FACTORII GENERATORI AI CULORII

FACTORII GENERATORI AI CULORII

I.           LUMINA

II.        SUPRAFATA

III.     OCHIUL

I.            Lumina

"La steaua care-a rasarit      Poate de mult s-a stins in drum

E-o cale atat de lunga      In departari albastre

Ca mii de ani i-au trebuit      Dar raza ei abia acum

Luminii sa ne-ajunga      Luci vederii noastre"

Mihai Eminescu - La steaua

Definirea luminii in fizica

Timp de cateva secole au circulat doua ipoteze referitoare la natura luminii: 1) Teoria corpusculara a lui Isaac Newton (sec.XVII), care considera lumina ca fiind formata din particule infime (corpusculi) "o materie foarte fina" ce se deplaseaza, se propaga in spatiu cu viteze extrem de mari, si 2) Teroria ondulatorie formulata de fizicianul olandez Christian Huygens (1690, la aproape doua decenii dupa Newton), care considera lumina ca o unda, asemeni vibratiilor create de caderea unei pietre pe luciul apei.

La sfarsitul secolului al XIX-lea, fizicianul englez James Maxwell, adept al teoriei ondulatorii, demonstreaza experimental ca lumina este o radiatie electro-magnetica, recalculand (in urma altor incercari anterioare inexacte) viteza de propagare a luminii = 299,796 km/s.

La inceputul secolului XX (respectiv in 1900), fizicianul german Max Planck emite teoria cuantica, bazata de data aceasta pe cea corpusculara, prin care afirma ca lumina e compusa din particule mai mici decat cele atomice, care nu se propaga continuu, ci fragmentar, sub forma unor fotoni (cuante).

In 1924, francezul Loius de Broglie unifica cele doua ipoteze de baza, in cadrul cercetarilor sale despre mecanica ondulatorie, ajungand la concluzia care inca nu a fost contestata, conform careia lumina se poate manifesta atat ca unda, cat si ca particula.

In 1906, Albert Einstein explicase deja efectul foto-electric (daca se lumineaza o suprafata metalica se constata ca metalul emite electroni) pus in relatie cu miscarea browniana si enuntase - in forma restransa - teoria relativitatii pe care avea sa o definitiveze in 1916.

O alta contributie in incercarea de definire a luminii - care l-a ajutat pe Broglie in concluziile sale - a avut-o si britanicul Thomas Young care, in 1806, a experiemntat interferentele mai multor raze de lumina, introducind notiuunea de energie mecanica a luminii.

Cele mai recente cercetari si teorii legate de natuta luminii par a deschide noi campuri de investigatie pentru viitorul omenirii, propunand, in esenta, un paradox: ultimele cercetari (datand din deceniu noua al secolului XX, avand ca reprezentanti doi fizicieni care au ajuns la aceleasi concluzii independent unul de altul, americanul David Bohm si britanicul Geoff Jones) nu contesta teoriile existente (lumina este o emisie de energie sub forma de fotoni si de unde electro-magnetice care se propaga in linie dreapta), insa constata ca aceste teorii sunt incomplete - lucru sesizat inca de Einstein, care considera fizica cuantelor ca avand variabile ascunse, si chiar de catre astronomul James Bradley in 1727, care emisese o teorie, pe atunci, inexplicabila, "aberatia luminii".

Cei doi au incercat sa-si explice de ce lumina, fiind unda si corpuscul in acelasi timp, nu este pe de-a-ntregul nci una, nici cealalta ci un "obiect cuantic" indescifrabil, fara vreun alt echivalent in uninersul (micro sau macro) cunoscut de noi, concluzionand ca intreaga materie se comporta aidoma luminii: de indata ce undele electro-magnetice prezinta un aspect corpuscular, ele manidesta totodata si un comportament ondulatoriu. Cu alte cuvinte, toate fenomenele interpretabile cu ajutorul fotonilor se pot explica prin a considera ca un imens camp magnetic umple universul: cand detectam un foton, nu facem altceva decat sa punem in evidenta un infim pachet de energie al acestui camp universal.

Natura si calitatea luminii

Natura si calitatea luminii pot fi determinate cu ajutorul a trei factori:

Lungimea de unda (distanta dintre varfurile crestelor)

Amplitudinea (inaltimea fasa de axa)

Frecventa (numarul de ondulatii pe secunda)

Spectrul vizibil

Acesta se situeaza intre cca. 400 si 800 milimicroni (m) 400 corespunzand violetului si 800 rosului (milimicronul este unitatea de masura a lungimii de unda).

Culorile spectrului (culori spectrale sau culori-lumina) sunt culori imateriale (spre deosebire de culorile-pigment) pe care le putem vedea in culorile curcubeului, in albastrul cerului, al muntilor vazuti de la departare - in natura sau in lumea artificiala, la televizor, cinema etc.

