Om ljuset och färgerna

En fenomenologisk undersökning

 

LJUSET SOM SEENDETS FÖRUTSÄTTNING

Vad är ljus? Vilka företeelser och erfarenheter är det som åsyftas med detta ord? Vad som får mig att uppmärksamma ljusets existens är den enkla erfarenheten att det kan vara ljust och det kan vara mörkt. När det är mörkt ser jag inte - när det är ljust ser jag. Om jag blundar eller håller för ögonen, då ser jag heller inte. Men det är en annan sak. Hur beredd till seende jag än är, ser jag ingenting om en viss yttre förutsättning saknas, nämligen att "det är ljust". Om det alltid var ljust, skulle vi antagligen inte fästa avseende vi saken, men just detta, att det ibland råder mörker, får oss att börja fundera över ljuset som något särskilt i världen. Så svaret på frågan är till att börja med:

Ljus är vad som gör föremålen synliga för oss.

Växlingen mellan dag och natt visar oss betydelsen av solens närvaro för att mörkret skall drivas på flykten. Solen ser vi som en intensivt lysande liten cirkelrund skiva på himlavalvet. Även en eldslåga eller den upphettade metalltråden i en glödlampa är självlysande och kan göra det ljust i ett mörkt rum. Blotta närvaron av en lysande kropp är dock inte nog för att man skall uppleva att det är ljust. Det avgörande är att den lysande kroppen belyser föremål i sin omgivning och därigenom gör dem synliga. David Katz, under 1940-talet professor i psykologi vid Stockholms universitet och en av de stora pinojärerna inom perceptionsforskningen, studerade hur vi människor upplever ljus och färg under olika betingelser. Han skriver bl.a. om belysningsupplevelsens: "Om vi ger oss ut i det fria med en röd lykta en mörk natt och håller upp lyktan så att den avtecknar sig mot den vida himlen, så ser vi en vackert lysande röd cirkelskiva och däromkring becksvart mörker. I den situationen är det inte säkert att vi uppfattar det som ljust; det finns inte förutsättning för det, så länge inte lyktan råkar belysa några tidigare osedda föremål. Jag minns att jag som barn alltid oroades av den uppenbara oförmågan hos ljuset att åstadkomma ett intryck av belysning, så länge strålarna inte föll på något föremål. Även om lyktan placeras så att den inte syns, men så att dess ljus faller på ett antal föremål, får man däremot ett övertygande intryck av rådande belysning, inte mindre tydligt än om lyktan samtidigt är synlig." Lyser man med en kraftig strålkastare rätt upp i mörkret en höstkväll, så ser man vanligtvis ljuskonen en bra bit. Men det beror i så fall på att det råder en lätt dimma som blir belyst, precis som när dammpartiklar gnistrar som stjärnor i solljuset, när det faller in genom ett fönster eller en dörrspringa. Vi konstaterar:

Den primära erfarenheten av ljuset är som belysning.

Den rådande belysningen har alltefter situationen varierande karaktär. Den kan vara stark eller svag, den kan vara skarp eller mjuk, klar eller diffus, den kan vara allenstädes närvarande eller komma från ett visst håll och den kan stundom ha en lätt färgton, som solnedgångens gyllene glans, så inlevelsefullt återgiven i de holländska mästarnas måleri. Alltefter belysningens art och alltefter hur den faller framträder tingen på olika sätt. Husfasader i klassisk stil, med sina gesimser, fönsterinramningar, nischer och pilastrar framträder på helt annat sätt i snett från sidan infallande solljus än när ljuset faller rakt på, och de får ytterligare ett annat utseende, när ljuset en gråvädersdag är helt diffust, eller om fasaden ligger på gatans skuggsida. Den moderna glasarkitekturens fasader lever likaså på sitt vis med i ljusets spel, alltefter tid på dagen och vädrets växlingar. Hur olika materials ytegenskaper ter sig beror på belysningens karaktär. Några glaskulor på ett bord ser glansiga ut i spotlight, men får ett mattare utseende i helt diffust ljus. Skuggors förekomst och utseende -- i vad mån de är "djupa", "skarpa" eller mer milda och utsuddade -- är en viktig ingrediens i belysningsupplevelsen.

