η κατανόηση αυτών των δύο διαδικασιών αποτελεί βάση για την κατανόηση της αναπαραγωγής χρώματος.
Προσθετικά βασικά χρώματα (Additive)
Αφαιρετικά βασικά χρώματα (Subtractive)
Τα χρώματα στους τρεις εξωτερικούς κύκλους ονομάζονται βασικά χρώματα και διαφέρουν στα δύο παραπάνω διαγράμματα. Οι συσκευές που χρησιμοποιούν αυτά τα βασικά χρώματα μπορούν να παράγουν το μέγιστο δυνατό εύρος χρωμάτων. Οι οθόνες εκπέμπουν φως για την παραγωγή προσθετικών χρωμάτων, ενώ οι εκτυπωτές χρησιμοποιούν χρωστικές για να απορροφούν φως και να δημιουργούν αφαιρετικά χρώματα. Γι’ αυτό σχεδόν όλες οι οθόνες χρησιμοποιούν συνδυασμό κόκκινων, πράσινων και μπλε εικονοστοιχείων (RGB), ενώ οι έγχρωμοι εκτυπωτές χρησιμοποιούν κυανό, ματζέντα και κίτρινο μελάνι (CMY). Πολλοί εκτυπωτές περιλαμβάνουν επίσης μαύρο μελάνι (CMYK), επειδή τα CMY από μόνα τους δεν μπορούν να αποδώσουν αρκετά βαθιές σκιές.
Προσθετική μίξη χρωμάτων (RGB)
- Κόκκινο + Πράσινο → Κίτρινο
- Πράσινο + Μπλε → Κυανό
- Μπλε + Κόκκινο → Ματζέντα
- Κόκκινο + Πράσινο + Μπλε → Λευκό
Αφαιρετική μίξη χρωμάτων (CMYK)
- Κυανό + Ματζέντα → Μπλε
- Ματζέντα + Κίτρινο → Κόκκινο
- Κίτρινο + Κυανό → Πράσινο
- Κυανό + Ματζέντα + Κίτρινο → Μαύρο
Οι αφαιρετικές διαδικασίες επηρεάζονται περισσότερο από τις μεταβολές του περιβάλλοντος φωτισμού, επειδή αυτό το φως είναι που φιλτράρεται επιλεκτικά για να παραχθούν τα χρώματα. Γι’ αυτό οι εκτυπωμένες χρωματικές διαδικασίες απαιτούν συγκεκριμένο τύπο φωτισμού περιβάλλοντος ώστε να αποδίδουν σωστά τα χρώματα.
ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΧΡΩΜΑΤΟΣ: ΑΠΟΧΡΩΣΗ & ΚΟΡΕΣΜΟΣ
Το χρώμα έχει δύο μοναδικά χαρακτηριστικά που το διαφοροποιούν από το αχρωματικό φως: την απόχρωση (hue) και τον κορεσμό (saturation). Η οπτική περιγραφή ενός χρώματος με αυτούς τους όρους είναι συχνά υποκειμενική, ωστόσο μπορούν να αποδοθούν πιο αντικειμενικά μέσω της εξέτασης του φάσματος του φωτός.
Τα φυσικά χρώματα δεν αποτελούνται από ένα μόνο μήκος κύματος, αλλά από ένα εύρος μηκών κύματος. Η «απόχρωση» ενός χρώματος περιγράφει ποιο μήκος κύματος είναι κυρίαρχο. Το αντικείμενο του παρακάτω φάσματος πιθανότατα γίνεται αντιληπτό ως γαλαζωπό, παρότι περιέχει μήκη κύματος σε όλο το φάσμα.
Απόχρωση χρώματος – Ορατό φάσμα
Αν και το μέγιστο αυτού του φάσματος βρίσκεται στην ίδια περιοχή με την απόχρωση του αντικειμένου, αυτό δεν είναι απαραίτητο. Αν το αντικείμενο είχε δύο διακριτές κορυφές στις περιοχές του κόκκινου και του πράσινου, τότε η αντιληπτή απόχρωση θα ήταν κίτρινη (βλ. πίνακα προσθετικής μίξης).
Ο κορεσμός ενός χρώματος είναι μέτρο της «καθαρότητάς» του. Ένα χρώμα υψηλού κορεσμού περιέχει ένα πολύ στενό εύρος μηκών κύματος και εμφανίζεται πιο έντονο σε σχέση με ένα λιγότερο κορεσμένο χρώμα. Το παρακάτω παράδειγμα δείχνει το φάσμα για μια υψηλά και μια χαμηλά κορεσμένη απόχρωση μπλε.
