Ali obstaja zeleno-rdeča barva?

    Pravilnik o jedilnih oljih, ki je bil objavljen v Uradnem listu leta 1999, pravi, da je nerafinirano bučno olje zeleno-rdeče barve. Tak opis barve lahko preberemo tudi v strokovni in znanstveni literaturi. Kakšna pa je zeleno-rdeča barva? Z dvojnimi imeni ponavadi opisujemo mešane barve, ki nimajo svojega lastnega imena. Npr. oranžno-rdeča je barva, ki jo dobimo z mešanjem oranžne in rdeče. Običajno mešamo podobne barve, da dobimo vmesne tone. Lahko pa mešamo tudi osnovne barve. Vsi vemo, da z mešanjem rumene in rdeče dobimo oranžno. Imenujemo jo oranžna barva in ne rumeno-rdeča. Vsem tonom barve lahko dodajamo tudi belo ali črno, da dobimo temnejše in svetlejše odtenke. Takemu mešanju barv na tiskarskem papirju ali na slikarski paleti pravimo subtraktivno mešanje. Kaj pa dobimo z mešanjem zelene in rdeče, ki sta si po teoriji barv komplementarni (Slika 1)?

    zeleno-rdeca-barva-slika_1_-_barvni_krog1
    Slika 1: Barvni krog, kot si ga je pred skoraj 100 leti zamislil švicarski slikar Johannes Itten. Barvi, ki si ležita nasproti je označil kot komplementarni barvi.

    Slikarji komplementarnih barv nikoli ne mešajo. Z mešanjem zelene in rdeče bi dobili po teoriji barv temno skoraj črno barvo. Je potemtakem zeleno-rdeča barva bučnega olja le v strokovnih šifrah opis za temno sivo barvo? Pri aditivnem mešanju barv, kot na primer pri televizijskem ali računalniškem zaslonu, pa bi kombinacija zelene in rdeče dala rumeno barvo. Vendar barva bučnega olja ni ne črna, ne rumena, temveč oboje zelena in rdeča barva.

    Bučno olje ima torej hkrati dve komplementarni barvi. Podobno nenavaden pojav opazimo pri brezbarvnem bencinu, ko v tankem sloju na luži nenadoma postane mavričnih barv. Mavrične barve lahko opazujemo tudi pri hologramih na bankovcih. Pri teh je barva odvisna od kota pod katerim jih opazujemo. Podobno, kot pri bencinu na luži vode, tudi pri hologramu barve nastanejo zaradi interference svetlobe. V strokovni literaturi je podrobno opisano še več pojavov, kjer ima neka snov lahko več barv.

    Vsaka ženska ve, da mora pri izbiranju obleke ali keramičnih ploščic, njihovo barvo pogledati pri dnevni in pri umetni svetlobi. V nekaterih trgovinah imajo celo kabine, kjer si lahko kupec ogleda izdelek pri imitaciji dnevne svetlobe, pri osvetlitvi z florescentnimi (»neonkami«) svetilkami ali pri osvetlitvi z navadno žarnico z volframovo nitko. Večinoma se s spremembo osvetlitve le rahlo spremeni barvni odtenek.

    zeleno-rdeca-barva-slika_2_-_aleksandrit1
    Slika 2: Dragulj aleksandrit pri umetni svetlobi izgleda rdeče vijolično, pri naravni osvetlitvi pa zeleno modro. Zaradi redkosti in zanimivih barvnih učinkov dosegajo 1 cm veliki primerki ceno do 10.000 evrov.

    Ekstremne spremembe barve pri prehodu iz umetne na dnevno svetlobo lahko opazujemo pri aleksandritu,  dragulju iz skupine krizoberilov. Pri naravni (sončni) svetlobi je aleksandrit  zelen, če pa ga opazujemo pri umetni luči, se nam zdi rdeč (Slika 2). Barvna sprememba je posledica dveh oken v absorpcijskem spektru tega minerala ter posledica različne barvne sestave umetne in naravne svetlobe.

    Prav poseben primer spreminjanja barve je Likurgova čaša (Slika 3). Ta rimska steklena posoda, ki jo lahko občudujemo v Britanskem muzeju v Londonu, je zelene barve, kadar jo osvetljuje svetloba od spredaj in rdeče barve, kadar svetloba preseva skozi steklo iz zadnje strani. Barvni učinek je posledica sipanja svetlobe na mikroskopskih zlatih delcih vgrajenih v steklo.

    Pojav, ki ga imenujemo fluorescenca in ga lahko opazujemo v nočnih klubih, lahko spremeni barvo našim oblačilom. Nevidna ultravijolična in vijolična svetloba s posebnih svetilk vzbudi fluorescenco nekaterim barvilom. Zaradi fluorescence postanejo bela oblačila modra.

    zeleno-rdeca-barva-slika_3_-_lykrusov_kelih
    Slika 3: Likurgova čaša je zelene barve, kadar jo osvetljuje svetloba od spredaj in rdeče barve, kadar svetloba preseva skozi steklo iz zadnje strani.