En gråvädersdag kan vi tycka att ljuset är svagt och när solen tittar fram blir det strax mycket ljusare. Det är till viss del sant, förstås, men faktum är att upplevelsen av högre ljusnivå även hänger samman med det faktum, att gråskalan spänner över ett så mycket större register, när solen lyser. Kontrasterna blir större. Det svarta blir verkligen svart och det vita vitt. En gråväderdag, med sitt extremt diffusa ljus, får allt att framstå i en snäv skala av gråtoner. Kontrasterna är ringa. Något riktigt vitt eller svart finns inte att skåda.

Förutom i spelet av skuggor och dagrar röjer ljuset även sin närvaro i en mängd mer eller mindre tillfälliga och vanligtvis nöjsamma optiska fenomen: spegelbilder, hägringar, blänk och reflexer, glittret i vågorna vid havsstranden, gnistrande färger i en daggdroppe eller en istapp. Där visar sig ett slags självsvåldighet hos ljuset. Så länge ljuset bara finns där, helt neutralt, som seendets yttre förutsättning, märker vi inte av dess existens -- lika lite som vi märker av luftens existens, så länge det inte blåser. Men så lyser förmiddagssolen genom trädkronorna och vidare in genom mitt fönster och tecknar ett mönster på golvet, snett över mattan. Ett mönster som rör sig och förvandlas när vinden leker i lövverket. Vi konstaterar:

Ljuset övervinner avstånden, sätter tingen i förbindelse med varandra och skapar bilder.

Dessa bilder, som uppstår tillföljd av samspelet mellan ljuskällor och materiella ting i ljusets väg, kan ibland förvirra seendet. Men det är faktiskt just de fenomenen som det kan vara mest givande att ta fasta på, om man vill komma underfund med ljusets natur. Genom dem lär vi känna ljuset som ett "något" i världen. Något som kommer och går, något som kan framträda på olika sätt, uppvisa varierande egenskaper. I och med det något man kan undersöka experimentellt och vars natur man komma underfund med. Det handlar förvisso då inte längre om ljus som själva seendets -- ja, rentav medvetandets -- princip, utan det handlar om ljuset som en företeelse bland andra företeeelser i den värld som är oss given och i vilken vi är verksamma. Ljuset, på så sätt uppfattat som naturföreteelse, kan undersökas med fysikaliska metoder.

Den empiriska forskningen om ljuset som naturfenomen ställer oss likväl åter och åter inför svårlösta gåtor. Det visar oss optikens historia. Man kan knappast hävda att denna sällsamma företeelse, som stundom uppför sig analogt med en vågrörelse i ett medium, stundom som ström av partiklar -- och alltså på ett paradoxalt sätt på en gång är både våg och partikel -- och som utbreder sig genom tomma rymden snabbare än något annat, ja, som tycks oss vara ett med den fysiska rum-tiden (rentav skapare av de kategorier för vår uppfattning av verkligheten som benämns rum och tid) ännu är fullt förstådd och den kommer kanske aldrig slutgiltigt att bli det. Men i den här undersökningen, vars huvudtema är ljuset och färgerna, skall vi söka oss tillbaks till de grundläggande, helt elementära iakttagelserna; de som ger oss de första idéerna om ljusets natur. Ty det är i den klassiska ljusläran som färgen hör hemma, snarare än i den tekniskt och teoretiskt avancerade kvantoptiken av i dag.

 

NÅGRA ENKLA IAKTTAGELSER ANGÅENDE LJUSETS NATUR

Det finns en del elementära lagbudenheter i det sätt på vilket ljuset uppträder i sitt samspel med materiella föremål, som vi alla känner till från praktiska livets erfarenheter, och som kan klargöras genom enkla försök.