Descompunerea (dispersia) luminii a fost pusa in evidenta de Newton in 1676 prin celebra experienta cu prisma de cristal. Lumina solara, considerata ca fiind alba, este compusa din sapte culori

Raza de lumina

orificiu intr-un ecran

Prisma de cristal (care produce fenomenul de refractie)

Ecranul pe care se descompun culorile-lumina

Observatie. Dintre cele sapte culori ale spectrului doar indigo-ul nu are un corespondent intre culorile pigmentare (el poate fi obtinut doar sub forma de colorant textil, din planta cu acelasi nume) fapt pentru care s-a spus ca pictorii nu recunosc drept culori decat pe celelalte sase: 3 principale (rosu, galben si albastru, care nu se pot obtine din amestec) si 3 secundare (oranj, verde, violet, care se obtin din combinatiile culorilor principale).

Dupa cum vom vedea, culorile apectrale principale nu sunt identice cu cele pigmentare. Acestea sunt: verde-galbui, rosu-oranj si albastru-violaceu, secundarele fiind albastru-Cyan, galben si violet de Magenta.

Recompunerea luminii a fost realizata tot de Newton, prin experienta care avea sa fie cunoscuta sub numele "Discul liui Newton".

1. Discul este fixat in centru, iar prin invartire se recompune lumina alba
2. Experienta poate fi imbunatatita daca se aleg cele 6 culori si se distribuie cantitativ conform raporturilor de luminozitate egala ale complementarelor: R si Ve in cantitati egale, O si A - 1 parte la 2 parti, G si Vi - 1 parte la 3 parti

II. Suprafata obiectului

Suprafetele obiectelor si corpurilor au proprietatea de absorbi lumina in mod diferit (partial

sau total) precum si de a o reflecta. Totalitatea acestor fenomene pot fi grupate in trei tipuri de situatii: 1) reflexia, 2) refractia si 3) opalescenta.

Reflexia reprezinta intoarcerea unei raze de lumina in mediul din care a provenit dupa ce a intalnit suprafata altui mediu

raza provenita de la sursa de lumina

unghiul de incidenta

unghiul de refractie (egal cu nr.2)

suprafata obiectului

Tipurile de manifestare a reflexiei in functie de suprafata obiectului:

I. Corp opac colorat intr-una din culorile spectrului (ex. rosu)

Reflexie selectiva (rosu)

Absorbtie selectiva (celelalte

culori)

II. Corp opac alb

Reflexie totala

Absorbtie nula

III. Corp opac negru

Reflexie nula

Absorbtie totala

IV. Corp transparent incolor (geam)

Reflexie nula

Absorbtie nula

V. Corp semi-transparent colorat intr-una din culorile spectrului (vitraliu, semafor etc)

Reflexie partiala

Absorbtie selectiva (partiala)

NOTA: In acest caz privitorul se afla in partea dreapta, iar efectul respectiv nu se manifesta decat daca sursa de lumina este in spatele suprafetei (contre-jour)

VI. Griul neutru (la jumatatea scalei valorice dintre alb si negru) este rezultatul unei reflexii partiale a fiecarei culori in parte

VII. Griurile medii (griuri colorate, echivalente valoric - ca luminozitate - cu griul neutru): reflexie slaba, absorbtie omogena (jumatate din spectru absorbit, jumatate reflectat)

VIII. Griurile colorate (nu sunt echivalente valoric cu griul neutru pentru ca in compozitia lor intra si albul sau negrul): reflexie partiala si neomogena

IX. Corp opac colorat intr-o culoare combinata, de exemplu la un verde-albastrui este reflectat verdele pur si partial albastrul, celelalte culori ale spectrului fiind absorbite

Refractia Reprezinta modificarea directiei de propagare a unei raze de lumina odata cu traversarea succesiva a doua sau mai multe medii transparente, dar de naturi diferite decat ale aerului (apa, cristal etc)

Cu cat mediul al doilea este mai dens (tinzand catre starea de tulbure, opalescent), cu atat raza se rasfrange mai mult.

Refractia are un rol important atat in transparenta, semi-transparenta si opacitatea culorilor, cat si in matitatea sau luciul acestora.

- la o culoare semi-transparenta (de ex: verde smaragd, lac de garanta, galben

indian, culorile-lac in general) indicii de refractie sunt foarte apropiati;

- la o culoare opaca (cu mare putere de acoperire sau de colorare) indicii de refractie

sunt foarte distantati

Opalescenta este un efect optic produs de lumina care traverseaza medii translucide

(tulburi), nici opace, nici transparente. Aceste medii descompun partial lumina, in felul urmator:

se lasa strabatute de culorile calde (R, O, G)

reflecta culorile reci ale spectrului (V, A, I, Vi)

Cel mai ilustrativ exemplu l-a dat Leonardo da Vinci in "Tratatul despre pictura",

experienta cunoscuta azi sub numele de "fumul lui Leonardo".