    Bučno olje pa ima dvojno, zeleno oziroma rdečo barvo (Slika 4) zaradi doslej še neraziskanega pojava. Njegova barva je namreč odvisna od načina opazovanja. Če ga opazujemo na krožniku, se nam zdi njegova barva zelena. Če pa ga opazujemo v debelejšem sloju, npr. med tem, ko ga v curku zlivamo iz steklenice, se nam zdi rdeč. Rubinasto rdeč je tudi, če ga opazujemo v prozorni steklenici proti svetlobi.

    Ta nenavaden pojav smo raziskali na Fakulteti za farmacijo in Medicinski fakulteti Univerze v Ljubljani ter podjetju CELICA d.o.o. Njegovo fizikalno-kemijsko in fiziološko-psihološko ozadje smo pred kratkim objavili v multidisciplinarni znanstveni reviji Naturwissenschaften.

    Kako lahko torej opišemo barvo bučnega olja in s tem tudi doslej nepojasnjen pojav dvojnosti barve. Barva ima tri lastnosti: barvni ton (hue), nasičenost (kroma) in svetlost. Barvni ton, nam pove, za katero barvo iz barvnega kroga gre in se odraža v imenu barve: rdeča, zelena, škrlatna. Barve enakega barvnega tona imajo lahko različno svetlost in nasičenost. Svetlost barve povečujemo, če ji dodajamo belo barvo in zmanjšujemo če ji dodajamo črno. Nasičenost barve pa zmanjšujemo tako, da ji dodajamo sivo barvo.

    zeleno-rdeca-barva-slika_4_-_bucno_olje1
    Slika 4: Bučno olje na žlici.

    Bralec se lahko virtualno poigra z mešanjem barv kar z urejevalnikom teksta. Pri izbiri barve črk izberemo funkcijo »več barv«, potem pa izmed več ponujenih modelov: RGB (red, greeen, blue), CMYK (cyan, magenta, yellow, key (black)) in HSL (hue, saturation, lightness) izberem slednjega.  Nastavimo lahko vsako od lastnosti barve (»barvni ton« je pogosto označen z izrazom »odtenek«) na poljubno vrednost.

    Dobro znano je dejstvo, da je lahko barva odvisna tudi od koncentracije barvila in debeline barvnega nanosa. Vendar na ta način enostavno spreminjamo le nasičenost in svetlost barve. Vsakdo ve, da z dodajanjem vode vodenim barvicam dobimo svetlejše in manj nasičene barve. Barvni ton je največkrat odvisen le od vrste barvila, in sicer od njegove fizikalno kemijske lastnosti, da nekatere barve svetlobe absorbira, druge pa prepušča ali odbija. Celo med strokovnjaki je precej neznano dejstvo, da je v nekaterih primerih tudi barvni ton lahko odvisen od koncentracije in debeline barvnega nanosa. Ta pojav je bil pri bromfenol modrem (barvilu, ki ga najdemo v vsakem biokemijskem laboratoriju) opisan že leta 1917, ker pa ni bil ustrezno pojasnjen, oziroma je bil navidez celo v nasprotju z znanimi fizikalno kemijskimi zakoni, je bil kasneje večinoma spregledan. Beer-Lambertov zakon pravi, da se absorbanca (fizikalno-kemijska količina za merjenje svetlobe, ki jo vzorec absorbira) z večanjem debeline ali koncentracije barvila linearno povečuje, in sicer ne glede na valovno dolžino (barvni ton) svetlobe. Razmerje med absorbancami različnih barv torej ni odvisno od debeline in koncentracije vzorca.

    zeleno-rdeca-barva-slika_5-_dichromatism-slo1
    Slika 5: Bučno olje v tankem sloju izgleda zeleno, ker k zeleni barvi prispeva tako zelena svetloba, kakor tudi mešanica modre in rumene. Bučno olje v debelem sloju izgleda rdeče, ker je transmitanca modre, zelene in rumene svetlobe skoraj nič. Transmitanca rdeče je skoraj enaka kot v tankem sloju.

    Pri bučnem olju smo ugotovili, da je spreminjanje barvnega tona pri spreminjanju debeline posledica tipičnega absorbcijskega spektra z dvema dolinama in sicer v zelenem in rdečem delu. Dolina v nekem delu spektra pomeni, da snov prepušča svetlobo tiste valovne dolžine. Dolina v zelenem delu je pri bučnem olju široka in plitva, dolina v rdečem delu pa ozka in globoka (Slika 5). V tankem sloju bučnega olja se zaustavi nekaj zelene svetlobe pa tudi nekaj modre in nekaj rumene (široka plitva dolina absorbicije). Rdeča se ne zaustavi skoraj nič (ozka globoka dolina).