 

ÅTERSKEN

Låt oss i tanken återvända till situationen, där vi blickar ut mot en tom, mörk rymd. En strålkastare (t.ex. en diaprojektor), som befinner sig någonstans på sidan utanför mitt synfält, kastar sin ljuskägla tvärs igenom mitt synfält, men ljuset syns inte. Så för jag in ett litet föremål i ljusflödet, så att det blir belyst. I samma stund ser jag det, skarpt, tydligt. Hur kan jag se det? Varför ser jag det i den stund det blir belyst? Jo, i enlighet med en grundläggande lagbundenhet, nämligen att ett belyst föremål blir kapabelt att i sin tur belysa andra föremål. Eftersom de belysta tingen själva blir lysande, kan de alla, vart och ett från sitt håll, belysa mitt öga. Det är den belysningen som förmedlar information till mig om tingens därvaro -- om deras former och övriga synliga egenskaper.

 

SKUGGBILDER

I ett för övrigt mörkt rum tänder jag i en koncentrerad liten ljuskälla. Det kan t.ex. vara en halogenlampa eller ett stearinljus. Den kastar sitt sken på en vit vägg eller upphängd duk eller kartong. Så håller jag handen mellan ljuskällan och den vita ytan. En skarp bild av handen avtecknar sig då på denna. Bilden är alltid lite större än handen och större ju närmare ljuskällan jag håller handen. Samtidigt är den då suddigare i konturen.

Illustration ur Tom Titts La Science Amusante, 1890

Att man får en skuggbild - ett slags projektion av handens form på duken - förklarar vi genom att föreställa oss att ljuset är något som emanerar från ljuslågan (som vi därför kallar "ljuskälla") och utbreder sig i rummet kring denna. Handen är i vägen för ljuset, den undanskymmer en del av den belysta ytan från ljuskällan.

 

LJUSETS RÄTLINJIGA UTBREDNING

Det är sålunda alltid det föremål som befinner sig närmast ljuskällan som avgör vilka föremål längre bort som kan bli belysta. Det är detta som får oss att tänka oss ljuset som något som utbreder sig i riktning bort från ljuskällan.

Efter detta konstaterande är vi mogna att formulera det exakta villkoret för att ett lysande föremål skall ha möjlighet att belysa ett annat föremål. Jag iakttar hur solen, när den lyser förbi hörnet på ett hus, tecknar en rät linje på marken, som gräns mellan ljus och skugga. Jag märker att min möjlighet att se ett föremål som befinner sig bakom huset på samma sätt avgörs av om jag befinner mig på ena eller andra sidan om en linje, som jag kan tänka mig från föremålet, via husknuten, till ögat. Villkoret för tingens belysbarhet och för deras synlighet är ett och detsamma: "den räta linjens princip". Den kan formuleras så här: Med hjälp av räta linjer kan man beskriva villkoren för föremåls synlighet (utifrån en viss position hos ögat) liksom deras belysbarhet (utifrån en på givet ställe befintlig ljuskälla).

Föremålet A delvis undanskymmer B och delvis skuggar C

Ett enkelt matematiskt begrepp gör det möjligt för oss att sammanfatta och förutsäga en stor mängd erfarenheter av tingens samvaro i ljuset.

Lägg märke till att skuggans form ger information om det skuggkastande föremålet, men även om formen hos de föremål den faller på. Som i följande exempel, där den informerar om att en horisontell yta övergår i en vertikal vägg.

 

LJUSSTRÅLAR

Principen om ljusets rätlinjiga utbredning föranleder oss att tänka oss ljusflödet som strålar, "ljusstrålar". Men vad är egentligen en ljusstråle för något? Ofta tycker vi oss se strålar, exempelvis när solen lyser genom gluggar i ett molntäcke och synliggörs i ett lätt dis. Men vad vi i sådana fall ser är gränser mellan ljus och skugga. Strålarna är bilder, som ljuskällan och föremålen tillsammans tecknar åt oss -- det är inte så att ljuset i sig självt "består" av strålar. En ljusstråle är alltid ett avgränsat ljusflöde och det är avgränsningens utformning som frambringar strålen och avgör dess form.

