فيزياء اللون

يوصف الإشعاع الكهرمغناطيسي بطول موجته وشدته. وعندما يقع طول موجة هذا الإشعاع ضمن المنطقة المرئية من الطيف (تقريبا من 380 نانومتر إلى 740 نانومتر)، يطلق عليه بالطيف المرئي.

تصدر معظم المنابع الضوئية ضوءًا ذا أطوال موجات متنوعة، وطيف المنبع هو عبارة عن توزيع لشدة المنبع عند كل طول موجي. ومع أن طيف الضوء الواصل إلى العين من اتجاه ما يحدد الإحساس اللوني في ذلك الاتجاه، فإنه يوجد العديد من ظواهر الاندماج الطيفي التي تغير هذا الإحساس اللوني. وقد يعرّف أحدنا اللون على أنه كل مدى من الطيف الذي يزيد من الإحساس اللوني نفسه، مع أن هذا المدى الطيفي يمكن أن يتغير كثيرًا بين الأجسام المختلفة، وبنحو أقل بين المراقبين المختلفين. وتسمى أعضاء كل مدى طيفي بمتلاونات (metamers) اللون المنظور.
[عدل] الألوان الطيفية

تتضمن ألوان الطيف المعروفة والمشاهدة في قوس قزح جميع الألوان التي يولدها الطيف المرئي وحيد طول الموجة، وتسمى ألوان وحيدة طول الموجة (monochromatic) أو ألوان طيفية خالصة (pure spectral colors). يظهر الجدول جانبًا الترددات التقريبية (التيراهرتز)، وأطوال الموجات (نانومتر) لألوان الطيف الخالصة المختلفة. علمًا أن أطوال الموجات قيست في الفراغ (اقرأ الانكسار).

يجب أن لا يفهم جدول الألوان على أنه قائمة محددة، فألوان الطيف الخالصة تشكل طيفا مستمرا، وطريقة فصل الطيف إلى ألوان محددة يتأثر بالثقافة والذوق واللغة (اقرأ علم النفس اللوني). حددت القائمة بستة ألوان أساسية: أحمر، برتقالي، أصفر، أخضر، أزرق، بنفسجي. قام إسحق نيوتن بتحديد سبعة ألوان حيث أضاف اللون النيلي بين الأزرق والبنفسجي، ولكن معظم الناس لا يستطيعون تمييزه، كما أن معظم علماء الألوان لم يميزوه كلون منفصل، ويشار إليه في بعض الأحيان بالطول الموجي 420-440 نانومتر.

يمكن لشدة اللون الطيفي أن تغير الإحساس به إلى حد بعيدة، فمثلا، اللون البرتقالي - الأصفر ذو الشدة المنخفضة يبدو بنيا، كما يبدة اللون الأصفر- الأخضر ذو الشدة المنخفضة أخضرا زيتونيا.

وهذه الألوان هي التي يتم تذكرها بمعرفة معظم أطفال المدارس عن طريق الحروف الأولى من كل لون "في اللغة الإنجليزية". وقد اختار نيوتن هذه الألوان السبعة لأنه كان يعتقد بأن كل لون يقابل درجة من درجات السلم الموسيقة. وبعد ذلك بكثير تم اكتشاف أن الألوان وطبقات الموسيقي يتضمنان ترددات طيف، ولكن لا يوجد بينهما علاقة أعمق من ذلك.

ويكون السطح الذي يشتت كل إنعكاسات الأطوال الموجية بتساوي يشاهد على أنه أبيض، بينما السطح الأسود يمتص كل الطوال الموجية ولا يعكسها. (بالنسبة للمرآة الإنعكاس يكون مختلف، فإن المرآة السليمة تعكس أيضا كل الأطوال الموجية بالتساوي، ولكن لا تشاهد على أنها بيضاء، حيث أن الجسم الأسود اللامع يعكسها)
[عدل] لون الجسم

يتوقف لون الجسم على كل من فيزيائية الجسم في محيطه، وخصائص إدراك العين والدماغ. يمكن القول أن لون الأجسام هو لون الضوء "الصادر" من سطوحها، والذي يعتمد عادة على طيف الضوء الساقط وخصائص الانعكاس على سطوح الجسم، بالإضافة إلى التأثير المحتمل لزاوية الإضاءة وزاوية المشاهدة. بعض الأشياء لا تعكس الضوء فسحب، بل تنقله أيضا أو تصدره بنفسها، وعلى هذا تسهم في اللون أيضا. ولا يعتمد إدراك المشاهد للون الجسم على الطيف الضوئي الصادر من سطحه فحسب، بل يعتمد أيضا على مجموعة كبيرة المهارات المكتسبة، بحيث يميل اللون إلى إدراكه بوجه ثابت نسبيا: أي باستقلال عن طيف الإضاءة، وزاوية المشاهدة، إلخ. يعرف هذا التأثير بثباتية اللون (بالإنجليزية: color constancy‏).
إن القرصين العلوي والسفلي لهما اللون نفسه، ولهما المحيط الرمادي نفسه، ولكن في بيئتين مختلفتين، تحس العين البشرية بأن لهما انعكاس مختلف، وقد تشعر بأن الألوان مختلفة أيضا. اقرأ الخداع اللوني

