أين يسقط الأسود على طيف الألوان؟ يشرح عالم الألوان

فضولي الأطفال هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير ، فأرسله إلى uciouskidsus@theconversation.com.

أين يسقط الأسود على طيف الألوان؟ – أوتساف ، 17 عامًا ، نافي مومباي ، ماهاراشترا ، الهند

يحب الناس قوس قزح لألوان Roygbiv: الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي. ترى عيون البشر الضوء المرئي مثل هذه المجموعة من الألوان.

قد تلاحظ أن بعض الألوان التي يمكنك إدراكها ليست جزءًا من قوس قزح الكلاسيكي. أين الأسود ، على سبيل المثال؟

أنا أستاذ مشارك في علوم الألوان ، وهو مجال يجمع بين الفيزياء والإدراك. يهتم علماء الألوان بمعرفة المزيد عن الرؤية البشرية وتطبيق تلك المعرفة لجعل أنظمة الألوان – كما هو الحال في الكاميرات أو الشاشات أو أنظمة الإضاءة – تعمل بشكل أفضل.

لفهم أين يسقط Black على طيف الألوان ، فكر أولاً في ماهية الضوء.

الضوء هو الإشعاع مرئي للعين البشرية

الضوء هو طاقة تسمى الإشعاع الكهرومغناطيسي. إنه يتكون من تيار من جزيئات الطاقة تسمى الفوتونات.

كل فوتون له مستوى الطاقة الخاص به. هناك خصائصان يمكنك استخدامهما لوصف الفوتون. تكراره هو مدى سرعة اهتزازه ذهابًا وإيابًا – أو يتأرجح – أثناء سفره. وطول الموجة هو المسافة بين تلك التذبذبات في الفضاء.

نظرًا لأن الفوتونات ذات الأطوال الموجية في حدود تتراوح بين 400 و 700 نانومتر في عينيك ، فإن عقلك ينظر إليهم على أنه ضوء. يطلق العلماء على هذه الفوتونات الإشعاع المرئي. أنت ترى الفوتونات ذات الأطوال الموجية المختلفة بألوان مختلفة.

الفوتونات خارج هذا النطاق من الأطوال الموجية غير مرئية للعيون البشرية. تشمل طاقة الطول الموجي الأقصر الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية والإشعاع جاما ، في حين أن طاقة الطول الموجي الأطول تشمل موجات الأشعة تحت الحمراء والراديو.

ظلال وكثافة

يتأثر إدراك اللون أيضًا بكمية الفوتونات – ما يسميه الفيزيائيون القوة – بأطوال موجية مختلفة مرئية. المزيد من الفوتونات تعني ضوءًا أكثر قوة ، والذي يبدو أكثر إشراقًا. يتكون لون حيوي للغاية من فوتونات ذات طول موجي مماثل. على سبيل المثال ، قد يتكون اللون الأحمر النقي من فوتونات تشترك جميعها في نفس الطول الموجي بالقرب من 620 نانومتر.

سيظهر تيار من الفوتونات ذات مجموعة واسعة من الأطوال الموجية كلون أكثر تشبعًا. يتكون الضوء الأبيض ، مثل ضوء النهار الطبيعي ، من فوتونات ذات أطوال موجية تنتشر بشكل متساوٍ عبر مجموعة واسعة من الطيف المرئي. LEDs ومصادر الضوء الكهربائي الأخرى ليست موحدة تمامًا عبر الطيف ، لكنها لا تزال تظهر بيضاء أو متهورة ، وهذا يعني بدون لون.

تجمع مخاليط الأطوال الموجية وتظهر كألوان جديدة. يفسر النظام البصري البشري الضوء الأحمر النقي والضوء الأخضر النقي المدمج على أنه أصفر. أضف باللون الأزرق النقي ، ويبدو هذا المزيج من الإشعاع أبيض. يستفيد العلماء والمهندسون من هذه الجودة في أجهزة العرض ، والتي يمكنها إنشاء مجموعة كبيرة من الألوان المتصورة من خلال خلط الألوان الأساسية باللون الأحمر والأخضر والأزرق.

