•  A szín és a fény   •  A testszín kialakulása   •  A fény elnyelése és a törésmutató   •  A rendezett és szórt fényvisszaverődés   •  Interferencia-diffrakció   •  A fényszórás és a méret   •  A szín érzékelése   •  A festék színe   •  Hogyan alakul ki a festett rétegek színe: A felszín és a komplex réteg

A szín érzékeléséhez fényre van szükség. A fény valójában elektromágneses sugárzás.¹
Az ember által a látható fény hullámhossza a 390 nm és a 780 nm közötti tartományban van, de színérzékelés körülbelül a 400-700 nm tartományra korlátozódik. A napfény hozzávetőlegesen egyenlő mértékben tartalmazza ezeket a hullámhosszúságú sugarakat, ezt fehér fénynek nevezzük.²

Az elektromágneses hullámhossz-tartománynak csak egy „kis szelete” a látható fény. A rövidebb hullámhossz- tartományban az UV sugárzás, majd a röntgen sugarak csatlakoznak a látható tartományhoz, a hosszabb hullámhossz irányában az infravörös, majd a mikrohullámok.

A fehér fény, tehát nem homogén, hanem különböző hullámhosszú (színű) sugarakból áll. A fehér fényt a prizma színekre bontja, mert az eltérő hullámhosszú sugarakat eltérő mértékben töri meg. A szivárványban is (esőcseppeken megtörő napfényt) a felbontott fehér fényt látjuk, azaz a színképi színeket.³

Amint a fény egy átlátszatlan tárgyhoz ér, annak felületén – attól függően, hogy a felület milyen –, általában visszaverődik, elnyelődik és szóródik. Ebből a komplex rendszerből a legfontosabb azt megérteni, hogy azért látjuk más-más színűnek az olyan anyagokat, amelyek önmagukban nem világítanak, mert a színkomponenseket, azaz a különböző hullámhosszúságú sugarakat eltérő mértékben nyelik el és verik vissza.⁴

A fényvisszaverés módja a tárgy felületétől erősen függ.

A nem önvilágító anyagok, mint például a pigmentek színét, testszínnek nevezzük. A testszín kialakulásában tehát a szelektív elnyelés (abszorpció) és visszaverés (reflexió) játssza a fő szerepet, a felületi minőség pedig ehhez képest még befolyásolhatja a látványt.
A pigment-színmeghatározás szempontjából az a legfontosabb, hogy maga a pigment mennyire képes a különböző hullámhosszúságú fényt visszaverni, amelyet grafikusan gyakran spektrális fényvisszaverési görbével ábrázolnak.
A spektrális fényvisszaverési görbét nemcsak a látható, hanem az infravörös (IR), ultraibolya (UV) tartományra is meg szokták adni. A restaurátori (pl. fototechnikai) vizsgálatok kiértékeléséhez hasznos adat lehet, hogy egy pigment például átengedi, visszaveri vagy elnyeli-e ezeket az UV vagy infravörös sugarakat.

A spektrális visszaverési görbéken jól leolvasható, hogy milyen hullámhosszokat ver vissza az anyag. A kék pigmentek természetesen több kéket, a zöldek zöldet, a sárgák zöldeket, sárgákat, vöröset stb. Megfigyelhetjük azt is, mi a különbség például két kék szín között. Az ultramarin több fényt, kékes és vöröses hullámhosszú sugarat ver vissza, mint a poroszkék. Világosabb és élénkebb is a színe a valóságban. Azt is megfigyelhetjük, hogy az ultramarin kék az infravörösben is visszaver, míg a poroszkék elnyeli az infravörös sugarakat. Ez segítheti a fotótechnikai vizsgálatokkal a meghatározásukat.
A képek forrása és további görbék:
http://www.handprint.com/HP/WCL/IMG/RC/blue.html

Amikor a fény a hullámterjedés szempontjából egy közeg határához ér, mondhatjuk például, hogy egy, a fény szempontjából „ritkább” anyagból egy „sűrűbbe” ér, a sebessége csökken és a fénysugár iránya megtörik. Ennek számszerűsített értéke a törésmutató.
Két anyag törésmutatójának különbsége összefüggésben van azzal, hogy a fény mennyire képes a két különböző anyag határán átjutni.