    Za zaznavo barve ni pomembno koliko svetlobe se v barvilu absorbira, temveč koliko jo pride v oči in katere čutnice vzdraži. Pri opazovanju tankega sloja olja, se v očeh bolj vzdražijo čutnice za zeleno barvo kot tiste za rdečo, ker jih vzburja tako zelena svetloba, kot tudi modra in rumena. Kljub temu, da je vsake od teh barv malo manj kot rdeče, je skupna količina teh treh barv večja kot je količina rdeče svetlobe. Čutnice za rdečo barvo vzburja samo rdeča svetloba. Na podlagi takega vzdraženja dveh vrst čutnic, nastane v možganih zaznava zelene barve. Količino svetlobe, ki jo vzorec ne absorbira temveč prepusti oz. odbije, opisujeta transmitanca oz. reflektanca. Ti količini se s spreminjanjem debeline barvila spreminjata ekponencialno in ne linearno. Če skozi neko snov pride 10 % svetlobe, bo skozi dvakrat debelejši sloj take snovi prišel le še 1 % svetlobe. Skozi debelejši sloj olja, preide vse manj in manj modre, zelene in rumene svetlobe, rdeča pa še vedno skoraj v celoti. Pri opazovanju sloja bučnega olja debelejšega od 0,5 mm pride v oči več rdeče svetlobe kot je skupna količina modre, zelene in rumene. Čutnice za rdečo barvo so torej bolj vzdražene kot čutnice za zeleno zato zaznamo rdečo barvo olja.

    V naravoslovni znanosti pa se že dobro stoletje ne zadovoljimo zgolj z lepo, bolj ali manj prepričljivo zgodbo. Zahtevamo meritve, matematični model in izračune.

    V prej omenjenem članku smo v matematični model združili:

    a) izmerjeno krivuljo absorbcijskega spektra bučnega olja, ki opisuje, koliko svetlobe s posamezno valovno dolžino se absorbira v vzorcu;

    b) Beer-Lambertov zakon, ki pove, koliko svetlobe prepuščajo različno debeli sloji olja;

    c) občutljivosti treh vrst čutnic za zaznavanje treh osnovnih barv v naših očeh. Te elektrofiziološke krivulje so izmerili že drugi raziskovalci in so dostopne v literaturi. Iz praktičnih razlogov lahko namesto teh krivulj v model vključimo tudi njim zelo sorodne »kolorimetrične funckije«, ki jih je že leta 1931 standardizirala Mednarodna komisija za razsvetljavo znana pod kratico CIE (Commission internationale de l’éclairage).

    ter

    d) občutek barvne zaznave v možganih, v odvisnosti od relativne vzburjenosti treh vrst očesnih čutnic. To lahko odčitamo iz kromatičnega diagrama, ki ga je prav tako standardizirala CIE. V njem sta na x in y oseh prikazani relativni vzdraženosti čutnic za rdečo in zeleno barvo. Vzdraženost čutnice za modro barvo (z) ni prikazana, ker je pri relativnih vzdraženostih treh čutnic, vzdraženost tretje čutnice popolnoma definirana z vzdraženostma prvih dveh. Vsota vseh treh relativnih vzdraženosti je enaka ena.

    zeleno-rdeca-barva-slika_6-_cie1
    Slika 6: Kromatični diagram CIE z označenimi barvami bučnega olja pri različnih debelinah opazovanega olja, od 0,1 mm do 6,4 mm. Siva črtkana črta predstavlja projekcijo k zeleni barvi tankega sloja olja in k rdeči barvi debelega sloja olja.

    Kromatični diagram ima obliko podkve (Slika 6). V spodnjem levem kotu, je v točki, kjer sta x in y vrednosti nizki (torej vzdraženost čutnice za rdečo in zeleno) in je torej vrednost z velika (vzdraženost čutnice za modro), se nahaja modra barva, ker pomeni, da pri takem vzdraženju čutnic v možganih nastane vtis modre barvo. Po grafu navzgor se veča vrednost y in posledično manjša vrednost z, zato zaznavamo zeleno barvo. Kadar je vrednost x velika, zaznavamo rdečo barvo. Po obodu podkve se nahajajo barve, ki sestavljajo mavrico. To so barve, ki jih zaznamo, kadar v naše oko pride svetloba z eno samo valovno dolžino. Prečka, ki na spodnjem delu grafa povezuje oba kraka podkve, predstavlja barve, ki jih ni v mavrici. Trditev, da so v mavrici skrite vse barve, ni resnična.

    Ko v ta graf vnesemo vrednosti x in y, ki smo ju izračunali za tanko in debelo plast bučnega olja, se jasno pokaže drastična sprememba barvnega tona.

    prof. dr. Samo Kreft in prof. dr. Marko Kreft