Det finns också "strålar" i abstrakt mening, nämligen den tänkta förbindelselinjen mellan en punkt på ett lysande föremål och en punkt på ett belyst föremål. Det är sådana "strålar" vi ritar, när vi gör en skiss av ett optiskt system på ett papper och analyserar strålgången. (Som i figurerna ovan.) Dessa konstruktionslinjer är potentiella gränser mellan ljus och mörker, som kan aktualiseras, genom att man för in avgränsande objekt i ljusflödet.

Mer om begreppet ljusstråle kan du läsa här.

Så löper vår teoriskapande fantasi vidare, varvat med alltmer exakta iakttagelser, och en föreställning om ljusets natur växer fram; till en början vag och lekfull, men vartefter mer definitiv. Vi tar stöd i matematiska begrepp: ljuskällan får vara en lysande punkt, ljuset representeras av räta linjer som utgår från punkten och når fram till de belysta tingen. Ögat, representerat av pupillöppningen, blir även det en punkt, som utväljer ett knippe strålar i rummets ljusväv. Om vi kallar dessa konstruktionslinjer för ljusstrålar eller "synstrålar" är egalt. Det finns en vacker symmetri i den teoretiska optiken: Ljuskällan belyser, ögat betraktar. De mångahanda tingen är belysta och betraktade; de har sin existens i ljuset och i det mänskliga medvetandet.

 

SPEGELVÄRLDENS VIRTUELLA REALITET

Släta, blanka ytor har den fascinerande egenskapen att fungera som speglar. Det enklaste fallet är en vattenspegel. Efter en regndag, när man går på en landsväg och den uppklarnade himlen speglar sig och glimmar i vattenpussarna, kan man känna en befriande glädje över livets skönhet. Blickar jag ner i ett vattenfyllt gruvhål, eller en liten skogstjärn, som speglar träden som lutar sig över den och därovan himlen och molnen, häpnar jag över den svindlande, men också lockande rymd som öppnar sig därnere i djupet, under ytan. Så långt vattenspegeln -- skall en spegel vara annat än horisontell får den vara av fast material. Konstgjorda speglar brukar vara av glas, belagt med en reflekterande hinna av aluminium eller silver. Men redan den obehandlade glasrutan själv speglar, det märker man i synnerhet om man sätter en svart kartong bakom en ruta. Då får man en "svart spegel". Pröva! Det är lite speciellt att se sin bild i en sådan spegel.

Det som skiljer en spegel från andra ljusåterkastande ytor, är att de ordnade riktningarna i ljusflödet bibehålls. Det gör själva den speglande ytan osynlig och man tycker sig se tvärs igenom den in i ett rum därbakom. Ett rum, där man har en dubbelgångare som blickar tillbaks på en. Får man se hur man ser ut i andras ögon, när man betraktar sig själv i spegeln? Inte riktigt, ty höger och vänster sida är omkastade.( Dessutom är det förstås oundvikligen så, att när man ser sig i spegeln så ser man bara hur man ser ut när man betraktar sin egen spegelbild och det är en ganska speciell situation och attityd.)

Alla speglingsfenomen följer reflexionslagen för strålar: "infallsvinkeln är lika med reflexionsvinkeln". Sättar man sig ner och ritar strålgångar, tillämpande den lagen, kan man i princip förklara vilket speglingsfenomen som helst. Men fenomenet kan vara nog så förbryllande ändå, när man ser det. Läsaren tillråds att fundera igenom några exempel. ("Om nu höger och vänster blir omkastade, när jag ser mig i spegeln, varför blir jag då inte också vänd upp-och-ner?" Och: "hur stor måste en spegel vara för att man skall se sig i helfigur, spelar det någon roll om man står nära eller långt ifrån?")

