สี

มนุษย์สามารถรับรู้สีได้เนื่องจากโครงสร้างอันละเอียดอ่อนของดวงตา ซึ่งมีความสามารถในการรับรู้แสงในช่วงความถี่ที่ต่างกัน การรับรู้สีนั้นขึ้นกับปัจจัยทางชีวภาพ (คนบางคนตาบอดสี ซึ่งหมายถึงคนคนนั้นเห็นสีบางค่าต่างจากคนอื่นหรือไม่สามารถแยกแยะสีที่มีค่าความอิ่มตัวใกล้เคียงกันได้ หรือแม้กระทั่งไม่สามารถเห็นสีได้เลยมาแต่กำเนิด), ความทรงจำระยะยาวของบุคคลผู้นั้น, และผลกระทบระยะสั้น เช่น สีที่อยู่ข้างเคียง

บางครั้งเราเรียกแขนงของวิชาที่ศึกษาเรื่องของสีว่า รงคศาสตร์ วิชานี้จะครอบคลุมเรื่องของการรับรู้ของสีโดยดวงตาของมนุษย์, แหล่งที่มาของสีในวัตถุ, ทฤษฎีสีในวิชาศิลปสะ, และฟิสิกส์ของสีในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

สเปกตรัมคอมพิวเตอร์แถบข้างล่างแสดงความเข้มสัมพัทธ์ของสีทั้งสาม เมื่อผสมกัน ทำให้เกิดสีข้างบน

ซึ่งเป็นพลังงานชนิดเดียวที่มีสี คุณสมบัติของแสงสามารถนำมาใช้ ในการถ่ายภาพ ภาพโทรทัศน์ การจัดแสงสี ในการแสดงต่างๆ เป็นต้น

James Clark Maxwell เป็นคนเสนอทฤษฎีการผสมสีแบบบวกโดยได้ฉายภาพจากฟิล์มพอสิทิฟขาวดำ 3 แผ่นที่ได้จากการถ่ายภาพโดยใช้แผ่นกรองแสงสีแดง เขียว และนำเงิน บังหน้ากล้องถ่ายภาพ การถ่ายภาพดังกล่าวทำให้ฟิล์มแต่ละแผ่นบันทึกเฉพาะแม่สีของแสงที่สะท้อนออกมาจากวัตถุเป็นน้ำหนักสีต่างๆ บนฟิล์มตามความเข้มแสงที่สะทัอนจากวัตถุ จากนั้นนำฟิล์มแต่ละแผ่นไปฉายด้วยเครื่องฉายที่มีแผ่นกรองแสง สีแดง เขียว และน้ำเงินบังอยู่ เมื่อแสงสามสีนี้ไปรวมกันบนจอภาพจะเกิดเป็นสีต่างๆ ขึ้นมาใหม่อีกมากมายจากการผสมสีของแสงทั้งสามในความเข้มต่างๆกัน

หรือจอคอมพิวเตอร์และเราจะเรียกสีที่เกิดจากการผสมกันของแม่สีบวกว่าแม่สีรอง(secondary color) ซึ่งได้แก่สีน้ำเงินเขียว(Cyan) สีม่วงแดง(magenta) และสีเหลือง(yellow)

เมื่อพิจารณาการผสมสีทั้งแบบบวกและแบบลบ เราจะสังเกตเห็นว่าการผสมกันของแม่สีบวกคู่หนึ่งจะให้แม่สีลบ และการผสมของแม่สีลบคู่หนึ่งจะให้แม่สีบวก ซึ่งแม่สีบวกสีแดงอยู่ตรงข้ามกับสีน้ำเงินเขียว สีเขียวอยู่ตรงข้ามกับสีม่วงแดง และสีน้ำเงินอยู่ตรงข้ามกับสีเหลือง เราเรียากคู่สีที่อยู่ตรงข้ามกันนี้ว่า สีเติมเต็ม (complementary color) กล่าวคือการผสมกันของสีที่เติมเต็มกันของแม่สีบวกจะทำไห้ได้สีขาว แต่สำหรับการผสมสีแบบลบจะให้สีดำ หรือพูดอีกนัยหนึ่งว่าการผสมกันของสีเติมเต็มคู่ใดคู่หนึ่ง เปรียบเสมือนการผสมสีของแม่สีทั้งสามนั่นเอง

