Farba (fyzika)

Farba ako vlastnosť povrchu predmetov

Farebnosť predmetov vnímame vďaka odrazu svetla. Ak má predmet čisto červenú farbu, jeho povrch pohltí všetko svetlo okrem vlnovej dĺžky červeného svetla. Červené svetlo naopak odrazí a ľudské oko predmet vyhodnotí ako červený. Keď predmet nie je osvetlený (je tma) vidíme ho ako čierny aj keď je červený. Biele svetlo je zvyčajne tvorené spojitým spektrom vlnových dĺžok obsahujúcich všetky viditeľné farby. Vďaka tomu získame rozkladom bieleho svetla napríklad prostredníctvom (skleného) optického hranola celé farebné spektrum. Bielu farbu teda bude mať predmet, ktorý nepohltí výraznejšie žiadnu vlnovú dĺžku a zároveň väčšinu svetla odrazí. Čierny objekt naopak väčšinu svetla pohltí. Iným spôsobom vnímame farbu, keď sa pozeráme priamo do svetelného zdroja (pozri nižšie v časti Farba ako vlastnosť svetla).

Farba ako vlastnosť povrchu predmetov (farebné nátery) je farba pôsobiaca vďaka odrazu a pohltivosti materiálov (farebný predmet). Mieša sa subtraktívnym (odčítacím) miešaním - čím viac miešaní prebehne, tým tmavší dostávame výsledok (po mnohých miešaniach by sme dostali tmavošedú farbu). Tento farebný profil má analógiu v DTP ako farebný profil CMYK. Tvoria ho písmená anglických názvov základných farieb - Cyan (azúrová), Magenta (fialová/purpurová), Yellow (žltá), blacK (čierna). Čierna farba je pridaná k trom základným kvôli vernejšiemu a kontrastnejšiemu zobrazovaniu. Profil sa používa pri tlači.

Farba ako vlastnosť svetla (farebné svetlá) je farba, ktorú vnímame zo zdroja vyžarujúceho predovšetkým svetlo určitej vlnovej dĺžky (LED dióda, monitor, televízor). Človek nevidí odraz ale priamo svetelný zdroj alebo pozerá do zdroja cez farebný filter alebo optický hranol. Takéto farby sa kombinujú aditívnym (sčítacím) miešaním - čím viac miešame farebné svetlá, tým svetlejší výsledok dostávame. Po mnohých miešaniach dostaneme biele svetlo. V počítačovom svete má tento farebný profil názov RGB. Názov je tvorený začiatočnými písmenami základných farieb profilu - Red (červená), Green (zelená), Blue (modrá). Model RGB sa požíva pri zobrazovaní na LCD displejoch, televízoroch monitoroch a pod.

Okrem CMYK a RGB boli vytvorené aj ďalšie farebné modely. Gamut je dosiahnuteľná oblasť farieb (všetky farby) v určitom modeli alebo zariadení.

Vychádzajúc z poznatkov o farebnom modeli RGB vytvorili počítačoví vedci koncom 70. rokov minulého storočia jeho reprezentáciu, ktorá používa pomocou namiesto kombinácii troch farieb vlastnosti, ktoré sa bežne používajú pri opise farieb. Vznikli tak modely HSB a HSL (Hue, Saturation, Value=Brightness a Hue, Saturation, Lightness).

Tón (angl. hue) charakterizuje farbu prostredníctvom vlnovej dĺžky.

Sýtosť (angl. saturation) vyjadruje intenzitu farby pomocou zloženia monochromatického a bieleho svetla. Sýtosť farby je tým väčšia, čím menší je rozsah vlnových dĺžok a menšie množstvo zložiek bieleho svetla.

Svetlosť (angl. brightness) farby závisí od relatívnej veľkosti podráždenia sietnice, a teda aj od citlivosti oka na jednotlivé farby, ktoré je najcitlivejšie na strednú časť spektra. Preto sa rovnako sýte farby blízke tejto zložke javia ako svetlejšie voči protikladným zložkám modrofialovým. Parametrom svetlosti je aj množstvo energie vyžiarenej jednotkovou farebnou plochou.

