Svet okolo nás je plný farieb, vnímame úkazy, zvieratá, oblohu, predmety, ľudí. Ako ale farby vznikajú? Prečo a ako ich dokážeme vnímat? Aké pravidlá platia pri miešaní farieb?

Farba je fyziologický vnem, ktorý vzniká ako odozva na svetelný impulz dopadajúci do oka. Je známe, že receptormi svetla, ktoré menia svetelný signál na vzruch v neurónoch, sú bunky sietnice oka. Tie môžu byt dvojakého druhu a to tyčinky alebo čapíky. Tyčinky nedokážu rozlišovat farby, zato vnímajú svetlo aj pri velmi malých intenzitách. Preto za šera nerozoznávame farby. Pri bežnom osvetlení sa uplatnujú predovšetkým čapíky schopné vnímat farby. Mnoho zvierat nemá v oku capíky, a tak farby nevidí. V ľudskom oku sú čapíky citlivé na svetlo s frekvenciami medzi 7,5.1014 až 4,3.1014 hertzov (vlnové dlžky sú 400 - 700 nanometrov). Rôzne frekvencie svetla vníma náš mozog ako rôzne farby. Pritom priradenie farby konkrétnej vlnovej dlžke je do istej miery subjektívne. Inak sa javí izolovane pozorovaná farba, a inak farba pozorovaná v skupine iných farieb.

Podstata vnímania farby ešte stále nie je úplne jasná. Podla najznámejšej teórie existujú tri druhy čapíkov v sietnici oka, pričom každý z nich reaguje na inú čast viditelného spektra. ”Modré” čapíky majú maximálnu citlivost pri svetle s vlnovou dlžkou asi 430 nm, ”zelené” pri vlnovej dlžke 550 nm a ”červené” asi pri vlnovej dlžke 580 nm (obr.1). Capíky však dokážu s menšou citlivostou registrovat svetlo rôznych vlnových dlžok. Tak vzniká kombináciou a rôznym stupnom stimulácie čapíkov farebný vnem. Napríklad, ak sú svetlom istej frekvencie rovnako stimulované červené a zelené čapíky, mozog to vyhodnotí ako žltú farbu. Ale ak sú červené čapíky stimulované silnejšie ako zelené, vnímame oranžovú farbu. Zrak pritom nemá schopnost rozlišovat jednotlivé farby v zloženom spektre. Tým sa líši od sluchu, ktorý dokáže rozoznat jednotlivé tóny v akorde.

Obr. 1. Závislosť citlivosti čapíkov od vlnovej dĺžky svetla

Ak chýba jeden druh čapíkov, prejaví sa farboslepost. Občas sa to stáva kvôli chybe v genetickom kóde, ktorý je zodpovedný za tvorbu čapíkov. Takýto gén objavili v ženskom chromozóme X a preto sú farboslepí väcšinou muži (asi 8% populácie mužov oproti 1% žien). Takže ak niekomu chýbajú napríklad červené čapíky, tak vidí cervené aj zelené svetlo len pomocou zelených čapíkov. Nedokáže spolahlivo rozlíšit tieto dva vnemy, lebo nemá červené čapíky, cez ktoré by dostal doplnujúcu informáciu o farbe. Podobný jav nastane, ak chýbajú zelené čapíky. V oboch prípadoch je potom tažké, ak nie nemožné rozlíšit farby väčších vlnových dlžok.

Teraz, ked už vieme ako farby vnímame, môžeme vysvetlit ako vznikajú. Je známe, že biele svetlo je zmesou všetkých viditelných frekvencií (ci farieb), hoci možno nie s rovnakou intenzitou. Napríklad v slnečnom svetle je najsilnejšie zastúpená žlto-zelená zložka. Toto možno lahko ukázat pomocou rozkladu svetla na hranole.

Ak ale skladáme rôzne farby svetla, dá sa ukázat, že na vytvorenie bieleho svetla netreba celé spektrum, ale stačia tri farby: červená, zelená a modrá. Tieto farby nazývame základné farby. Ak zasvietime reflektormi základných farieb na biele plátno, dochádza k takzvanému aditívnemu skladaniu farieb a vzniká biela farba (obr.2). Tak sa vytvára vnem farby aj v našom oku. Pri rovnakej stimulácii všetkých troch typov čapíkov vzniká biela farba, pri iných kombináciách stimulácie vznikajú iné farby. Rovnaký princíp sa využíva napríklad aj pri farbených televízoroch cči monitoroch, kde jednotlivé ”body” obrazovky tvorí vlastne trojica bodov svietiacich červeno, zeleno a modro.