สี เป็นการรับรู้ทางดวงตาเมื่อมีแสงสีนั้นมากระทบ การอธิบายเรื่องสี(Color) อธิบายได้มากมายไม่ว่าจะเป็นทางด้านอารมณ์ ความรู้สึก ซึ่งมีทั้งที่เป็นวิทยาศาสตร์ และไม่ใช่วิทยาศาสตร์ แต่ที่จะกล่าวถึงในตอนนี้ ก็กล่าวเฉพาะเรื่องราวที่เป็นทางวิทยาศาสตร์ และเน้นไปที่มิติของฟิสิกส์เท่านั้น เริ่มต้นจากสมัยของนิวตัน(Newton) ในศตวรรษที่ 17 ที่ความเข้าใจเรื่องสีเป็นไปในอีกลักษณะหนึ่ง โดยเข้าใจว่าสีขาวคือ สีบริสุทธิ์ ส่วนสีอื่นๆเป็นการแปลงร่างของสีขาว ในตอนนั้นเรารับรู้กันแล้วว่าเมื่อผ่านแสงแดดไปยังแท่งแก้วสามเหลี่ยมที่เรียกว่าปริซึม (prism) จะทำให้เกิดแสงสีต่างๆได้ นิวตันเองได้ทำการทดลองเรื่องนี้ การทดลองของนิวตันได้เผยให้เห็นว่าแท้จริงแล้ว "แสงขาว" (แสงที่มากระทบฉากขาวแล้วเกิดเป็นสีขาว) ไม่ใช่สีเดี่ยวหรืออีกนัยหนึ่งก็คือไม่ใช่สีบริสุทธิ์ เพราะเฉดสีของแสงต่างๆที่หักเหออกจากปริซึมนั้นแยกเป็นสีต่างๆคือ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง เหมือนที่เห็นในแถบสีของรุ้งกินน้ำ นิวตันทำการทดลองนำปริซึมมาอีกอันหนึ่งแล้วทำการผ่านแสงบางส่วน ที่มีจำนวนสีน้อยลงมาผ่านปริซึมอีกครั้ง ซึ่งครั้งนี้นิวตันได้สังเกตเห็นสีที่มีแถบสีที่ใกล้เคียงกันจำนวนน้อยลงหากพูดกันด้วยภาษาแบบฟิสิกส์ก็คือ สีที่หักเหได้ในครั้งที่สองนี้มีลักษณะเป็นแสงเดี่ยว(monochromatic)มากขึ้น ความเข้าใจเกี่ยวกับสีต่างๆที่รวมเป็นแสงขาวนี่เองที่นิวตันนำมาอธิบายการมองเห็นเนื้อสี(hue)ว่าการที่เราเห็นสีต่างๆจากวัตถุได้นั้นเกิดจากการที่วัตถุนั้นสะท้อนหรือดูดกลืนสีต่างๆ ได้แตกต่างกัน เรามองเห็นวัตถุสีเหลืองก็เพราะว่าวัตถุนั้นสะท้อนสีเหลืองได้มากกว่าสีอื่นๆนั่นเอง นิวตันได้แสดงให้เห็นด้วยว่าถ้าเอาแสงสีต่างๆเหล่านี้มาผสมกัน ก็จะทำให้เกิดเป็นสีอื่นๆได้เช่น ถ้าเอาแสงสีแดงมาผสมกับแสงสีเหลืองบนฉากสีขาวเราจะมองเห็นเป็นสีส้ม และถ้าเอาแสงสีทั้งหมดมาผสมกันมันก็จะได้สีขาวขึ้นมาอีกครั้งหนึ่ง เรียกว่าความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องแสงสี(color)และเนื้อสีของวัตถุ(hue) นั้นมีมากขึ้นจากคำอธิบายของนิวตันถึงแม้จะมีบางข้อสรุปที่มีข้อผิดพลาดอยู่บ้างเช่น นิวตันคิดว่าจะต้องมีสีมากกว่า 2 แสงสี มาผสมกันจึงจะทำให้เกิดเป็นแสงสีขาวได้ แต่ฮอยเกนส์ก็ได้แสดงให้เห็นว่าคู่สีบางคู่ก็สามารถทำให้เกิดแสงสีขาวได้ เช่น สีเหลือง(yellow)และสีน้ำเงิน(blue) ซึ่งภายหลังนิวตันก็ได้ยอมรับแนวความคิดที่ว่ามีคู่สีหรือจำนวนสีไม่มาก ก็สามารถทำให้เกิดแสงสีขาวได้ ซึ่งปรากฏในหนังสืออธิบายเกี่ยวกับแนวคิดของแสงสี ซึ่งเป็นรากฐานของวิชา OPTICS ในยุคต่อๆ มา