Fumul unui foc se vede astfel:

- proiectat pe un fundal negru se vede albastrui

- proiectat pe un fundal alb se vede brun-roscat

Opalescenta este cu atat mai pronuntata cu cat particulele in suspensie sunt mai fine si mai dense.

Exemple de opalescenta in natura

- ceata (farurile de ceata au lumina galbena)

- cerul albastru pe timpul unei zile senine (mediul opalescent este creat de

mutitudinea de vapori de apa si particule de praf care se proiecteaza pe negrul

spatiului interplanetar)

- muntii vazuti de la mare distanta

- bruma depusa pe plante

- emulsiile naturale (galbenusul amestecat cu apa, laptele)

- fumul de orice provenienta (intrepatruns cu ceata - ca in Anglia - devine smog)

Exemple de opalescenta in pictura

- verniurile de protectie vechi care, in conditii de buna conservare (in muzeu), devin

galbui si dau o tenta generala calda (= tonul de muzeu), iar in conditii de

conservare deficitara (frig, umezeala, intuneric, aer statut) devin reci si dau o

neplacuta tenta albastrui-albicioasa

- glasiurile sunt tonuri foarte transparente obtinute (ca in tehnica flamanda) din

putina culoare de ulei si mult diluant imbogatit cu verniu de retus; poate fi folosit

atat la pigmentarea nuante monocrome (inchis pe deschis), cat si la pictarea

voalurilor de matase (deschis pe inchis), procedeu numit velatura; prima metoda

nu foloseste albul (care opacizeaza culorile si le anuleaza transparenta), a doua

metoda foloseste exclusiv albul, bineanteles, diluat corespunzator

Glasiurile colorate mai pot fi intrebuintate si la redarea departarilor intr-un peisaj sau la sugerarea efectului de bruma (respectiv de condens) in naturi statice cu fructe, flori sau obiecte de sticla.

III. OCHIUL UMAN

Ca organ al perceptiei vizuale, ochiul este specific intregului regn animal

Ochiul incepe sa se formeze la fat la 18 zile, iar la trei luini aparatul vizual este in intregime format

Ochiul uman este modelul principal pentru aparatul foto

- diafragma = pupila

- lentila = cristalinul

- filmul foto = retina

Superioritatea ochiului consta in capacitatea de sinteza, de reportare a caracteristicilor cromatice ale culorilor, unele fata de altele

cornee 5. retina

iris 6. umoare apoasa

pupila 7. nervul optic

cristalin

Vederea se produce in doua etape:

I.            in ochi (care inregistreaza)

II.         in creier (care prelucreaza)

Pe retina imaginea ajunge rasturnata, iar creierul o reface.

Retina este o membrana de culoare roz care contine celule vizuale multipolare:

- bipolare (responsabile cu perceptia valorica - inchis/deschis)

- vizuale (conuri si bastonase - responsabile cu vederea colorata)

a)      conurile sunt reponsabile cu distingerea culorilor; sunt in numar de 50 milioane (la un ochi), mai dese in centru retinei si mai rare spre periferii, avand capacitatea de regenerare. Sunt de 200 ori mai putin sensibile decat bastonasele, iar pentru a percepe culorile      este nevoie de lumina medie sau mare

b)      bastonasele sunt responsabile cu perceptia formelor; sunt in numar de 100 milioane (la un ochi), fiind dispuse mai mult spre extremitartile retinei, si mai putin in centru

Datorita specializarii conurilor si bastonaselor putem distinge doua feluri de receptari:

intervalul cromatic si intervalul acromatic. Atunci cand urcam o scara care pleaca dintr-un subsol intunecat spre lumina zilei, vederea parcurge urmatoarele faze:

pragul scotopic (momentul in care, dupa intuneric, se intrezaresc primele raze de lumina; se disting in special formele)

pragul fotopic (momentul in care in lumina de intensitate normala incepem sa distingem culorile reci - corespunzatoare lungimilor de unda minore - si, ulterior, pe cele calde - corespunzatoare lungimilor de unda majore)

NOTE:

intervalul acromatic se situeaza intre paragul scotopic si cel fotopoic

intervalul cromatic se situeaza peste pragul fotopic

pragul fotopic este similar cu perceptia vizuala in lumina crepusculara: culorile reci se percep mai bine si sunt mai evidente decat culorile calde, care par a se pierde, a se confunda cu mediul inconjurator.