Speciellt lärorikt är att leka med en ljuskälla och en spegel. Arrangera spegeln så att den står fritt, vertikalt. Ljuskällan kan vara en projektor, som får lysa snett in i spegeln, eller ta ett stearinljus och placerar framför spegeln. Bakom spegeln uppträder då också en ljuskälla. Och den skickar sitt ljus tvärsigenom spegeln och ut i rummet framför den. Detta ljus är så "verkligt" att ett föremål som jag placerar där, kastar skugga. Föremålet kastar med andra ord två skuggor, åt skilda håll. Dels i ljuset från den verkliga ljuskällan, dels i ljuset från den virtuella ljuskällan. Inte nog med det. Föremålet, jag ställt framför spegeln, har sin spegelbild bakom spegeln och detta virtuella föremål, som jag ser när jag tittar in i spegeln, kastar även det två skuggor: Dels i ljuset från den virtuella ljuskällan därbakom, dels i ljuset från den ljuskälla som befinner sig här framför spegeln och lyser in i densamma, in i rummet därbakom. Man skall tillåta sig att häpna en stund över detta fenomen -- innan man sätter sig ner och skissar strålgången på ett papper och gör klart för sig hur "självklart" det är att det måste bli just så här.

Varför jag nämner detta med speglar är för att det finns en hel del experiment där de kommer till användning. I synnerhet när man önskar låta två ljusflöden mötas och vävas samman. Det är ett praktiskt sätt att skaffa sig flera ljuskällor, om man bara har en, att använda sig av speglar. Ty de virtuella ljuskällorna "bakom" speglarna fungerar precis lika bra som den verkliga.

 

KRÖKTA LJUSSTRÅLAR

Så länge ljusstrålning utbreder sig i tomrum eller i ett homogent medium följer dess bana räta linjer. Men i ett inhomogent medium kan man få "krökta strålar". Luftlagret över jordytan blir allt tunnare med höjden över marken, vilket får till följd att en ljusstråle, som man sänder i väg horisontellt, böjer av nedåt, som om den hade tyngd och föll mot marken, likt en projektil. (Jag säger "som om" för det har ingenting med det att göra, utan beror, som sagt, på luftens skiftande densitet.) Effekten, som även är beroende av värme- och fuktighetsförhållandena, vållar problem när man skall bestämma positionen hos stjärnor som står nära horisonten. Den är även förklaringen till de hägringar, som man kan få se när man blickar genom luftlagren närmast över exempelvis en av solen upphettad asfaltväg eller ökenssand. Då har luften, genom uppvärming, lägst densitet närmast marken, vilket gör att ljusstrålar böjer av uppåt, vilket i sin tur gör att det blänker på ett ställe längre fram, som om himlen speglade sig i en vattenpöl på asfalten, eller en liten sjö i öknen. Ett berg, i öknen, kan ses dels direkt, dels också upp-och-ned, som om det var speglat i en vattenyta, som antyds i denna figur:

Omvänt kan en kall yta, exempelvis havet, kyla av luften närmast och skapa en omvänd gradient, där luftens densitet är störst underst och avtar uppåt, vilket får ljuset att böja av nedåt, så att föremål vid horisonten lyfts upp och liksom delvis svävar i rymden. Så kan Blå jungfrun i Kalmarsund ofta te sig från norra Ölandskusten.

Du kan demonstrera krökta ljusstrålar i ett akvarium med vatten. Genom en tratt tillför du försiktigt koncentrerad sockerlösning så att den lägger sig på bottnen av akvariet. Det hela får stå några timmar, eller över natten, varvid sockret sakta sprider sig till lagren ovanför, så att man får en lösning vars koncentration är störst vid bottnen och avtar uppåt. Skickar du in en ljusstråle, exempelvis från en laser, horisontellt från sidan, kommer den att böja av i riktning mot bottnen. Grumla vattnet en aning med några droppar vademecum, så syns strålgången från sidan.