Φασματικές καμπύλες για χρώμα χαμηλού και υψηλού κορεσμού
color vision – Scholarpedia
Χρωματική όραση Karen K. DeValois και Michael A. Webster (2011), Scholarpedia, 6(4):3073. doi:10.4249/scholarpedia.3073 · αναθεώρηση #91140
Επιμελήτρια: Karen K. DeValois
- Δρ. Karen K. DeValois, Τμήμα Ψυχολογίας και Ομάδα Επιστήμης της Όρασης, Πανεπιστήμιο Καλιφόρνιας, Μπέρκλεϋ, CA
- Michael A. Webster, Τμήμα Ψυχολογίας, Πανεπιστήμιο Νεβάδα, Ρίνο
Το φως μπορεί να μεταβάλλεται τόσο ως προς το μήκος κύματος όσο και ως προς την ένταση. Η χρωματική όραση είναι η ικανότητα πραγματοποίησης διακρίσεων με βάση τη φασματική (μηκών κύματος) σύνθεση του φωτός, ανεξάρτητα από την έντασή του. Η χρωματική όραση είναι ευρέως κατανεμημένη στο ζωικό βασίλειο και φαίνεται ότι έχει εξελιχθεί ανεξάρτητα πολλές φορές. Αυτό υποδηλώνει ότι εξυπηρετεί σημαντικές λειτουργίες. Η χρωματική όραση χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της θέσης και του σχήματος των αντικειμένων (π.χ. φρούτα μέσα στο φύλλωμα) καθώς και της ταυτότητας και των χαρακτηριστικών τους (π.χ. τι είδους φρούτο είναι και αν είναι ώριμο). Είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε οπτικά «φορτωμένες» φυσικές σκηνές, όπου οι μεταβολές της έντασης μπορεί να προκύπτουν είτε από σκιές είτε από όρια αντικειμένων.
Το ερέθισμα για τη χρωματική όραση
|Σχ. 1|Παραδείγματα φυσικών φωτισμών (δύο φάσεις ημερήσιου φωτός) ή φυσικών συναρτήσεων ανακλαστικότητας (ένα πορτοκάλι ή ένα φύλλο).
Λίγα φυσικά αντικείμενα εκπέμπουν φως· τα περισσότερα γίνονται ορατά επειδή ανακλούν φως. Το ποσοστό του φωτός που ανακλάται μεταβάλλεται με το μήκος κύματος, ορίζοντας τη συνάρτηση ανακλαστικότητας της επιφάνειας. Το φως που φτάνει στο μάτι είναι το γινόμενο της συνάρτησης ανακλαστικότητας της επιφάνειας και της φασματικής κατανομής ισχύος του φωτισμού. Αν το χρώμα πρόκειται να λειτουργήσει ως αξιόπιστη ένδειξη της επιφάνειας, το οπτικό σύστημα πρέπει να αντισταθμίζει τις μεταβολές του φωτισμού. Τα χρώματα των αντικειμένων τείνουν να φαίνονται αμετάβλητα υπό διαφορετικές συνθήκες φωτισμού, δείχνοντας ότι η χρωματική εμφάνιση συνδέεται στενά με την ανακλαστικότητα της επιφάνειας. Πολλοί παράγοντες θεωρείται ότι συμβάλλουν σε αυτή τη χρωματική σταθερότητα. Ένας παράγοντας είναι ότι οι συναρτήσεις ανακλαστικότητας των επιφανειών και οι φασματικές κατανομές ισχύος των φωτισμών παρουσιάζουν συνήθως ευρείες, ομαλές μεταβολές με το μήκος κύματος. Συνεπώς, τα φυσικά φάσματα μπορούν συχνά να περιγραφούν επαρκώς χωρίς να αναπαρίσταται η ενέργεια σε κάθε ξεχωριστό μήκος κύματος.
