سایه های رنگی

همه سایه ها سیاه نیستند.

هنگامی که لامپ‌های رنگ‌های مختلف به یک نقطه روی یک سطح سفید می‌تابند، نور بازتابیده از آن سطح، ترکیب افزایشی نور را تشکیل می‌دهد زیرا این نور، جمع رنگ همه آن نورها است. ما می‌توانیم تجربه‌هایی با استفاده از لامپ‌های رنگی برای ساخت ترکیب‌های رنگی افزایشی انجام دهیم که از این طریق نکات مهمی از درک رنگ در سیستم بینایی‌مان را می‌آموزیم.

دستورالعمل ساخت:

1. لامپ‌ها و سطح سفید که پرده نمایش شما خواهد بود را به گونه‌ای تنظیم کنید که نور هر سه لامپ، روی پرده بیافتد و همه لامپ‌ها تقریباً فاصله یکسانی تا پرده داشته باشند.
2. برای بهترین نتیجه، لامپ سبز را بین لامپ‌های قرمز و آبی قرار دهید.

آزمایش را انجام دهید و توجه کنید:

• اتاق را تا حد امکان تاریک کنید. سپس سه لامپ رنگی را روشن کنید، همه آن‌ها را به پرده سفید بتابانید و موقعیت لامپ‌ها را طوری تنظیم کنید تا از ترکیب سه نور قرمز، سبز و آبی، “سفیدترین” نوری که می‌توان روی پرده ساخت، بدست آید.
• یک جسم باریک و مات مانند مداد، تقریباً نزدیک پرده نگه دارید. فاصله را تنظیم کنید تا سه سایه رنگی مجزا روی پرده مشاهده کنید.

• جسم را بردارید، سپس یکی از لامپ‌های رنگی را خاموش کنید و توجه کنید که چگونه رنگ روی پرده مقابل تغییر می‌کند. دوباره جسم را جلوی پرده قرار دهید و به رنگ‌های سایه‌ها توجه کنید. جسم را نزدیک به پرده حرکت دهید تا سایه‌ها با هم همپوشانی داشته باشند. به رنگ سایه‌های ترکیبی توجه کنید.
• مرحله قبل را با خاموش کردن یک لامپ رنگی دیگر، در حالی که دو لامپ دیگر روشن هستند، تکرار کنید و سپس سومین بار با همین روند انجام دهید، تا زمانی که تمام ترکیبات ممکن را امتحان کرده باشید. مجدداً آزمایش را با فقط یک لامپ رنگی روشن و سپس با هر سه لامپ روشن تکرار کنید. اندازه جسم و فاصله از پرده را تغییر دهید. سعی کنید از دستتان به عنوان یک جسم استفاده کنید.

چه اتفاقی می‌افتد؟

شبکیه چشم شما، لایه‌ای است که قسمت پشتی چشم را پوشانده است. شبکیه از سلول‌های گیرنده‌ حساس به  نور به نام میله‌ای و مخروطی تشکیل شده است. میله‌ای‌ها حساسیت بالایی دارند و برای دید در شب استفاده می‌شوند و فقط به شما اجازه می‌دهند تا سایه‌هایی خاکستری ببینید. چشم شما فقط یک نوع سلول میله‌ای دارد، اما گیرنده‌های مخروطی سه نوع هستند. مخروطی‌ها به شما اجازه می‌دهند رنگ را تشخیص دهید. مخروطی‌ها حساسیتی کمتر از میله‌ای‌ها دارند و در شرایط نور کم حساس نیستند و فعالیتی ندارند.

هر نوع سلول مخروطی، به یک ناحیه طیف نور مرئی حساس است به نحوی که هر سه نوع مخروطی تمام طول موج‌های مرئی را پوشش می‌دهند. یک نوع از آن‌ها به طول موج‌های بلند (انتهای طیف قرمز)، یک نوع دیگر به طول‌موج‌های متوسط(حدود رنگ سبز در وسط طیف) و سومین نوع مخروطی‌ها به طول‌موج‌های کوتاه (انتهای طیف آبی) حساس هستند. جالب است که فقط با همین سه نوع مخروطی ما قادر به درک بیش از یک میلیون رنگ مختلف هستیم.

وقتی یک نور قرمز، یک نور آبی و یک نور سبز، همه روی پرده می‌تابند، پرده به نظر می‌رسد سفید است زیرا این سه نور رنگی، هر سه نوع مخروطی را در چشمان شما، تقریباً به اندازه برابر تحریک می‌کنند و باعث ایجاد احساس رنگ سفید می‌شوند. از این رو قرمز، سبز و آبی رنگ‌های اصلی افزایشی نور نامیده می‌شوند.

شما می‌توانید با مسدود کردن ترکیب‌های مختلف این لامپ‌های رنگی، سایه‌هایی از هفت رنگ مختلف – آبی، قرمز، سبز، سیاه، فیروزه‌ای، سرخابی و زرد – ایجاد کنید.

وقتی سایه از مسدود کردن دو لامپ رنگی ایجاد می‌شود، سایه‌ای از رنگ سوم را مشاهده می‌کنید – به عنوان مثال با مسدود کردن لامپ‌های قرمز و سبز، یک سایه آبی به دست می‌آورید ـ اگر فقط یکی از لامپ‌ها را مسدود کنید، سایه‌ای دریافت می‌کنید که رنگ آن ترکیبی از دو لامپ رنگی دیگر است. اگر لامپ قرمز را مسدود کنید، ترکیب لامپ آبی و سبز سایه‌ای به رنگ فیروزه‌ای می‌سازد. اگر لامپ سبز را مسدود کنید، نور قرمز و آبی، رنگ سرخابی را تشکیل می‌دهند. اگر لامپ آبی را مسدود کنید، نور قرمز و سبز، سایه‌ای زرد ایجاد می‌کنند و در نهایت اگر هر سه رنگ لامپ را مسدود کنید، سایه‌ای سیاه به دست می‌آورید.

