צבע

צבע הוא תוצאה של קליטת גלים אלקטרומגנטיים על ידי מערכת החושים. טווח מסוים של אור נראה נתפס בעין כצבע. בבעלי חוליות העיניים קולטות את האור והמוח מפרש אותו; גם בחסרי חוליות יש קולטנים ומערכת עצבים שמפרשת צבעים. דוגמה: דבורים נמשכות בעיקר לצהוב. לצמחים קיימות תגובות לאורכי גל, למשל צמיחה לכיוון השמש לשיפור הפוטוסינתזה.

אור השמש מכיל את כל הספקטרום הנראה ולכן נראה לנו לבן. התחום הנראה לאדם הוא בערך 380, 750 ננומטר (ננומטר = יחידת אורך מאוד קטנה). צבע של עצם נקבע על ידי אילו אורכי גל העצם סופג ואילו הוא מחזיר. פיגמנטים הם מולקולות שבולעות חלק מאורכי הגל ומחזירות אחרים. שבירת קרני אור, תהליך הנקרא נפיצה, מפרידה אור לצבעים, כך נוצרת הקשת בענן. לומיניסנציה היא פליטת אור על ידי חומר, למשל נורות LED.

תחושת הצבע תלויה גם בספקטרום של מקור האור ובמידת ההחזרה הספקטרלית של העצם. תחת תאורת "לבנה" מקובלת אנו מתארים את הצבעים; תחת תאורה צבעונית העצמים נראים שונה. יש גם תופעה שבה עצמים שונים נראים זהים תחת תאורה אחת אך שונים תחת אחרת, זו מטאמריזם.

צבע שחור מופיע כאשר כמעט אין החזרה של אור בתחום הנראה. חומר יכול גם להעביר אור (למשל זכוכית צבעונית) או לפלוט אור בעצמו (למשל גוף שחור חם, נורת להט).

רגישות לצבעים השתנתה באבולוציה לפי צורכי המין. לכל מין מספר שונה של סוגי מדוכים (מדוך = תא קולט צבע, באנגלית: cone). כפילות גנים והתמיינותם יצרו מדוכים רגישים לאורך גל שונה. אצל חלק מהיונקים נותרו שני סוגים של מדוכים, אצל רוב הפרימטים יש שלושה, ובעופות רבים יש ארבעה.

ברשתית יש שני סוגי תאים: קנים (תאים רגישים לעוצמת אור, רואים בעיקר בשחור־לבן) ומדוכים (רואים צבע אך זקוקים לאור חזק יותר). כשהאור חלש, המוח מקבל בעיקר מידע מקנים ויכולת להבחין בצבע יורדת. בעיות במדוכים עלולות לגרום לעיוורון צבעים או לקשיים בראייה בתאורה חזקה.

מידע הראייה מגיע דרך עצב הראייה לאזור ספציפי באונה העורפית שבמוח, שם מתבצע עיבוד הצבע.

לאדם עם שלושה סוגי מדוכים ניתן לתאר צבע במרחב תלת־ממדי. כדי למדוד צבע באופן אחיד פותחו תקנים על ידי הוועדה הבין־לאומית לתאורה (CIE). שיטות מדידה מפיקות קואורדינטות צבע (כגון xyY) ומפות דו־ממדיות שמראות את כל הגוונים האפשריים. לא כל הצבעים במפה ניתנים להדפסה או להצגה במחשב, כי החומרים אינם משחזרים את כל הספקטרום.

לעיני החרקים מבנה שונה: עיני פסיפס המכילות מאות־אלפי יחידות זעירות. גם אצלם יש קנים ומדוכים, והרבה חרקים רואים אולטרה־סגול (UV), שאינו נראה לאדם. מרבית החרקים אינם מזהים אדום כפי שאנו מזהים אותו. לדוגמא, לדבורים יש שלושה סוגי מדוכים שונים מהרכבם מזה של האדם: אחד רגיש ל־UV, אחד לכחול ואחד לירוק.

קונטרסט משפיע על הקריאות. ניסויים מראים שצירופי צבעים קריאים במיוחד הם שחור על צהוב, ואחר כך שחור על לבן.

מאחר שלנו יש שלושה סוגי מדוכים ניתן לשחזר רוב הצבעים על ידי ערבוב של שלושת צבעי היסוד (ובתוספת לבן ושחור). גלגל הצבעים מסדר את הגוונים במעגל ועוזר להבין צבעים ראשיים ומשניים.

צבע נוצר כשאור פוגע בעין והגוף מפרש את האור. אור הוא גל קטן שמגיע במגוון צבעים. אנשים רואים את רוב הצבעים בטווח בערך 380, 750 ננומטר (ננומטר = אורך מאוד קטן).

החומר בולע חלק מהאור ומחזיר חלק אחר. מה שמוחזר רואים כצבע. פיגמנט הוא החומר שגורם להחזרה כזו. כשקרני אור נשברות, הן נפרדות לצבעים, כך נוצרת הקשת. יש גם חומרים שפולטים אור לבד, כמו נורות LED.

בעין יש שני תאים עיקריים: קנים, רואים טוב בחושך אך בשחור־לבן, ומדוכים, רואים צבע אך זקוקים לאור. מדוך זהו תא רגיש לצבע. כשנחלש האור, הצבעים נעלמים והראייה נהיית אפורה.

חיות שונות רואות אחרת. לדבורים, למשל, נחמד לראות UV (אולטרה סגול), והן לא מבחינות באדום כמו שאנחנו מבחינים. לחלק מהעופות יש עוד מדוכים והן רואות צבעים נוספים.

יש צבעים שנוחים לקריאה. שילוב טוב מאוד הוא שחור על צהוב. לאחריו שחור על לבן.

אנשים יכולים ליצור הרבה צבעים בעזרת שלושה צבעי יסוד. גלגל צבעים מסדר את כל הצבעים במעגל.

דוגמה מעניינת: צמחים נראים בצבעים שונים כי העלה מחזירה אור אחר מהפרח או מהפרי. כך בעלי חיים מוצאים מזון בקלות.