Τριχρωματικότητα
Το ανθρώπινο οπτικό σύστημα δειγματοληπτεί το ορατό φάσμα (περίπου 400 έως 700 nm) με ένα μωσαϊκό τριών κατηγοριών φωτοϋποδοχέων, καθένας ευαίσθητος σε διαφορετικές αλλά επικαλυπτόμενες περιοχές μηκών κύματος. Οι υποδοχείς έχουν μέγιστη ευαισθησία σε μικρά (~440 nm), μεσαία (~535 nm) ή μεγαλύτερα (~565 nm) μήκη κύματος και ονομάζονται κώνοι S, M και L αντίστοιχα. Οι διαφορετικές φασματικές ευαισθησίες καθορίζονται από το συγκεκριμένο φωτοχρωστικό μόριο που περιέχει κάθε ένας. Κανένας μεμονωμένος τύπος υποδοχέα δεν μπορεί να διακρίνει μεταξύ μεταβολής μήκους κύματος και μεταβολής έντασης. Αν και η πιθανότητα απορρόφησης ενός φωτονίου εξαρτάται από το μήκος κύματος, όλα τα επακόλουθα γεγονότα στον υποδοχέα είναι ανεξάρτητα από το μήκος κύματος (αρχή της μοναδιαίας απόκρισης). Έτσι, η πληροφορία για το μήκος κύματος μπορεί να εξαχθεί μόνο μέσω σύγκρισης των αποκρίσεων μεταξύ διαφορετικών κατηγοριών υποδοχέων.
|Σχ. 2|Φασματικές ευαισθησίες των κώνων S, M και L. Οι υποδοχείς είναι διατεταγμένοι σε ένα σχεδόν τυχαίο μωσαϊκό στον αμφιβληστροειδή. Εικόνες δείχνουν τα μωσαϊκά κώνων δύο διαφορετικών ατόμων με φυσιολογική χρωματική όραση.
Η θεωρία της τριχρωματικής φύσης της ανθρώπινης όρασης αποδίδεται συνήθως στους Young και Helmholtz τον 19ο αιώνα, αν και υπάρχουν και προγενέστερες αναφορές. Η πρώτη απόδειξη προήλθε από μελέτες ανάμιξης χρωμάτων. Οποιοδήποτε φως μπορεί να αντιστοιχιστεί με κατάλληλο μίγμα τριών βασικών φωτών, όπως έδειξε ο Maxwell. Τα φώτα που είναι φυσικά διαφορετικά αλλά αντιληπτικά ίδια ονομάζονται μεταμερή. Οι συναρτήσεις αντιστοίχισης χρώματος χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των φασματικών ευαισθησιών των φωτοχρωστικών των κώνων και έχουν επιβεβαιωθεί και με φυσιολογικές μετρήσεις.
Οι συναρτήσεις αντιστοίχισης χρώματος επιτρέπουν επίσης την πρόβλεψη αντιστοιχίσεων για οποιοδήποτε φως. Όλα τα φώτα μπορούν να αναπαρασταθούν σε έναν τρισδιάστατο χώρο με άξονες που ορίζονται από πρωτεύοντα χρώματα. Οι δισδιάστατοι «χρωματικοί χώροι» προκύπτουν από λόγους των πρωτευόντων. Τα πρωτεύοντα μπορεί να είναι «φανταστικά» (μη αντιστοιχούμενα σε πραγματικό φως), όπως στο διάγραμμα CIE.
Οι τρεις τύποι κώνων διαφέρουν επίσης ως προς την κατανομή τους στον αμφιβληστροειδή. Οι S κώνοι αποτελούν περίπου το 5% του συνόλου και απουσιάζουν από το κεντρικό τμήμα του μικρού βοθρίου (foveola). Οι L και M κώνοι είναι πιο άφθονοι και παρόμοιοι στη μέγιστη ευαισθησία τους. Οι S κώνοι συμβάλλουν κυρίως στη χρωματική όραση και ελάχιστα στη λαμπρότητα.
Οι τρεις τύποι κώνων διαφέρουν και γενετικά: τα γονίδια των L και M βρίσκονται στο χρωμόσωμα Χ και είναι πολύ ομόλογα, ενώ του S βρίσκεται στο χρωμόσωμα 7. Αυτό υποδηλώνει εξελικτική προέλευση σε δύο στάδια: αρχικά ένα διχρωματικό σύστημα και αργότερα διαφοροποίηση L και M.
Η αχρωματοψία προκύπτει από απώλεια ή μεταβολή κώνων και αφορά περίπου 8% των λευκών ανδρών. Σπάνια, μπορεί να προκύψει από κεντρική εγκεφαλική βλάβη.
Αντιθετικότητα (Opponency)
Η τριχρωματικότητα δεν εξηγεί την αίσθηση του «χρώματος» ως απόχρωσης. Ο Hering πρότεινε τέσσερις μοναδικές αποχρώσεις: κόκκινο, πράσινο, μπλε και κίτρινο. Αυτές οργανώνονται σε δύο αντιθετικούς άξονες: κόκκινο–πράσινο και μπλε–κίτρινο.
