สี

สี คือการรับรู้ความถี่ (ความกว้างคลื่นหรือความยาวคลื่น) ของแสง ในทำนองเดียวกันกับที่ระดับเสียง

วงล้อสี

มนุษย์สามารถรับรู้สีได้เนื่องจาก สีในโลกของเรารวม ๆ แล้วมีประมาณ 1,498 สี ทั่วโลกโครงสร้างอันละเอียดอ่อนของดวงตา ซึ่งมีความสามารถในการรับรู้แสงในช่วงความถี่ที่ต่างกัน การรับรู้สีนั้นขึ้นกับปัจจัยทางชีวภาพ (คนบางคนตาบอดสี ซึ่งหมายถึงคนคนนั้นเห็นสีบางค่าต่างจากคนอื่นหรือไม่สามารถแยกแยะสีที่มีค่าความอิ่มตัวใกล้เคียงกันได้ หรือแม้กระทั่งไม่สามารถเห็นสีได้เลยมาแต่กำเนิด), ความทรงจำระยะยาวของบุคคลผู้นั้นและผลกระทบระยะสั้น เช่น สีที่อยู่ข้างเคียง

บางครั้งเราเรียกแขนงของวิชาที่ศึกษาเรื่องของสีว่า รงคศาสตร์ วิชานี้จะครอบคลุมเรื่องของการรับรู้ของสีโดยดวงตาของมนุษย์, แหล่งที่มาของสีในวัตถุ, ทฤษฎีสีในวิชาศิลปะและฟิสิกส์ของสีในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

ฟิสิกส์ของสี

สีในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็น

สี	ช่วงความยาวคลื่น	ช่วงความกว้างคลื่น	ช่วงความถี่
สีแดง	~ 625-740 nm	แคบ	~ 480-405 THz
สีส้ม	~ 590-625 nm	แคบ	~ 510-480 THz
สีเหลือง	~ 565-590 nm	กลาง	~ 530-510 THz
สีเขียว	~ 500-565 nm	กว้าง	~ 600-530 THz
สีน้ำเงิน	~ 485-500 nm	กว้าง	~ 620-600 THz
สีคราม	~ 440-485 nm	กว้าง	~ 680-620 THz
สีม่วง	~ 380-440 nm	กว้าง	~ 790-680 THz
สเปกตรัมแสงที่มองเห็น แบบต่อเนื่อง ออกแบบสำหรับจอภาพที่มีการปรับแกมมา 1.5.
สเปกตรัมคอมพิวเตอร์ แถบข้างล่างแสดงความเข้มสัมพัทธ์ของสีทั้งสาม เมื่อผสมกัน ทำให้เกิดสีข้างบน

สี, ความถี่, และพลังงานของแสง

Color	$\lambda \,\!$/nm	$\nu \,\!$/1014 Hz	$\nu _{b}\,\!$/104 cm-1	$E\,\!$/eV	$E\,\!$/kJ mol-1
อินฟราเรด	>1000	<3.00	<1.00	<1.24	<120
แดง	700	4.28	1.43	1.77	171
ส้ม	620	4.84	1.61	2.00	193
เหลือง	580	5.17	1.72	2.14	206
เขียว	530	5.66	1.89	2.34	226
น้ำเงิน	470	6.38	2.13	2.64	254
ม่วง	420	7.14	2.38	2.95	285
Near ultraviolet	300	10.0	3.33	4.15	400
Far ultraviolet	<200	>15.0	>5.00	>6.20	>598

แม่สี

แม่สี คือ สีที่นำมาผสมกันแล้วทำให้เกิดสีใหม่ ที่มีลักษณะแตกต่างไปจากสีเดิม แม่สีมีอยู่ 2 ชนิด คือ

1. แม่สีของแสง เกิดจากการหักเหของแสงผ่านแท่งแก้วปริซึมมี 3 สี คือ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน อยู่ในรูปของแสงรังสี
   ซึ่งเป็นพลังงานชนิดเดียวที่มีสี คุณสมบัติของแสงสามารถนำมาใช้ ในการถ่ายภาพ ภาพโทรทัศน์ การจัดแสงสี ในการแสดงต่าง ๆ เป็นต้น
   
2. แม่สีวัตถุธาตุ เป็นสีที่ได้มาจากธรรมชาติ และจากการสังเคราะห์โดยกระบวนทางเคมี มี 3 สี คือ สีแดง สีเหลือง และสีน้ำเงิน
   

แม่สีวัตถุธาตุเป็นแม่สีที่นำมาใช้งานกันอย่างกว้างขวาง ในวงการศิลปะ วงการอุตสาหกรรม ฯลฯ