Unghiul de vedere clara este numai 30, desi imaginile acumulate de ambii ochi ajung la 200      - cele percepute de retina unui singur ochi acopera 150, socotind toate directiile - insa ceea ce depaseste acele 30 este perceput neclar (mai mult formrle si luminozitatea, si mai putin culorile)

Teoria tricromatica a lui Thomas Young incearca sa raspunda la intrebarea: cum vedem colorat?

Conurile, responsabile cu vederea colorata, se impart in trei grupe, fiecare grupa fiind sensibila la una dintre cele trei culori de baza ale spectrului:

- rosu - oranj

- verde - galbui

- albastru - violaceu (indigo),

pe cand culorile secundare - galben

- violet Magenta

- albastru Cyan

sunt percepute de numai doua grupe de celule.

OBSERVATIE: din culorile evidentiate in spectrul vizibil - ROGVAIVi - doar oranjul nu apare printre cele sase culori-lumina; acesta este asimilat rosului-oranj

Conform aceluiasi Young

negrul reprezinta lipsa de lumina, prin care cele 3 grupe de celule devin inactive

albul reprezinta o excitatie vizuala puternica care antreneaza la amximum celulele

lumina foarte puternica provoaca orbirea temporara

Teoria culorii compuse enuntata tot de Young vine in completarea teoriei tricromatice:

Receptorii retinei contin trei substante care, sub actiunea luminii, creaza impresia/senzatia de culoare. Fiecare dintre cele trei substante produse cate o pereche de senzatii:

- rosu - verde

- galben - albastru

- alb - negru

Aceste trei perechi contin - prin amestecurile dintre ele - toata gama de tonuri pe care le poate percepe ochiul uman.

Patologia vazului

Principalele deficiente ale vederii sunt:

a)           acromatopsia (acromazia) = imposibilitatea distingerii culorilor sau distingerea slaba a culorilor puternice (pure, saturate)

b)          daltonismul = vederea colorata partial; de obicei se confunda perechea de complementare cu luminozitate egala: rosu si verdele, inclusiv variantele lor deschise/luminoase (rosu-oranjiu cu verde pal) sau inchise/intunecate (brun-roscat cu verde inchis).

NOTA: Numele acestei afectiuni a fost dat dupa fizicianul englez John Dalton, care a studiat-o in a doua jumatate a sec.XIX)

Particularitati ale perceptiei vizuale

Particularitatile comune tuturor oamenilor sunt urmatoarele:

Vederea colorata. Perceptia culorilor este influentata de:

- natura luminii (naturala sau artificiala)

- intensitate (mica, medie, mare)

- termicitate (calda, rece, neutra)

NOTA: Acesti termeni sunt reuniti prin notiunea de ecleraj

Imbatranirea cristalinului. Odata cu inaintarea in varsta, cristalinul se ingalbeneste si, in consecinta, percepe din ce in ce mai greu atat galbenurile, cat si complementarele acestora, violeturile.

Nuantele cel mai bine percepute sunt cele ale rosului si ale violetului (aflate la extremitatile spectrului), iar cele mai slab percepute sunt ale galbenului si verdelui (aflate in centrul spectrului)

Culoarea modifica adancimea spatiului: de ex. culorile deschise apropie si maresc; aceeasi forma pare mai mare daca are o culoare deschisa si mai mica daca are o culoare inchisa

Perceptia raportului forma-culoare: la un obiect colorat unitar este perceputa mai intai forma, iar la unul policrom culoarea

Lumina scazuta (crepusculara) schimba aspectul culorilor: cele calde par mai stinse, cele reci par mai intense

Fenomenul de decolorare: la lumina medie si mare culorile pure sunt luminoase si stralucitoare; peste o anumita intensitate (la lumina puternica), culorile tind sa se albeasca, etalandu-si doar tenta, nu insa si nuantele.

CONCLUZII LA CAPITOLUL "FACTORII GENERATORI AI CULORII"

Culoarea este o senzatie, o realitate subiectiva, diferita de la om la om

O floare rotie este rosie pentru ca exista obiectul ca atare (suprafata petalelor), lumina si ochiul nostru.

Lumina este o emisie de energie (a carei provenienta este de natura atomica - electronii se deplaseaza de pe o orbita pe alta) care se propaga in linie dreapta, sub forma de corpusculi (fotoni), dar si de unde electromagnetice

Pentru om, o lume lipsita de culoare pare de neconceput

Culorile nu s-au inmultit, de cand exista omul pe pamant, insa epoca moderna a diversificat paleta de culori cunoscute, fie prin noi denumiri de nuante ale unor culori de baza ( de ex: brun Van Dyck, verde Veronese, galben de Neapole, rosu Vermillon, carmin, violet Magenta, albastru ceruleum etc), fie prin obtinerea pe cale sintetica a unor noi pigmenti, extrem de stralucitori: rosu scarlet, albastru ftalocianin, alb de titan, violet quinacridon etc