أسود على طيف اللون

على الرغم من عدم وجود أسود في قوس قزح ، إلا أنه يمكن اعتبار الفوتونات في الطيف الكهرومغناطيسي أسود. أو في بعض الحالات ، لا يمكن رؤيتها على الإطلاق!

يمكن أن يبدو الإشعاع داخل الطيف المرئي أسود إذا كان منخفضًا في الطاقة – وبشكل أكثر تحديداً ، أقل في الطاقة من محيطه.

بالإضافة إلى ذلك ، يبدو الإشعاع خارج النطاق المرئي للأطوال الموجية أسودًا لأعيننا. على سبيل المثال ، يبدو إشعاع الأشعة تحت الحمراء أسود لأنه غير مرئي للبشر.

التصور شخصي

تكتشف عيوننا الطول الموجي وقوة الضوء ، لكن أدمغتنا تفسيرها. لذلك يعتمد تصور اللون دائمًا على السياق.

الناس جيدون في التكيف مع مجموعة واسعة من مستويات الضوء ، من ضوء الشمس إلى ضوء النجوم. لذا فإن تصورنا للون والسطوع يعتمد على ما هو موجود وما كنا نبحث عنه مؤخرًا. إذا انتقلت من ضوء النهار في الهواء الطلق إلى مسرح مظلم ، فمن المحتمل أن ترى البيئة بأكملها سوداء ، وقد تواجه مشكلة في العثور على طريقك.

ومع ذلك ، يبدأ نظامك البصري على الفور في التكيف مع مستوى الضوء المنخفض. قريبا ، تبدأ التفاصيل البصرية في الظهور. ما بدا الأسود الآن لديه مستويات مختلفة من الخفة واللون.

النظر في الوهم البصري الذي يتكون من مستطيل الضوء بجانب مستطيل داكن. كل مستطيل يحتوي على دائرة. تبدو الدوائر ظلال مختلفة ولكن في الواقع متطابقة. على خلفية الضوء ، الدائرة مظلمة بما يكفي لتبدو سوداء. محاطًا بالخلفية السوداء ، يصبح من الواضح أن الدائرة مجرد رمادية داكنة. حتى عندما تعرف أن الدوائر هي نفسها ، فمن الصعب تصديق ذلك لأن تأثير الخلفية المحيطة قوية للغاية.

قد تسأل نفسك ، ما مدى الظلام الذي يجب أن يظهر فيه اللون الأسود؟ هناك طريقة أخرى لطرح السؤال ، ما مدى انخفاض الطاقة في السلطة يجب أن يكون الضوء المادي من أجل أن يبدو أسود؟

للحصول على إجابة مرئية ، انظر إلى التدرج من اللون الرمادي الداكن إلى الأسود. أين في التدرج الحدود ، أو العتبة ، التي تسميها الأسود؟ ماذا لو قمت بإخماد شاشة العرض أو عرض الشاشة في بيئة أكثر إشراقًا أو أغمق بكثير؟ ربما تكون أفضل إجابة لكم هو الظلام ، “يعتمد”.

يعد إدراك اللون موضوعًا رائعًا ، ونحن نلون العلماء يواصلون الكشف عن تفاصيل عن كيفية عمل النظام البصري البشري مع تطبيق معرفتنا أيضًا على العديد من الأشياء المفيدة الأخرى ، بما في ذلك الأصباغ والكاميرات والطابعات وأنظمة إضاءة LED وشاشات AR/VR.

مرحبا يا أطفال فضوليين! هل لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير؟ اطلب من شخص بالغ إرسال سؤالك إلى usiouskidsus@theconversation.com. من فضلك قل لنا اسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.

وبما أن الفضول ليس له الحد الأقصى للسن – فأخبرنا بما تتساءل أيضًا. لن نتمكن من الإجابة على كل سؤال ، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: مايكل ج. مردوخ ، معهد روتشستر للتكنولوجيا

اقرأ المزيد:

مايكل مردوخ هو عضو وعضو سابق في مجلس الإدارة في مجلس الألوان بين المجتمع ، وهو جزء من مشروع محو الأمية بالألوان.