Redigerer Farge (avsnitt)

== Fargenes fysikk ==

<!--no empty line here-->
[[Elektromagnetisk stråling]] er en blanding av stråling med forskjellige bølgelengder og intensiteter. Når denne strålingen har en bølgelengde innenfor det området som er synlig for mennesker (omtrentlig fra 380 [[nanometer|nm]] til 740 nm) kalles det ''lys''. Lysets ''spektrum'' beskriver energien/intensiteten ved enhver bølgelengde. Hele spekteret av innkommende stråling på øyet fra et objekt er med på å bestemme hvordan vi ser objektet, inkludert dets farge. Som vi skal se, er det mange fler mulige spektre enn fargeoplevelser; faktisk kan man definere en farge til å være hele den mengden av spektre som gir den samme fargeopplevelsen, selv om denne definisjonen vil være begrenset til mennesker, og til og med ha individuelle variasjoner.

[[Fil:Farger_04.jpg|thumb|left|150px|Lik refleksjon av rødt, blått og grønt oppleves som hvitt.{{Byline|Erlend Bjørtvedt}}]]

En overflate som [[Refleksjon (fysikk)|reflekterer]] alle bølgelengder like mye, oppleves som [[hvit]], mens en mørk [[svart]] overflate absorberer alle bølgelengder. De velkjente [[regnbue]]ns farger inneholder alle de fargene som finnes i synlig lys og som kun har én enkelt bølgelengde, også kalt de ''rene spektrale'' eller ''[[monokromatisk]]e'' fargene.

Frekvensene er tilnærmede og oppgitt i [[hertz|terahertz]] /THz). Bølgelengdene er gyldige i [[vakuum]] og er oppgitt i [[nanometer]] (nm). Fargetabellene må ikke sees på som en fullstendig liste &ndash; de rene spektrale fargene utgjør et kontinuerlig spektrum, og hvordan de inndeles i separate farger avhenger av smak og kultur; f.eks. identifiserte [[Isaac Newton|Newton]] de syv distinkte fargene rød, oransje, gul, grønn, blå, indigo og fiolett.

Videre er det slik at intensiteten av en spektral farge kan forandre dens tilsynekomst betraktelig. For eksempel oppleves gul-oransje lys med lav intensitet som [[brun]]t, og lavintensivt gul-grønt blir olivengrønt.

=== Spektrale versus ikke-spektrale farger ===
{| class="floatright wikitable" style="margin: 0 0 1em 1em;"
|+ ''Fargene i det synlige spekteret.''
|-
! Farge || Bølgelengdeintervall || Frekvensintervall
|-
| [[Rød]] || style="background:#FF0000; color:white; text-align:center;" | ~ 625-740 nm || style="background:#FF0000; color:white; text-align:center;" | ~ 480-405 THz
|-
| [[Oransje]] || style="background:#FF6600; color:black; text-align:center;" | ~ 590-625 nm || style="background:#FF6600; color:black; text-align:center;" | ~ 510-480 THz
|-
| [[Gul]] || style="background:#FFFF00; color:black; text-align:center;" | ~ 565-590 nm || style="background:#FFFF00; color:black; text-align:center;" | ~ 530-510 THz
|-
| [[Grønn]] || style="background:#00FF00; color:black; text-align:center;" | ~ 500-565 nm || style="background:#00FF00; color:black; text-align:center;" | ~ 600-530 THz
|-
| [[Turkis (farge)|Turkis]] || style="background:#00E0E0; color:black; text-align:center;" | ~ 485-500 nm || style="background:#00E0E0; color:black; text-align:center;" | ~ 620-600 THz
|-
| [[Blå]] || style="background:#0000FF; color:white; text-align:center;" | ~ 440-485 nm || style="background:#0000FF; color:white; text-align:center;" | ~ 680-620 THz
|-
| [[Fiolett]] || style="background:#8000ff; color:white; text-align:center;" | ~ 380-440 nm || style="background:#8000ff; color:white; text-align:center;" | ~ 790-680 THz
|-
| colspan="3" style="text-align: center;" | 
Kontinuerlig spektrum:<br />
[[Fil:Spectrum441pxWithnm.png]]<br /><small>''Tilrettelagt for monitorer med [[gammakorreksjon|gamma]] 1.5.''</small>
|-
|}
De fleste lyskilder er ikke rene spektrale ([[monokromatisk]]e) kilder, men stammer fra en blanding av lys med forskjellige bølgelengder og intensiteter. For menneskets øye er det imidlertid veldig mange spektre som kan oppleves som den samme fargen. For eksempel er det slik at når en data-monitor skal vise fargen «oransje», viser den ikke monokromatisk oransje med bølgelengde som vist i tabellen, men heller en blanding av to deler rødt og én del grønt lys. Dersom du skriver ut denne siden på en fargeskriver, vil du oppnå enda et annet kontinuerlig spektrum som også oppleves som oransje. Bakgrunnen for dette er pigmentene i øyet (se under).