การผสมกันของสี

สีต่าง ๆ ที่เราเห็นสามารถเกิดจากการผสมกันของแม่สีเพียง 3 สีเท่านั้น โดยการผสมกันของสีนี้มีได้ 2 แบบคือ การผสมสีแบบบวก (additive color mixing) และการผสมสีแบบลบ (subtractive color mixing) James Clark Maxwell เป็นคนเสนอทฤษฎีการผสมสีแบบบวกโดยได้ฉายภาพจากฟิล์มพอสิทิฟขาวดำ 3 แผ่นที่ได้จากการถ่ายภาพโดยใช้แผ่นกรองแสงสีแดง เขียว และนำเงิน บังหน้ากล้องถ่ายภาพ การถ่ายภาพดังกล่าวทำให้ฟิล์มแต่ละแผ่นบันทึกเฉพาะแม่สีของแสงที่สะท้อนออกมาจากวัตถุเป็นน้ำหนักสีต่าง ๆ บนฟิล์มตามความเข้มแสงที่สะท้อนจากวัตถุ จากนั้นนำฟิล์มแต่ละแผ่นไปฉายด้วยเครื่องฉายที่มีแผ่นกรองแสง สีแดง เขียว และน้ำเงินบังอยู่ เมื่อแสงสามสีนี้ไปรวมกันบนจอภาพจะเกิดเป็นสีต่าง ๆ ขึ้นมาใหม่อีกมากมายจากการผสมสีของแสงทั้งสามในความเข้มต่าง ๆ กัน

• การผสมสีแบบบวกนี้เป็นการผสมกันของสีของแสง ซึ่งมีแม่สีหลัก (primary color) คือแสงสีแดง เขียวและน้ำเงิน ซึ่งเราจะพบเห็นการผสมสีแบบบวกได้จากจอโทรทัศน์

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

ตัวอย่าง

สีน้ำเงิน รวมกับ สีเขียว ได้ สีน้ำเงินเขียว

สีน้ำเงิน รวมกับสี แดง ได้ สีม่วงแดง 

สีแดง รวมกับ สีเขียว ได้ สีเหลือง 

สีน้ำเงิน รวมกับ สีเขียว รวมกับ สีแดง ได้ สีขาว

• สำหรับการผสมสีแบบลบเป็นการผสมกันของแม่สี สีน้ำเงินเขียว ม่วงแดงและเหลือง เราจะพบเห็นการผสมสีแบบลบได้จากสิ่งพิมพ์ต่าง ๆ สีทาบ้าน เป็นต้น

ตัวอย่าง

สีน้ำเงินเขียว รวมกับ สีม่วงแดง ได้ สีน้ำเงิน 

สีน้ำเงินเขียว รวมกับ สีเหลือง ได้ สีเขียว 

สีม่วงแดง รวมกับ สีเหลือง ได้ สีแดง 

สีน้ำเงินเขียว รวมกับ สีม่วงแดง รวมกับ สีเหลือง ได้ สีดำ

เมื่อพิจารณาการผสมสีทั้งแบบบวกและแบบลบ เราจะสังเกตเห็นว่าการผสมกันของแม่สีบวกคู่หนึ่งจะให้แม่สีลบ และการผสมของแม่สีลบคู่หนึ่งจะให้แม่สีบวก ซึ่งแม่สีบวกสีแดงอยู่ตรงข้ามกับสีน้ำเงินเขียว สีเขียวอยู่ตรงข้ามกับสีม่วงแดง และสีน้ำเงินอยู่ตรงข้ามกับสีเหลือง เราเรียากคู่สีที่อยู่ตรงข้ามกันนี้ว่า สีเติมเต็ม (complementary color) กล่าวคือ การผสมกันของสีที่เติมเต็มกันของแม่สีบวกจะทำไห้ได้สีขาว แต่สำหรับการผสมสีแบบลบจะให้สีดำ หรือพูดอีกนัยหนึ่งว่า การผสมกันของสีเติมเต็มคู่ใดคู่หนึ่ง เปรียบเสมือนการผสมสีของแม่สีทั้งสามนั่นเอง

