16-3 Farby

16-3 Farby

Isaac Newton experimentoval so sklenenými hranolmi a dospel k dôležitému poznatku: biele svetlo sa skladá z mnohých farieb. Už pred ním si mnohí všimli, že pri prechode bieleho svetla hranolom vzniknú farebné pruhy, ale ich prítomnosť pripisovali vplyvu hranola, akoby farebné pruhy sa zrodili v hranole. Newton pokročil ďalej v experimentovaní: rozptýlené farebné svetlo previedol opačným hranolom (obr. 16.5a), a zistil, že ich môže spojiť znova do bieleho svetla. Pomocou tienidla, na ktorom vytvoril úzku štrbinu, skúmal jednotlivé farby vzniklého spektra samostatne, teda monochromatické svetlo, a zistil, že monochromatické svetlo už hranolom ďalej nie je rozdelené do ďalších farieb. Pri tomto experimente si povšimol, že hranol vychýli fialové a modré svetlo viac, ako červené. Dokázal teda nie len to, že biele svetlo je zložené z viacerých farieb, ale vysvetlil aj podstatu toho, ako dochádza k  rozkladu bieleho svetla pri prechode skleneným hranolom.

Celý nás život je plný farieb, ktoré vznikajú rôznymi spôsobmi. Skúmajme najprv čo vidíme, keď sa pozeráme cez okno s farebným sklom. Zvonka prichádza biele svetlo, ktoré osvetľuje tabuľu skla, ale mi na druhej strane vidíme svetlo, ktoré je červené, alebo zelené, alebo žlté alebo modré, v závislosti od farby skla. Čo sa vlastne stalo? Farebné sklo pridalo niečo do bieleho svetla a zafarbil tak biele svetlo do červena, alebo do zelená a tak? Ak máme na pamäti Newtonove experimenty tak vieme, že stalo sa niečo iné; farebné sklo nepridalo, ale naopak, niečo odobralo z bieleho svetla, a to, čo vidíme mi, je zvyškom, to čo zostalo z bieleho svetla po prechode.

Obrázok 16.6 ukazuje, čo sa stane s bielym svetlom, pokiaľ prejde určitými farebnými filtrami. Takto získané svetlo sa dá dobre skúmať (či fotografovať) so spektrometrom. Filter a pohltil červenú, oranžovú, žltú a zelenú zložku svetla, a prepustil iba modrú a fialovú zložku. (V posúdení farby svetla je veľa subjektívneho, preto sa nedá stanoviť ostrá hranica medzi jednotlivými farbami. Na grafoch sme napríklad tmavomodrú a modrú označili ako jednu farbu, modrú (M). V nasledujúcej kapitole budeme svetlo skúmať kvantitatívne, čo nám umožní, aby sme farby charakterizovali ich polohou v  spektre snímaného spektrometrom – ich polohou v rozklade vznikajúceho po prechode skleneným hranolom.) Druhý filter, filter b odfiltroval červenú, oranžovú, modrú a fialovú zložku bieleho svetla, kým žltú a zelenú zložku prepustil. Filter c prepustil červenú a oranžovú zložku.

Obr. 16.6: Grafikon intenzity svetla vedenej rôznymi farebnými filtrami. Prerušovaná čiara ukazuje intenzitu nefiltrovaného bieleho svetla.

Tento spôsob vytvárania farieb nazývame subtraktívna tvorba farieb. Z pôvodného bieleho svetla odstránime absorbciou niektoré farebné zložky. Filtre nič nepridávajú, len odoberajú. Ak na seba položíme dva filtre, druhý môže pohltiť niečo len z toho, čo prvý filter prepustil, a môže sa stať aj to, že kombinácia dvoch filtrov nič neprepustí, spoločne sú nepriehľadné.

Existuje však aj iná metóda tvorby farieb a to aditívna tvorba farieb. V divadle sa stáva, že javisko sa osvetlí farebným svetlom reflektorov. Napríklad, ak v nejakej scéne osvetlia javisko tromi svetlometmi, a pred svetlomety zaradia filtre z obr. 16.6, potom výsledok je, akoby javisko osvetlili nefiltrovaným bielym svetlom. Takýmto zariadením však zmenou relatívneho osvetlenia jednotlivými svetlometmi sa dá ovládať „farebnosť“ javiska, dá sa nastaviť ľubovoľne podľa nálady deja.

Pri odraze však väčšina farieb sa vytvára subtraktívne. Naša červená ceruzka je červená preto, lebo biele svetlo, ktoré na ňu dopadá, máličko prenikne do jeho materiálu. V materiáli sa nachádza farbivo (často viac farbív), ktoré od oranžovej až po fialovú pohltí skoro všetko z bieleho svetla, a dovolí odraziť jedine červené svetlo. Pokiaľ túto ceruzku osvetlíme svetlom, ktoré prešlo filtrom na obrázku 16.6a, potom toto svetlo nebude mať takú zložku, ktorú ceruzka bi vedela odraziť. Preto ceruzka v tomto svetle bude čierna. K osvetleniu vozoviek sa často používali žiarivky s ortuťovým plynom, ktoré vydávali modrozelené svetlo. Vo svetle týchto lámp väčšina rúžov (ktoré pohltia modrú a zelenú farbu, a odrážajú len červenú) nevie čo odraziť, preto sa javí skoro čiernym.