با خاموش کردن لامپ‌های مختلف می‌توانید به یک اثر مشابه برسید. اگر لامپ قرمز را خاموش کنید و فقط لامپ‌های آبی و سبز، روشن باشند، تمام پرده مقابل به رنگ فیروزه‌ای به نظر می‌رسد. و وقتی یک شیء را جلوی پرده نگه دارید، دو سایه، یک آبی و دیگری سبز را مشاهده خواهید کرد. در یک مکان، شیء نوری که ازطرف لامپ سبز می‌آید را مسدود می‌کند و سایه آبی رنگ را باقی می‌گذارد و در محل دیگر، نوری که از طرف لامپ آبی می‌آید را مسدود کرده و سایه‌ سبز رنگ مشاهده می‌شود.

وقتی جسم را به پرده نزدیک می‌کنید، سایه‌ها با یکدیگر همپوشانی کرده و سایه‌ای بسیار تاریک (سیاه) باقی می‌گذارند که در آن شیء هر دو لامپ را مسدود می‌کند. هنگامی که لامپ سبز را خاموش می‌کنید و لامپ‌های قرمز و آبی، روشن باقی می‌مانند، پرده ترکیبی از رنگ قرمز و آبی یعنی سرخابی به نظر می‌رسد و سایه‌ها به رنگ قرمز و آبی خواهند بود. هنگامی که لامپ آبی را خاموش می‌کنید و لامپ‌های قرمز و سبز،  روشن هستند، پرده به رنگ زرد ظاهر می‌شود و سایه‌ها قرمز و سبز خواهند بود.

شاید عجیب به نظر برسد که ترکیب نور قرمز و نور سبز، نور زرد را روی پرده می‌سازد اما دقیقا همین اتفاق می‌افتد که یک ترکیب خاص از نور قرمز و سبز، مخروطی‌ها را در چشمان شما تحریک می‌کند، دقیقاً به همان اندازه که توسط نور زرد تحریک می‌شوند – نور زرد یعنی با نوری به رنگ  قسمت زرد رنگین کمان است – بنابراین چشم شما نمی‌تواند تفاوت را درک کند، آیا ترکیبی از نور قرمز و سبز است یا نور زرد به تنهایی تابیده است. هر وقت مخروطی‌ها در چشم شما فقط با این تناسب تحریک شوند، رنگ را زرد مشاهده خواهید کرد.

در ادامه:

اگر اجازه دهید نور از سه لامپ از طریق یک سوراخ در یک کارت که در فاصله مناسب از پرده قرار دارد، بتابند، سه لکه نور رنگی جداگانه (یکی از هر لامپ) روی پرده خواهید دید. (سوراخ را به اندازه کافی بزرگ کنید تا لکه رنگی را واقعاً ببینید.) اگر کارت را به پرده نزدیکتر کنید‌، نهایتا لکه‌های نور همپوشانی کرده و شما ترکیب‌های هر جفت رنگ را مشاهده خواهید کرد.

اگر می‌خواهید بیشتر آزمایش کنید، دریابید که هنگام استفاده از رنگ‌های مختلف کاغذ به عنوان پرده، چه اتفاقی می‌افتد. کاغذهای زرد، سبز، آبی، قرمز یا بنفش و … را امتحان کنید.

توضیح لیزرستان:

مطالعه بینایی در انسان و جانداران دیگر از دیرباز جذاب بوده است و به تدریج دانشمندان به نکات ظریفی از عملکرد بینایی پی‌بردند. آنچه که ما امروزه از چگونگی دیدن موجودات می‌دانیم نتیجه تیزبینی و مطالعه و تعمق بسیاری از دانشمندان بوده است. در مسئله رنگ یا وجود دانستن چگونگی دیدن رنگ‌ها هنوز باور کردن اینکه این همه رنگ‌های متنوع و زیبا فقط با 3 نوع گیرنده حساس به سه ناحیه مختلف طیف ایجاد می‌شود، مشکل است. ولی وقتی که تمام این رنگ‌های زیبا را در صفحه نمایش بر اساس همین ایده ایجاد می‌شود، آن وقت پی به اهمیت آن مطالعات و شناخت می‌بریم. جالب است که طبیعت سخاوتمندانه ایده‌های زیبایی را در اختیار بشر گذاشته است به شرطی که ساده از آنچه تجربه می‌کند نگذرد. این ازمایش‌ها برای افراد تیزبین دنیایی سخن دارد و دنیایی را روشن‌تر می‌کند و باز دنیایی پرسش ایجاد می‌کند. جالب است که اگر بجای سه لامپ رنگی که گستره سه رنگ اصلی را پوشش می‌دهند، سه لیزر قرمز و سبز و آبی که هر کدام فقط یک طول موج دارند، استفاده شود، آثار مشابه‌ای دیده می‌شود. چون برای سه نوع مخروطی طول موج و دقت آن مهم نیست، بلکه محدوده حساسیت مهم است. در مورد چنین وضعیتی حداقل با دو لیزر قرمز و سبز که بیشتر در دسترس است می توانید تجربه را تکرار کنید و در مورد آن باز هم فکر کنید.