 

DIFFUS BELYSNING

Så långt har jag uppehållit mig vid vad vi kunde kalla "ljusets bildskapande väsen", som hänger ihop med ljusflödets rätlinjiga utbredning. Men det är endast under speciella villkor som skarpa, tydliga bilder tecknas. Det är när vi använder en "punktformig" ljuskälla som vi får skarpa skuggor. Sådan belysning upplevs som "hård". Vanligtvis är emellertid skuggor mer eller mindre diffusa. Det beror på ljuskällans storlek och på att diverse närliggande ytor, liksom väggar och tak, genom återsken bidrar till belysningen på varje ställe i rummet. En lysande punkt är onekligen ett paradoxalt objekt; ljuskällan måste ju, trots allt, ha en viss storlek för att vara materiell, dvs vara ett föremål i sinnevälden. Punktformigheten får vi tänka oss som relativ i förhållande till avstånden till de belysta föremålen. Så snart källan har utbredning har den också en eller annan form och denna form sätter sin prägel på formen hos de skuggor föremålen kastar. Syntesen mellan ljuskällans och föremålets form (dvs mellan det avbildande och det avbildade i en projektiv relation) är ett spännande kapitel för sig, som fysikern Torger Holtsmark i Oslo utvecklat intressanta demonstrationer till.

 

FÄRGAT ÅTERSKEN

Ju mer utbredd en ljuskälla är, desto diffusare skuggbilder tecknar den. Belysta matta ytor, exempelvis väggarna i ett rum, är extrema exempel på "utbredda ljuskällor". De återkastar ljuset åt alla håll och skapar diffus belysning i rummet. Om en vägg eller annan stor yta i rummet har en kraftig färg kan den, solbelyst, ge ett påtagligt färgat sken i rummet. Exempelvis, som i mitt kök, när eftermiddagssolen lyser in på köksgolvets röda plastmatta, varvid uppstår ett starkt rött återsken, tydligt märkbart på de vita väggarna.

Studera återskenet från belysta ytor! Det kan vara av varierande styrka, vita ytor ger starkt sken, färgade eller grå svagare, men dock märkbart, i synnerhet om det faller i ett område där skugga råder. Bygg ett litet rum med olikfärgade väggar av kartongbitar i olika färger. Ställ däri en liten pyramid av vit kartong, vars sidor fångar upp återskenet från respektive vägg och därvid tar färg på ett häpnadsväckande påtagligt sätt.

Inte bara fasta kroppar ger ett återsken från sina belysta ytor. Även ett medium som belyses, ger återsken. Paradexemplet är den blå himlen. Dagsljuset är ett återsken, som uppstår när solen belyser det tunna höljet av atmosfär över jordytan. Varför detta återsken är blått, skall vi återkomma till.

 

FÄRGAD BELYSNING

Det finns ljuskällor som ger färgad belysning. Man erinrar sig motorvägarnas gula natriumljus eller en värmelampas röda sken. Och låter vi solen lysa in genom färgade glasrutor kan vi frambringa en "färgad" ljusatmosfär i rummet. Alternativt kan man hålla ett färgat glas, eller färgfilter, framför ögonen. Man får intrycket av att den rådande belysningen har färg; tingen och deras färger framträder liksom i färgat ljus. Är det ett relativt omättat (alltså svagt färgat) filter man tittar igenom, ser man föremålens färger relativt oförändrade, men kraftigt färgade filter ger en belysning som påtagligt förändrar vissa färger och därmed färgmönster. Två ytor, som i normalt ljus hade olika färg, kan få samma färg och flyta ihop till en. Ljus/mörker-kontraster kan kastas om etc. Gör nu följande experiment. En skiva av färgat glas eller plexiglas (eventuellt plastfolie) hålls i ljusflödet från en koncentrerad ljuskälla, uppställd framför en vit vägg eller duk. Liksom i experimentet med den skuggande handen får vi en skuggbild av skivan på väggen. Men denna skugga är nu inte svart utan har färg. Den har fått färg av glaset. Säg att glaset är rött. Då lyses skuggan liksom upp av en röd belysning. Glaset "färgar" belysningen röd och det sker genom att det absorberar en del av ljusflödet. Det är därför det blir en skugga, dvs det rödaktigt belysta området på väggen är mörkare än det ofärgat belysta området däromkring. Detta är det generella fallet av skuggbildning: skuggan får både sin form och sin färg av föremålet. Föremålet gör ett "avtryck" i ljusflödet, både med sin specifika form och sin specifika materia.