Et anvendelig mål for denne egenskapen er den [[dominerende bølgelengde]]n, som visuelt matcher monokromatisk lys av en gitt bølgelengde med en ikke-spektral lyskilde som gir den samme fargeopplevelsen. Dominant bølgelengde kan sees på som den den formelle bakgrunnen for det populære og anvendelige konseptet [[fargetone]].

I tillegg til de mange lyskildene som kan synes spektrale, er det mange farger som per definisjon ikke kan være spektrale enten på grunn av avmetning eller fordi de er såkalte purpurfarger (som ikke gjenfinnes i regnbuen). Noen eksempler på nødvendigvis ikke-spektrale farger er de akromatiske fargene (svart, grå og hvit) og andre farger som [[rosa]], og hudfarge.

=== Farger i bølgeligningen ===
{| class="floatright wikitable" style="text-align:right; margin: 0 0 1em 1em;"
|+ ''Farge, frekvens og energi for lys.''
! Farge || <math>\lambda \,\!</math>/nm || <math>\nu \,\!</math>/10<sup>14</sup> Hz || <math>\nu_b \,\!</math>/10<sup>4</sup> cm<sup>-1</sup> || <math>E \,\!</math>/eV || <math>E \,\!</math>/kJ mol<sup>-1</sup>
|-
| style="text-align: left;" | Infrarød || >1000 || <3.00 || <1.00 || <1.24 || <120
|-
| style="text-align: left;" | Rød || 700 || 4.28 || 1.43 || 1.77 || 171
|-
| style="text-align: left;" | Oransje || 620 || 4.84 || 1.61 || 2.00 || 193
|-
| style="text-align: left;" | Gul || 580 || 5.17 || 1.72 || 2.14 || 206
|-
| style="text-align: left;" | Grønn || 530 || 5.66 || 1.89 || 2.34 || 226
|-
| style="text-align: left;" | Blå || 470 || 6.38 || 2.13 || 2.64 || 254
|-
| style="text-align: left;" | Fiolett || 420 || 7.14 || 2.38 || 2.95 || 285
|-
| style="text-align: left;" | Nær ultrafiolett || 300 || 10.0 || 3.33 || 4.15 || 400
|-
| style="text-align: left;" | Ultrafiolett || <200 || >15.0 || >5.00 || >6.20 || >598
|-
|}
[[Bølgeligning]]en beskriver oppførselen til lys, og man burde dermed kunne beskrive farger ved hjelp av matematiske egenskaper til bølgeligningens løsninger. Imidlertid er konseptet farge så nært knyttet til det menneskelige syn, at man også må kjenne til dette. For kompletthets skyld tar vi allikevel med en enkel bølgeligning for lys i vakuum:

:u<sub>tt</sub>=c<sup>2</sup>(u<sub>xx</sub>+u<sub>yy</sub>+u<sub>zz</sub>)

Her er subskripene betegner [[partiellderivert]]e, og c er [[lyshastigheten]]. Dersom vi ser på et bestemt punkt (x,y,z) i rommet og ser på løsningen u(x,y,z,t) som en funksjon av t, får vi et [[signal]]. Dersom vi beregner den [[Fouriertransformasjon|fouriertransformerte]] av dette signalet, får vi et frekvensspekter som beskrevet over. Hver frekvens har en amplitude og en fase. Frekvensen multiplisert med [[Plancks konstant]] ''h'' bestemmer energien til et foton av den relevante komponenten. Kvadratet av amplituden representerer intensiteten, som er mengen energi per tidsenhet gjennom et enhetsareal normalt på lysets retning. Lysets fase kan derimot ikke observeres direkte, men kan gi opphav til forskjellige [[interferens]]effekter. De fleste lyskilder har tilfeldig fordeling av faser, men lasere er mer effektive da alle fotonene har samme fase.