ฟิสิกส์ของสี

สี เป็นการรับรู้ทางดวงตาเมื่อมีแสงสีนั้นมากระทบ การอธิบายเรื่องสี (Color) อธิบายได้มากมายไม่ว่าจะเป็นทางด้านอารมณ์ ความรู้สึก ซึ่งมีทั้งที่เป็นวิทยาศาสตร์ และไม่ใช่วิทยาศาสตร์ แต่ที่จะกล่าวถึงในตอนนี้ ก็กล่าวเฉพาะเรื่องราวที่เป็นทางวิทยาศาสตร์ และเน้นไปที่มิติของฟิสิกส์เท่านั้น เริ่มต้นจากสมัยของนิวตัน (Newton) ในศตวรรษที่ 17 ที่ความเข้าใจเรื่องสีเป็นไปในอีกลักษณะหนึ่ง โดยเข้าใจว่าสีขาวคือ สีบริสุทธิ์ ส่วนสีอื่น ๆเป็นการแปลงร่างของสีขาว ในตอนนั้นเรารับรู้กันแล้วว่าเมื่อผ่านแสงแดดไปยังแท่งแก้วสามเหลี่ยมที่เรียกว่าปริซึม (prism) จะทำให้เกิดแสงสีต่าง ๆ ได้ นิวตันเองได้ทำการทดลองเรื่องนี้ การทดลองของนิวตันได้เผยให้เห็นว่าแท้จริงแล้ว "แสงขาว" (แสงที่มากระทบฉากขาวแล้วเกิดเป็นสีขาว) ไม่ใช่สีเดี่ยวหรืออีกนัยหนึ่งก็คือไม่ใช่สีบริสุทธิ์ เพราะเฉดสีของแสงต่าง ๆ ที่หักเหออกจากปริซึมนั้นแยกเป็นสีต่าง ๆ คือ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง เหมือนที่เห็นในแถบสีของรุ้งกินน้ำ นิวตันทำการทดลองนำปริซึมมาอีกอันหนึ่งแล้วทำการผ่านแสงบางส่วน ที่มีจำนวนสีน้อยลงมาผ่านปริซึมอีกครั้ง ซึ่งครั้งนี้นิวตันได้สังเกตเห็นสีที่มีแถบสีที่ใกล้เคียงกันจำนวนน้อยลงหากพูดกันด้วยภาษาแบบฟิสิกส์ก็คือ สีที่หักเหได้ในครั้งที่สองนี้มีลักษณะเป็นแสงเดี่ยว (monochromatic) มากขึ้น ความเข้าใจเกี่ยวกับสีต่าง ๆ ที่รวมเป็นแสงขาวนี่เองที่นิวตันนำมาอธิบายการมองเห็นเนื้อสี (hue) ว่าการที่เราเห็นสีต่าง ๆ จากวัตถุได้นั้นเกิดจากการที่วัตถุนั้นสะท้อนหรือดูดกลืนสีต่าง ๆ ได้แตกต่างกัน เรามองเห็นวัตถุสีเหลืองก็เพราะว่าวัตถุนั้นสะท้อนสีเหลืองได้มากกว่าสีอื่น ๆ นั่นเอง นิวตันได้แสดงให้เห็นด้วยว่าถ้าเอาแสงสีต่าง ๆ เหล่านี้มาผสมกัน ก็จะทำให้เกิดเป็นสีอื่น ๆ ได้เช่น ถ้าเอาแสงสีแดงมาผสมกับแสงสีเหลืองบนฉากสีขาวเราจะมองเห็นเป็นสีส้ม และถ้าเอาแสงสีทั้งหมดมาผสมกันมันก็จะได้สีขาวขึ้นมาอีกครั้งหนึ่ง เรียกว่าความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องแสงสี (color) และเนื้อสีของวัตถุ (hue) นั้นมีมากขึ้นจากคำอธิบายของนิวตันถึงแม้จะมีบางข้อสรุปที่มีข้อผิดพลาดอยู่บ้าง เช่น นิวตันคิดว่าจะต้องมีสีมากกว่า 2 แสงสี มาผสมกันจึงจะทำให้เกิดเป็นแสงสีขาวได้ แต่ฮอยเกนส์ก็ได้แสดงให้เห็นว่าคู่สีบางคู่ก็สามารถทำให้เกิดแสงสีขาวได้ เช่น สีเหลือง (yellow) และสีน้ำเงิน (blue) ซึ่งภายหลังนิวตันก็ได้ยอมรับแนวความคิดที่ว่ามีคู่สีหรือจำนวนสีไม่มาก ก็สามารถทำให้เกิดแสงสีขาวได้ ซึ่งปรากฏในหนังสืออธิบายเกี่ยวกับแนวคิดของแสงสี ซึ่งเป็นรากฐานของวิชา OPTICS ในยุคต่อ ๆ มา

ดูเพิ่ม

• ทฤษฎีสี
• แม่สี