Obr. 2. Aditívny spôsob tvorby farby. Miešaním svetla primárnych farieb možno dosiahnut v prekrývajúcich sa oblastiach rôzne farby.

Dá sa ukázat, že biele svetlo nevzniká len kombináciou základných farieb, ale aj iných, takzvaných doplnkových farieb. Napríklad modrej a žltej, alebo červenej a tyrkysovej, či zelenej a purpurovo červenej. To nie je nič prekvapujúce, lebo súčasné pôsobenie červenej a zelenej farby vyhodnocuje mozog ako žltú farbu. Kedže žltá farba stimuluje červené a zelené čapíky, tieto spolu s modrou farbou, stimulujúcou modré, tvoria bielu kombináciu.

Farba všetkých predmetov teda závisí od svetla, ktoré od nich prichádza. Ak samotný predmet nesvieti, tak je pre jeho farbu rozhodujúce odrazené svetlo. Pritom môže byt čast svetla dopadajúceho na predmet pohltená a cast odrazená. Ak je napríklad farebný povrch osvetlený bielym svetlom, tak niektoré frekvencie svetla spôsobia rezonancné kmity elektrónov v atómoch na povrchu. Je to podobné, ako rezonancné rozozvucanie ladicky dopadajúcim zvukom. Elektróny konkrétnych atómov majú casto úzky rozsah frekvencií kmitania. Svetelné zložky z tohoto rozsahu frekvencií sú takto najskôr pohltené, no vzápätí sú vyžiarené, čo sa navonok prejaví ako odraz týchto zložiek svetla. Ostatné frekvencie sa po pohltení premenia na teplo a zvýšenie vnútornej energie predmetu, a preto sa už nevyžiaria vo viditelnej oblasti svetla.

Napríklad papier na tejto strane má atómy so širokým rozsahom rezonancných frekvencií. Ak nan dopadá biele svetlo, tak je odrazených dost vela frekvencií, a preto sa vášmu oku papier javí ako biely. Tlaciarenská cierna na druhej strane má velmi málo atómov, ktoré kmitajú vo viditelnej casti spektra. Preto je na nu odpadajúce svetlo skoro úplne pohltené a tlač je čierna. Ak dopadá biele svetlo na červený pohár alebo ružu, tak len červené svetlo prechádza cez sklo, alebo je odrazené od ruže. Ostatné farby sú pohltené.

Pohltenie časti farebného spektra je dôležité aj pri miešaní pigmentov pre výrobu farbív. Tu sa nedá použit aditívna metóda skladania farieb. Iste viete, že ak maliar namieša cervenú, zelenú a modrú farbu, tak nezíska bielu, ale skôr cosi tmavohnedé. Preco? Vysvetlíme to na príklade zmiešania modrej a žltej farby. Vtedy maliar dostane zelenú, podobne ako ked sa nechá biele svetlo prechádzat cez modrý a žltý filter. Je to preto, lebo modrý pigment pohlcuje všetky farby okrem oblasti okolo modrej farby. Žltý pigment zase pohlcuje farby okrem žltej oblasti. Tieto dve oblasti sa prekrývajú v oblasti zeleného svetla, takže iba zelené svetlo môže prejst oboma filtrami, alebo môže byt odrazené od takejto zmesi farieb (obr.3).

Obr. 3. Pri subtraktívnom zložení modrej a žltej farby vznikne zelená farba.

To je príklad subtraktívneho skladania farieb. Pigmenty pohlcujú jednotlivé farby a oko vidí len tie, ktoré nie sú pohltené. Primárnymi pigmentmi sú žltý, tyrkysový a purpurovo cervený (obr.4). Ich rôznou kombináciu možno získat všetky ostatné farby, okrem iného i základné aditívne farby: modrú, červenú a zelenú.

Obr. 4. Subraktívne skladanie farieb sa dá ilustrovat pomocou troch farebných filtrov osvetlených bielym svetlom.




Zdroje:
Pavol Kubinec, web
Ludské telo, Gemini, Bratislava, 1992, str. 251-260