Η τριχρωματικότητα και η αντιθετικότητα είναι συμβατές: οι κώνοι δεν στέλνουν ανεξάρτητα σήματα στον εγκέφαλο αλλά συγκρίνονται ήδη στον αμφιβληστροειδή. Έτσι δημιουργούνται αντίπαλοι νευρωνικοί μηχανισμοί (L–M και S–(L+M)).
Χωρικοί και χρονικοί παράγοντες
Η αντίληψη του χρώματος επηρεάζεται έντονα από το πλαίσιο. Το ίδιο φυσικό ερέθισμα μπορεί να εμφανιστεί διαφορετικό λόγω χρωματικής αντίθεσης ή προσαρμογής. Η προσαρμογή αλλάζει τη σχετική ευαισθησία των υποδοχέων και μπορεί να δημιουργήσει συμπληρωματικά μεταεικόνα. Αυτές οι διεργασίες συμβάλλουν στη χρωματική σταθερότητα.
Προτεινόμενη βιβλιογραφία
Chalupa & Werner (2003), Gegenfurtner & Sharpe (1999), Kaiser & Boynton (1996), Mausfeld & Heyer (2004), Shevell (2003)
Χρώματα του φωτός (Science Learning Hub)
Colours of light — Science Learning Hub
Το φως αποτελείται από μήκη κύματος φωτός, και κάθε μήκος κύματος^1 αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο χρώμα. Το χρώμα που βλέπουμε είναι αποτέλεσμα των μηκών κύματος που ανακλώνται πίσω στα μάτια μας.
(https://www.sciencelearn.org.nz/images/37-the-visible-spectrum)
Rights: The University of Waikato Te Whare Wānanga o Waikato //
Το ορατό φάσμα
Το ορατό φάσμα δείχνει τα μήκη κύματος κάθε επιμέρους χρώματος. Το φάσμα εκτείνεται από βαθύ κόκκινο στα 700 nm έως ιώδες στα 400 nm.
Ορατό φως
Το ορατό φως είναι το μικρό τμήμα μέσα στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα^2 στο οποίο τα ανθρώπινα μάτια είναι ευαίσθητα και μπορούν να το ανιχνεύσουν.
Τα κύματα του ορατού φωτός αποτελούνται από διαφορετικά μήκη κύματος. Το χρώμα του ορατού φωτός εξαρτάται από το μήκος κύματός του. Αυτά τα μήκη κύματος κυμαίνονται από 700 nm στο κόκκινο άκρο του φάσματος έως 400 nm στο ιώδες άκρο.
(https://www.sciencelearn.org.nz/images/3442-visible-light) Rights: Delcreations, 123RF Ltd //
Τα κύματα του ορατού φωτός είναι τα μόνα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που μπορούμε να δούμε. Τα βλέπουμε ως τα χρώματα του ουράνιου τόξου. Κάθε χρώμα έχει διαφορετικό μήκος κύματος. Το κόκκινο έχει το μεγαλύτερο μήκος κύματος και το ιώδες το μικρότερο. Όταν όλα τα κύματα παρατηρούνται μαζί, σχηματίζουν λευκό φως.
Το λευκό φως στην πραγματικότητα αποτελείται από όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου^3 επειδή περιέχει όλα τα μήκη κύματος, και περιγράφεται ως πολυχρωματικό^4 φως. Το φως από έναν φακό ή τον Ήλιο αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτού.
Το φως από ένα λέιζερ είναι μονοχρωματικό, που σημαίνει ότι παράγει μόνο ένα χρώμα. (Τα λέιζερ είναι εξαιρετικά επικίνδυνα και μπορούν να προκαλέσουν μόνιμη βλάβη στα μάτια. Πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή ώστε το φως ενός λέιζερ να μην εισέρχεται ποτέ στα μάτια κάποιου.)
Χρώμα των αντικειμένων
Τα αντικείμενα φαίνονται διαφορετικών χρωμάτων επειδή απορροφούν ορισμένα χρώματα (μήκη κύματος) και ανακλούν ή μεταδίδουν άλλα. Τα χρώματα που βλέπουμε είναι τα μήκη κύματος που ανακλώνται ή μεταδίδονται.