 

SKUGGFÄRGER

Lägg ett vitt papper på en bordsyta. Ställ den röda glasplattan på bordet så att ljus från ett fönster faller genom skivan och ger ett rött sken på pappret. Placera nu något litet föremål i det röda ljuset. Det kastar en skugga, som lyses upp av det ljus som råder i rummet i övrigt. Denna skugga blir blågrön. Pröva med glasrutor i andra färger! Ett blått glas ger en gul skugga. Ett grönt glas ger en rosa skugga. Gör följande variation av försöket. Två likadana ljuskällor - t.ex. två 60 watts glödlampor - ställs upp bredvid varandra i ett mörklagt rum. Ett föremål som hålls mellan lamporna och en vit väggyta kastar då två skuggor på väggen. Skuggorna är inte svarta utan mellangrå. Vardera lampan lyser upp den skugga som den andra lampan tecknar. Sätt nu det färgade glaset framför den ena av lamporna. Genast får båda skuggorna färg - den ena samma färg som glaset, den andra "motsatt" färg (i en viss mening). Här illustreras ytterligare en variant av försöket, ur en gammal experimentbok:

Det här är ett viktigt fenomen, som jag återkommer till längre fram. Jag avstår därför från att gå in på en tolkning eller att ge någon förklaring nu. Så mycket kan dock sägas, att fenomenet lär oss att färgen visserligen kan vara knuten till ljuset, men inte på något en gång för alla givet sätt; färgen är inte en egenskap hos ljuset utan visar sig under vissa förhållanden hos ljuset. Liksom den vanligtvis visar sig hos tingen och uppträder som en karakteristisk egenskap hos dem. Som regel uppfattar vi den rådande belysningen som färglös eller endast svagt tonad -- färgerna framträder hos tingen och, som vi just sett, hos skuggfigurer.

J. W. Goethe nedtecknar a propos detta i sin färglära en träffande formulering av färgens natur: Färgen är skuggartad. ... Och liksom färgen är besläktad med skuggan, så förbinder den sig också gärna med den. Färgen visar sig för oss i skugga och genom skugga så snart det finns tillfälle därtill. (§69)

 

DEN VISUELLA SITUATIONEN

Dessa inledande iakttagelser har lett oss fram till föreställningen om ljus som en form av strålning. Alltså något som alstras i en ljuskälla (solen, glödlampan, ljuslågan), flödar ut från denna och träffar föremålen. Strålningen återkastas därvid, till en viss grad försvagad i sin intensitet, från föremålens ytor. I vissa fall tränger den igenom föremålet och fortsätter på andra sidan. Den återkastade eller genomfallande strålningen är inet bara som belysning svagare än den infallande, utan ibland även förändrad på sådant sätt att den ger upphov till, vad som för vårt öga ter sig som, en färgad belysning på ytor som den fortsättningsvis träffar.

Som ett specialfall träffas receptorerna i ett öga av återkastad ljusstrålning från föremålen, vilket möjliggör seendet av föremålen.

Vi kan nu göra oss följande enkla teoretiska modell av den visuella situationen.