Všeobecne vo fyzike je odrazivosť mierou medzi dopadajúcim a odrazeným žiarením. Optika skúma zákony pre odrážanie, lom a rozptyl svetla (Fresnelove vzťahy alebo rovnice). Okrem toho je odrazivosť závisí od materiálu a jeho zloženia a štruktúry, stavu a povrchu (teplota, drsnosť, stupeň oxidácie, stupeň znečistenia), vlnovej dĺžke a smeru dopadajúceho a odrazeného žiarenia (svetla) a jeho polarizácii.

Podľa povrchu materiálu je odrazivosť delená na:

• priamu (spekulárnu) - pre hladké / vyleštené povrchy
• difúzna (rozptýlenú) - drsné povrchy / rozptyľujúce objemy

Odrazivosť závisí od farby.

Súčiniteľ celkovej slnečnej odrazivosti TSR povrchovej úpravy charakterizuje schopnosť odrážať všetky zložky slnečného žiarenia vrátane infračervenej (tepelnej). Jeho hodnotu tak ovplyvňuje okrem farebnosti aj materiálové zloženie povrchovej úpravy a typ použitého farbiva (pigmentu). Býva uvedený napríklad pri farebných omietkach fasád. Čím vyššia je hodnota TSR, tým lepšie fasáda odráža všetky zložky slnečného žiarenia a tým sa fasáda menej v lete prehrieva. Súčiniteľ TSR v súčasnosti nahrádza doteraz používaný starší súčiniteľ HBW.[1][2]

Koeficient HBW (Hellbezugswert = slovensky hodnota svetlosti) vyjadruje svetlosť povrchu vnímanú človekom (ľudským okom). Táto svetlosť zodpovedá svetlosti L vo farebnom modeli LAB. Svetlá biela má HBW 100 a tmavá čierna HBW 0.

Albedo je iná miera odrazivosti používaná v klimatológii a astronómii pre vyjadrenie spôsobilosti daného druhu zemského povrchu (prípadne iného vesmírneho telesa) odrážať žiarenie Slnka a oblohy. Je to desatinné číslo, obvykle vyjadrované percentuálne od 0 do 100 percent, pričom presná definícia sa líši podľa odboru.

Delenie farieb na aktívne, pasívne, teplé a studené zodpovedá našej kultúre a tradícii. Pozri ďalej vnímanie farieb.

Aktívne farby

Pasívne farby

Teplé farby

Chladné (studené) farby

Jednotlivé farby majú celý rad významov, ako sú napríklad národné farby (všeobecne sú významy farieb popísané v článkoch o jednotlivých farbách. Napríklad červená v kresťanstve je symbolom preliatej krvi mučeníkov atď). Psychológia farieb sa pokúša identifikovať účinky farieb na ľudské emócií a konanie. Chromoterapia (terapia farbami) je forma alternatívnej medicíny, ktorá má korene v rôznych nevedeckých tradíciách. Farby majú rozdielne (často protichodné) významy a symboliku v rôznych krajinách a kultúrach. [3][4] V Maďarsku a Turecku majú napríklad dva rôzne názvy pre červenú (majú dve farby, ktoré vnímajú ako odlišné napriek tomu, že v našej reči sú obidve červené), v Írsku pre zelenú farbu. Naopak v Japonsku je zelená a modrá označovaná len jedným spoločným názvom.

