رنگ، آشنایی با فیزیک نور و ماهیت رنگ- بخش اول

فیزیک رنگ

در سال ۱۶۷۶ سر اسحاق نیوتن با استفاده از یک منشور بلورین مثلث القاعده، نور سفید خورشید را به طیفی از رنگ تجزیه کرد. چنین طیفی شامل همه رنگ‌ها به‌جز ارغوانی است.

آزمایش نیوتن چنین است(شکل ۱):

عبور نور از منشور

نور خورشید از داخل شکافی عبور می‌کند و به روی منشور می‌تابد. در منشور، اشعه نور سفید به طیفی از رنگ‌ها تجزیه می‌شود. نور تجزیه‌شده را می‌توان روی پرده‌ای انداخت تا طیف رنگ مشخص شود. این طیف یا نوارپیوسته رنگ، از قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی و بنفش تشکیل‌شده است.

اگر این تصویر را به‌وسیله‌ی یک عدسی محدب متمرکز کنیم، تجمع رنگ‌ها بار دیگر نور سفیدی مثل اول ایجاد می‌کند.
این رنگ‌ها به علت خاصیت انکسار پدید می‌آیند. راه‌های فیزیکی دیگری نیز برای ایجاد رنگ وجود دارد که ازجمله می‌توان از تداخل، پراش، پلاریزاسیون و فلورسانس نام برد.

رنگ های مکمل

اگر رنگ‌های طیف را به دو گروه، مثلاً قرمز، نارنجی، زرد و آبی، سبز و بنفش تقسیم کنیم و رنگ‌های هر گروه را با ذره‌بین متمرکز سازیم، از تجمع هر گروه، رنگی خاص حاصل می‌شود. حال اگر این دورنگ خاص را داخل هم کنیم، دوباره نور سفید پدید خواهد آمد.
دو نوع نور رنگی که درهم شدنشان نور سفید ایجاد می‌کند، مکمل نامیده می‌شوند.
اگر یکی از رنگ‌ها، مثلاً سبز را از طیف جدا کنیم و بقیه رنگ‌ها یعنی قرمز، نارنجی، زود، آبی و بنفش را با ذره‌بین متمرکز کنیم، حاصل تجمع آن‌ها نور قرمز خواهد شد که مکمل رنگ سبز است.

اگر رنگ زرد را از طیف جدا کنیم، حاصل تجمع بقیه رنگ‌ها یعنی قرمز، نارنجی، سبز، آبی و بنفش، رنگ بنفش خواهد شد که مکمل زرد است.

هر یک از رنگ‌های طیف مکمل، حاصل تجمع بقیه رنگ‌های آن است. در یک تجمع رنگی، رنگ‌های تشکیل‌دهنده‌ی آن را نمی‌توان دید زیرا چشم مثل گوش نیست.

گوش می‌تواند چند صدا را که باهم مخلوط شده‌اند تفکیک کند. رنگ حاصل امواج نوری است و نور نوع ویژه‌ای از انرژی مغناطیسی است. چشم انسان قادر است فقط طول موج‌های بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ میلی میکرون را درک کند.

۱/۱۰۰۰۰۰۰ متر= ۱/۱۰۰۰ میلی‌متر= ۱ میکرون

طول‌موج و فرکانس رنگ‌ها

طول موج رنگها

طول‌موج و فرکانس هر یک از رنگ‌های طیف، برحسب سیکل در ثانیه به شرح زیر است:

رنگ طول‌    موج فرکانس           سیکل در ثانیه

قرمز          ۶۵۰-۸۰۰          ۴۷۰-۴۰۰ میلیون میلیون
نارنجی        ۵۹۰-۶۴۰        ۵۲۰-۴۷۰ میلیون میلیون
زرد           ۵۵۰-۵۸۰           ۵۹۰-۵۲۰ میلیون میلیون
سبز           ۴۹۰-۵۳۰           ۵۶۰-۵۹۰ میلیون میلیون
آبی           ۴۶۰-۴۸۰            ۷۰۰-۶۵۰ میلیون میلیون
نیلی          ۴۴۰-۴۵۰           ۷۶۰-۷۰۰ میلیون میلیون
بنفش         ۳۹۰-۴۳۰          ۸۰۰-۷۶۰ میلیون میلیون

فاصله هارمونیک از قرمز تا بنفش، تقریباً دو برابر، یعنی برابر یک اکتاو است.
با تعیین طول‌موج و فرکانس هر رنگی می‌توان دقیقه آن را مشخص کرد. امواج نور به‌خودی‌خود رنگی نیستند. رنگ در چشم و مغز انسان پدید می‌آید.

هنوز کاملاً معلوم نشده است که چگونه این طول‌موج‌ها را تشخیص می‌دهیم. تنها چیزی که میدانیم این است که تعدادی از رنگ‌ها درنتیجه‌ی اختلاف کیفی در حساسیت به نور پدید می‌آیند.

رنگ‌ اشیا

مسئله مهم رنگ اشیا چیزی است که باید موردتوجه قرار گیرد. مثلاً اگر شیشه قرمز و شیشه سبز را باهم مقابل یک چراغ الکتریکی بگیریم، سیاه یا تیره دیده خواهند شد.

شیشه قرمز تمام اشعه طیف به‌جز محدوده قرمز و شیشه سبز نیز تمام نورها به‌جز سبز را جذب می‌کند؛ بنابراین دیگر رنگی باقی نمی‌ماند و نتیجه سیاه است.

رنگ‌هایی که درنتیجه‌ی جذب حاصل می‌شوند به رنگ‌های کاهشی مشهورند.
رنگ‌های اشیا نیز خصلت کاهشی دارند. یک ظرف قرمز به‌این‌علت قرمز به نظر می‌رسد که تمام رنگ‌های نور را جذب می‌کند ولی نور قرمز را منعکس می‌نماید.
وقتی میگوییم «این کاسه قرمز است»؛ معنای آن این است که آرایش مولکولی سطح آن‌چنان است که تمام امواج نوری را به‌جز قرمز جذب می‌کند. کاسه به‌خودی‌خود رنگ ندارد؛ نور رنگ را به وجود می‌آورد.

اگر کاغذی قرمز – سطحی که تمام پرتوها به‌جز قرمز را جذب می‌کند – در معرض تابش نور سبز قرار بگیرد، سیاه به نظر خواهد رسید زیرا نور سبز، حاوی هیچ نور قرمزی نیست تا منعکس شود.

تمام رنگ‌های نقاشی، دانه رنگ یا ماده رنگ هستند. وقتی رنگ‌های مکمل یا ترکیباتی از سه رنگ زرد، قرمز، آبی به نسبت‌های معینی باهم مخلوط می‌شوند، نتیجه‌ی کاهشی آن‌ها سیاه خواهد بود.
تجمع مشابهی از رنگ‌های غیرمادی منشور نور سفیدی به وجود می‌آورد که نتیجه‌ای افزایشی است.

منبع

کتاب هنر رنگ، اثر یوهانس ایتن، ترجمه عربعلی شروه