Man tänker sig ett slutet rum i vilket finns en ljuskälla, en observatör och diverse olikfärgade föremål. Till att börja med är ljuskällan släckt. Fullständigt mörker råder i rummet. Observatören ser ingenting, annat än eventuellt ett obestämt grått skimmer framför ögonen. Vilka ting som finns där omkring honom i rummet kan han inte veta, om han inte redan förut fått se det. Så tänder vi lampan. I samma stund blir rummet upplyst. Vi kan beskriva ljusnärvaron som en komplicerad "väv" av strålar som beskriver tingens möjligheter att stå i kontakt genom att ömsesidigt belysa varandra. Det föremål som primärt har rollen som ljuskälla gör de övriga tingen till sekundära ljuskällor, genom att belysa dem. På så sätt kommer alla föremål i rummet (framför allt stora ytor, som väggar, tak och golv) att bidra till den belysning som råder i rummet.

Figuren nedan illustrerar denna modell och antyder att den matematiskt innebär ett slags algebra, baserad på två operationer. Den ena är när ljusflödets tillstånd successivt modifieras, varteftersom det återkastas från ytan av eller, i förekommande fall, passerar igenom diverse föremål, på sin väg från ljuskällan till ett ställe på ett belyst föremål (eller till en observatörs öga). Den andra är när belysningar från olika håll (och alltså med på olika vägar modifierade tillstånd) sammanstrålar på en och samma yta och tillsammans utgör belysningen på det stället. Att den sistnämnda operationen kan beskrivas som addition och den förra som multiplikation återstår att visa.

Ljuset (det fysiska ljuset, som vi nu med naturforskningens sedvanliga medel försöker göra oss begrepp om) är det medium som förmedlar visuell informationen till den seende varelsen. Att det kan göra tjänst som ett sådant medium beror dels, som vi sett, på den rätlinjiga utbredningen, som gör att ljuset bevarar liksom ett avtryck av ett föremåls form och dess position i rummet. Dels beror det på en hittills icke närmare klargjord egenskap 'X' hos ljuset, (denna med dess intensitet förknippade modifierbarhet) som gör att det även förmedlar information om den egenskap hos föremålen som gör att de synes ha olika färger. Det är denna faktor 'X' som det nu gäller att komma underfund med. Vi ställer oss uppgiften att skaffa oss ett mer precist grepp om sakförhållandena, genom att finna på sätt att mäta ljuset och färgerna, så att vi kan göra en kvantitativ, matematisk, beskrivning av fenomenen och deras variationer.

 

 

[fortsättning följer]

 

TIPS FÖR VIDARE LÄSNING

En alternativ framställning av färgfysikens grundidéer finner du i de inledande kapitlen i boken "Samtal om färgseendets gåta". Texten ovan är en tidigare variant (96-08-22) av vad som sedermera blev ett av de inledande samtalen i den boken.

En enkel introduktion är också artikeln "Vad är färg?" i Naturvetenskapliga forskningsrådets årsbok 2001 sid 19-30.

En framställning som förtydligar teorin med hjälp av lite matematiska formler finner du i min forskningsrapport USIP 99-05 som beskriver den teoretiska bakgrunden till det pedagogiska datorprogrammet SPEKTRAL.

Ett par av teckningarna ovan är hämtade ur konstnären Fritz Lobecks bok "Farben anders gesehen", Basel 1954. Jag mötte honom 1970 på en konferens, där han gjorde intryck på mig genom sina ironiska kommentarer, av vilka jag nedtecknade några, som följer. "Ich bin ein Anti-gelehrte" och "Nunmehr bin ich nur Clown, die Altersweisheit hat dazugekommen". "Ich spreche nicht von Cyanblau, sonst fühle ich mich vergiftet". Samt slutligen (i översättning): "Dessa färgexperiment är nog vackra och fängslande, men jag ser hellre en fjäril öppna sina vingar för min blick ett ögonblick än all världens färgexperiment".

© Pehr Sällström 2003-04-26 senast genomsedd 2008-02-08

TILLBAKA