Για παράδειγμα, ένα κόκκινο πουκάμισο φαίνεται κόκκινο επειδή τα μόρια^5 της βαφής στο ύφασμα έχουν απορροφήσει τα μήκη κύματος φωτός από το ιώδες/μπλε άκρο του φάσματος. Το κόκκινο φως είναι το μόνο φως που ανακλάται από το πουκάμισο. Αν πάνω σε ένα κόκκινο πουκάμισο πέσει μόνο μπλε φως, το πουκάμισο θα φαίνεται μαύρο, επειδή το μπλε θα απορροφηθεί και δεν θα υπάρχει κόκκινο φως για να ανακλαστεί.
Τα λευκά αντικείμενα φαίνονται λευκά επειδή ανακλούν όλα τα χρώματα. Τα μαύρα αντικείμενα απορροφούν όλα τα χρώματα, οπότε δεν ανακλάται καθόλου φως.
(https://www.sciencelearn.org.nz/images/43-red-shirt-and-blue-shorts) Rights: University of Waikato. All Rights Reserved.
Κόκκινο πουκάμισο και μπλε σορτς
Γιατί το πουκάμισο φαίνεται κόκκινο και το σορτς μπλε; Το πουκάμισο φαίνεται κόκκινο επειδή απορροφά τα υπόλοιπα χρώματα και ανακλά μόνο κόκκινα κύματα. Το μπλε σορτς ανακλά μπλε και απορροφά πράσινο, κίτρινο και κόκκινο.
Ανίχνευση χρώματος
Ο αμφιβληστροειδής^6 των ματιών μας περιέχει δύο τύπους φωτοϋποδοχέων – ραβδία και κωνία. Τα κωνία ανιχνεύουν το χρώμα. Τα ραβδία μας επιτρέπουν να βλέπουμε μόνο ασπρόμαυρα και αποχρώσεις του γκρι. Τα κωνία λειτουργούν μόνο όταν το φως είναι αρκετά έντονο, αλλά όχι όταν είναι πολύ ασθενές. Γι’ αυτό τα πράγματα φαίνονται γκρι και δεν μπορούμε να δούμε χρώματα τη νύχτα όταν το φως είναι χαμηλό.
(https://www.sciencelearn.org.nz/videos/11-how-the-eye-works)
Πώς λειτουργεί το μάτι
Ο Αναπληρωτής Καθηγητής Gordon Sanderson εξηγεί πώς λειτουργεί το μάτι, εστιάζοντας στους υποδοχείς που βρίσκονται στον αμφιβληστροειδή στο πίσω μέρος του ματιού.
Υπάρχουν τρεις τύποι κωνίων στο ανθρώπινο μάτι που είναι ευαίσθητοι σε μικρά (S), μεσαία (M) και μεγάλα (L) μήκη κύματος φωτός στο ορατό φάσμα. (Αυτά τα κωνία παραδοσιακά ονομάζονταν μπλε-ευαίσθητα, πράσινο-ευαίσθητα και κόκκινο-ευαίσθητα, αλλά επειδή κάθε κώνος ανταποκρίνεται σε ένα εύρος μηκών κύματος, οι όροι S, M και L είναι πλέον πιο αποδεκτοί.)
Αυτοί οι τρεις τύποι υποδοχέων χρώματος επιτρέπουν στον εγκέφαλο να αντιλαμβάνεται τα σήματα από τον αμφιβληστροειδή ως διαφορετικά χρώματα. Ορισμένες εκτιμήσεις αναφέρουν ότι οι άνθρωποι μπορούν να διακρίνουν περίπου 10 εκατομμύρια χρώματα.
Ανάμειξη χρωμάτων
Τα βασικά χρώματα του φωτός^7 είναι το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Η ανάμειξή τους σε διαφορετικές αναλογίες μπορεί να δημιουργήσει όλα τα χρώματα του φωτός που βλέπουμε. Έτσι λειτουργούν οι οθόνες τηλεόρασης και υπολογιστών. Αν κοιτάξετε μια οθόνη με μεγεθυντικό φακό, θα δείτε ότι χρησιμοποιούνται μόνο αυτά τα τρία χρώματα. Για παράδειγμα, το κόκκινο και το πράσινο φως χρησιμοποιούνται ώστε ο εγκέφαλος να αντιλαμβάνεται την εικόνα ως κίτρινη.
Όταν αναμειγνύονται χρωματιστά φώτα, αυτό ονομάζεται προσθετική ανάμειξη^8. Το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε είναι τα βασικά χρώματα για την προσθετική ανάμειξη. Αν όλα αυτά τα χρώματα φωτός προβληθούν ταυτόχρονα σε μια επιφάνεια, θα δείτε λευκό.