Delenie a názvy farieb sú spoločenskou konvenciou danej kultúry, pretože vnímanie farebného spektra je subjektívno fyziologicko-psychologický jav. Aj keď sa predpokladá, že farebné videnie ľudí, má rovnakú fyziologickú podstatu (trichromatické videnie na rozdiel od väčšiny cicavcov ako napr. pes a kôň, ktorí majú iba dichromatické videnie, ako farboslepí ľudia), spracovanie vnemov v mozgu môže byť rôzne. Už v 17. storočí na to upozornil nasledovným myšlienkovým experimentom filozof John Locke. Majme hypotetický prípad "prevráteného spektra". Napríklad, niekto s "prevráteným spektrom" môže vnímať "zelenú" farbu, keď vidí farbu s vlnovou dĺžkou 700 nm, ktorú všetci nazývajú červená a naopak vidí "červenú" pri 530 nm svetle (ostatní vidia zelenú). Na túto jeho "poruchu prevráteného spektra" sa však nikdy nepríde, pretože dotyčný sa podriadil spoločenskej konvencii a červenú aj nazýva "červená" napriek tomu, že ju vníma ako "zelená". Objaviť konkrétnych nositeľov "prevráteného spektra" sa ani doteraz nepodarilo, pretože súčasný stav vedy nedovoľuje identifikovať aké presne signály prebiehajú nervami medzi očami (čapíkmi) a mozgom, kde sa vyhodnocujú. Možnosť existencie "prevráteného spektra" však podporuje Synestézia, čo je subjektívne vnímanie farebného zážitku spustené inými podnetmi ako je svetlo (napr. zvuky a tvary).

Okrem ročného obdobia ovplyvňujú vnímanie farieb emócie a samozrejme fyzické predpoklady pre vnímanie svetla. [5]

Je možné, že políčka A a B majú rovnakú farbu?

Áno. Majú rovnakú farbu.

Obraz vnímaný okom interpretuje mozog. Optický klam spočíva v mätúcom alebo nesprávnom vnímaní, ktoré je spôsobené buď okom alebo mozgom. Farebné optické klamy využívajú napríklad tendenciu človeka vidieť a vnímať predmety rovnako aj pri rôznom osvetlení (anglicky: color constancy). Napríklad na hornom obrázku vychádzame z predpokladu, že zelený valec vrhá tieň a preto je políčko B, ktoré je v tieni, svetlejšie. [6]

Keď jeden alebo viacero druhov čapíkov v ľudskom oku chýba alebo nefunguje tak, ako má, vzniká farbosleposť, odborne daltonizmus. Farboslepí ľudia majú najčastejšie problém rozlíšiť červenú a zelenú, obe farby vidia v odtieni žltozelenej. No existujú aj prípady, kedy človek nerozoznáva žltú a modrú. Muži sú farboslepí omnoho častejšie, ako ženy. Farboslepých mužov je okolo 8 % ale žien len 0,5%. Naopak okolo 12 % žien má v očiach štyri druhy tyčiniek namiesto štandardných troch a preto takéto ženy môžu vidieť až 100-krát väčšiu škálu farebných odtieňov.[5]

To, že vnímanie farieb je subjektívne a založené na spoločenskej konvencii potvrdzujú aj vedecké experimenty. Ľudia majú tendenciu zúžiť (zapamätať si) širšie spektrum (viacej) farieb na im dobre známu priemernú farbu ako sú modrá, ružová, zelená, fialová, oranžová a žltá.[7] Vo vedeckom svete prebieha polemika o názvoch farieb. Jej základná otázka je: aký je vzťah medzi jazykom, ktorým hovoríme a myslením, konkrétne, či jazyk ovplyvňuje mysel, a ak áno, akým spôsobom. Polemika o farbách sa stala veľmi populárna po publikovaní slávnej štúdie[8] Brenta Berlina a Paula Kaya z roku 1969, v ktorej autori argumentujú, že rozpoznávanie/ pomenovávanie farieb ako sú čierna, hnedá, červená je v danej v kultúre predvídateľné podľa celkového počtu farieb, ktorý daná kultúra má. Úplne všetky kultúry majú (dva) názvy: pre čiernu / tmavú a bielu / jasnú. V prípade, že kultúra má názvy pre tri farby, tak tretím názvom je červená. V prípade, že kultúra má štyri názvy, tak tým ďalším je žltá alebo zelená atď. až do úrovne s 8 a viac farbami.