يمكن استخلاص بعض القوانين العامة من الفيزياء، مع تجاهل التأثيرات الإدراكية الآن:

* إن الضوء الساقط على سطح معتم إما أن ينعكس بطريقة متناظرة مرآوية (كما في الانعكاس على سطح المرآة)، أو يستطير (يتشتت) (أي تنعكس مع تشتت وانتشار)، أو يمتص، أو مزيج من هذه الظواهر الفيزيائية.
* يحدد لون الأجسام المعتمة التي لا تعكس الضوء بطريقة مرآوية (ذات السطوح الخشنة) بتشتت مختلف لأطوال موجات الضوء وامتصاص الضوء غير المتشتت. وإذا شتتت الأجسام جميع الأطوال الموجية، تظهر بيضاء. وإذا امتصت جميع الأطوال الموجية، تظهر سوداء.
* الأجسام المعتمة التي تعكس الضوء ذا الأطوال الموجية المختلفة بطريقة مرآوية وبفعالية مختلفة تظهر مثل المرايا الملونة بألوان تحدد وفق هذه الفعاليات. فالأجسام التي تعكس بعض الضوء الساقط وتمتص الباقي قد تبدو سوداء ولكن قد تبدو عاكسة بنحو ضعيف، مثل الأجسام السوداء المطلية بطبقات من اللك.
* الأجسام التي تمرر الضوء إما أن تكون شفانية (بالإنجليزية: translucent‏) (تشتت الضوء النافذ) أو شفافة(بالإنجليزية: transparent‏) (لا تشتت الضوء النافذ). إذا امتصت الأجسام (أو عكست) الضوء عند أطوال موجية بطريقة متفاوتة، فإنها تظهر مصبوغة بلون يتحدد بطبيعة ذلك الامتصاص (أو ذلك الانعكاس).
* يمكن للأجسام أن تصدر ضوءا ذاتيًا، بدلا من مجرد نقل أو عكس الضوء. وقد يحدث ذلك بسبب حرارتها المرتفعة (يقال عن الأجسام حينئذ أنها متوهجة (بالإنجليزية: incandescent‏))، كنتيجة لبعض التفاعلات الكيميائية (وهي ظاهرة تسمى بالتألق الكيميائي (بالإنجليزية: chemoluminescence‏))، أو لأسباب أخرى (اقرأ مقالات الفسفورية (بالإنجليزية: Phosphorescence‏) وقائمة المنابع الضوئية).

يمكن للأجسام أن تمتص الضوء ومن ثم تصدره بخصائص مختلفة. وتسمى عندها بالمواد الفلورية (إذا كان الضوء المنبعث فقط خلال فترة امتصاص الضوء) أو الفسفورية (إذا كان انبعاث الضوء مستمر حتى بعد توقف الامتصاص. قد يطلق هذا المصطلح بوجه غير دقيق على الضوء المنبعث بسبب التفاعلات الكيميائية).
[عدل] الألوان الطيفية مقابل الألوان غير الطيفية

معظم مصادر الضوء ليست مصادر طيف نقية, على أنها غالبا ما تكون نتيجة لخليط من الأطوال الموجية وشدتها للضوء. وللعين البشرية, فإنه يوجد هناك فئة كبيرة من الطيف المختلط للضوء الذي يمكن الإحساس بها مثل الإحساس بالطيف النقي للون. بالنظر للجدول السابق, مثلا عندما توضح شاشة الحاسوب اللون البرتقالي فهذا لا يعنى أن الشاشة ينبعث منها الضوء حول الطول الموجي 600 نانو متر (وهو الشيء الذي لا تستطيع عمله معظم الشاشات). ولكن الذي يحدث أنه ينبعث منها خليط من جزئين من اللون الأحمر وجزء من اللون الأخضر. وعند طباعة الصفحة على طابعة ألوان, فإن المنطقة البرتقالية على الورقة. عند تعرضها للضوء الأبيض, فإنها سوف تعكس طيف أخر مستمر. ولا يمكن لنا أن نلاحظ هذه الفروق (بالرغم من أن بعض الحيونات تستطيع ذلك) والسبب يرجع للصبغة "الملونات" التي تنبه خلايا الإبصار (شاهد بالأسفل)

يوجد تعريف مفيد لهذه الظاهرة وهو الطول الموجي الغالب والذي يطابق الطول الموجي لطيف الضوء مع المصدر الغير طيفي الذي يبعث نفس الإحساس باللون. ويعتبر الطول الموجي الغالب هو الأساس الرسمي للتصور المشهور لصنف اللون "هيو".

وبالإضافة لمصادر الضوء العديدة التي تظهر كألوان طيف نقية ولكنها خليط, يوجد عديد من الالوان التي عند تعريفها لا تكون ألوان طيف نقية نظرا لعدم التشبع أو لأنها أرجوانية (وهو لون لا يظهر في طيف نيوتن النقي). وبعض الأمثال للألوان الغير طيفية هي الألوان اللا لونية (الأسود, الرمادي, الأبيض) والألوان الأخرى مثل القرنفلي, قمحي, أرجواني -شاهد تماثل الألوان لمقدمة أساسية عن كيفية صعوبة مطابقة الألوان

بارك الله فيك

بارك الله فيك