(https://www.sciencelearn.org.nz/images/44-colour-mixing) Rights: The University of Waikato Te Whare Wānanga o Waikato
Τα αποτελέσματα της ανάμειξης κόκκινου, πράσινου και μπλε φωτός σε σύγκριση με την ανάμειξη ματζέντα, κυανό και κίτρινου χρώματος.
Αυτό διαφέρει όταν αναμειγνύουμε χρώματα (βαφές). Κάθε χρώμα βαφής απορροφά ορισμένα χρώματα και ανακλά άλλα. Κάθε φορά που προστίθεται ένα ακόμη χρώμα, απορροφώνται περισσότερα χρώματα και λιγότερα ανακλώνται. Τα βασικά χρώματα για πρόσθετα χρώματα βαφής, όπως στους εκτυπωτές, είναι το κίτρινο, το ματζέντα και το κυανό. Αν αναμείξετε όλα αυτά τα χρώματα μαζί, θα απορροφηθεί όλο το φως και θα δείτε μαύρο, επειδή δεν θα ανακλάται φως προς τα μάτια σας.
Μπορείτε εύκολα να το πειραματιστείτε. Κρατήστε χρωματιστό σελοφάν μπροστά από τα μάτια σας και κοιτάξτε γύρω. Παρατηρήστε πώς κάποια χρώματα αλλάζουν και άλλα παραμένουν παρόμοια. Εντοπίστε ποια χρώματα απορροφώνται.
Φύση της επιστήμης
Μερικές φορές χρειάζεται πολύς χρόνος ώστε η νέα επιστημονική γνώση να γίνει ευρέως αποδεκτή. Για παράδειγμα, παλαιότερα πολλοί πίστευαν ότι οι σκύλοι βλέπουν μόνο ασπρόμαυρα. Σήμερα είναι γνωστό ότι οι σκύλοι έχουν δύο τύπους υποδοχέων χρώματος που τους επιτρέπουν να βλέπουν κίτρινα και μωβ. Παρότι το αρχικό πείραμα έγινε το 1989, πολλοί άνθρωποι εξακολουθούν να μην γνωρίζουν ότι οι σκύλοι μπορούν να βλέπουν κάποια χρώματα.
Σχετικό περιεχόμενο
Έχετε αναρωτηθεί ποτέ γιατί τα φθορίζοντα χρώματα φαίνονται τόσο έντονα; Αυτό οφείλεται στην ενέργεια, όπως εξηγείται στο άρθρο Light – colour and fluorescence.
Υποσημειώσεις
- wavelength: Η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών σημείων ενός κύματος (από μια κορυφή στην επόμενη κορυφή). Συνήθως αναφέρεται σε ηλεκτρομαγνητικό κύμα, μετρημένο σε νανόμετρα (nm).
- electromagnetic spectrum: Το πλήρες εύρος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τα μικρότερα κύματα (ακτίνες γάμμα) έως τα μεγαλύτερα (ραδιοκύματα).
- rainbow: Όταν το φως του ήλιου πέφτει σε μικροσκοπικά σταγονίδια υγρασίας στην ατμόσφαιρα της Γης, εμφανίζεται ένα φάσμα φωτός (τα χρώματα του ουράνιου τόξου) στον ουρανό ως τόξο.
- polychromatic: Φως που αποτελείται από περισσότερα από ένα χρώματα.
- molecule: Δύο ή περισσότερα άτομα ενωμένα μεταξύ τους. Το μόριο ενός στοιχείου έχει όλα τα άτομα ίδια. Το μόριο μιας ένωσης έχει δύο ή περισσότερα διαφορετικά άτομα.
- retina: Ιστοί ευαίσθητοι στο φως που καλύπτουν την εσωτερική επιφάνεια του ματιού. Περιέχει δύο τύπους φωτοϋποδοχέων – ραβδία και κωνία.
- primary colours of light: Τρία βασικά χρώματα φωτός (κόκκινο, πράσινο και μπλε) που μπορούν να αναμιχθούν ώστε να δημιουργήσουν άλλα χρώματα.
- additive mixing: Η ανάμειξη των βασικών χρωμάτων φωτός (κόκκινο, πράσινο και μπλε) για τη δημιουργία άλλων χρωμάτων. Για παράδειγμα, κόκκινο και πράσινο φως παράγουν κίτρινο.
Published 4 April 2012, Updated 24 April 2019