Az eltérő hullámhosszú sugárzásokra az anyag törésmutatói eltérnek. Ezzel is összefügg, hogy milyen hullámhosszú sugarakat nyel el vagy ver vissza, azaz a színe. A törésmutatók megadásakor ezért azt is közölni kell, hogy melyik színre, vagyis melyik hullámhosszra vonatkozó törésmutatóról van szó. (Ha csak egyetlen törésmutató adatot tartalmaz a táblázat, akkor leggyakrabban az 589 nm-es sárga fényre (nátrium D vonala) vonatkozik az érték.)⁵

1. ábra: Szemléltető oldal:
http://nasa.web.elte.hu/Harrisonia/Refraction_HU.html

Ha egy felületre merőlegesen érkezik a fény, akkor az anyag fényvisszaverő (reflexiós) képességét (R) a törésmutató (n) és az abszorpciós koefficiens (elnyelési együttható) (c) együttesen az alábbi módon határozza meg⁷: R = (n-1)2 + n2c2 / (n+1)2 + n2c2   
Viszont a reflexiós képesség függ a törésmutató és az abszorpciós együttható mellett a felülettől is.

A fényvisszaverődés jelenségéről akkor beszélünk, amikor az anyag a beeső sugárzás (ami a látható fény) hatására másodlagos sugárzás forrásává válik.

A felületen a visszaverődés leegyszerűsítve kétféle lehet, rendezett vagy szórt (diffúz) a felülettől függően:
1) Ha a beeső fény egy optikailag homogén, tehát sík, rendezett (rácsszerkezet) közeghez ér, akkor a visszavert sugárzás rendezetten verődik vissza (például a fémek, tükrök visszaverése).
Az optikailag homogén közeg molekuláinak egyenletes eloszlása következtében nincs fényszórás: az elsődleges nyaláb irányától különböző irányokban a másodlagos hullámok interferenciájuk révén kioltják egymást.⁸
2) Ha a beeső fény egy optikailag inhomogén, rendezetlen közeghez ér (ami például nem sík, azaz érdes vagy matt felület), akkor mivel ennek a felületnek a törésmutatója pontról pontra változik, diffúz (szórt) visszaverődés történik.
Optikailag inhomogén az a közeg, amelynek törésmutatója pontról pontra változik (pl. sűrűségingadozás vagy a közegben található más fajtájú kis részecskék miatt). Ekkor a szekunder hullámoknak van nem koherens (nem összetartó) komponense is, (azaz interferenciára nem képes része) és ezek miatt figyelhető meg a fényszórás. Ez azt jelenti, hogy minden beeső fénysugár több irányba verődik vissza, szóródik szét. Ebben az esetben a sugárzás természete függ a beeső sugárzás hullámhosszától (λ) és azoknak a „szórócentrumoknak” a méretétől, amelyek a másodlagos sugárzás forrásaivá válnak. Ezt érdekes tanulmányozni, mert a látványt erősen befolyásolhatják, ld. később.

Szabályos visszaverődés fényes felületről	Diffúz visszaverődés	A fekete felület fényelnyelése
A tükröző felületeket azért láthatjuk mégis, mert a rajtuk lévő egyenetlenségek, illetve porszemcsék mindig okoznak valamennyi diffúz visszaverődést. A hétköznapokban leggyakrabban mind a két visszaverődés megvalósul, a szórt és a diffúz is, ezért a felületek bizonyos irányokból, amely irányokban a visszaverődött fény intenzitása a legnagyobb, csillogni látszanak. A sötét felület a fény döntő részét elnyeli.9

3. ábra: szappanbuborék vékony hártyájának külső és belső oldaláról visszaverődő sugarak az interferencia lévén gyönyörű színeket hoznak létre.

Az interferencia egy fizikai jelenség, ami akkor jön létre, amikor koherens (összetartozó) hullámok találkoznak.
Két hullám akkor koherens, ha az alábbi feltételek fennállnak:
1) A két hullámforrás helyzete egymáshoz képest nem változik.
2) A két hullámforrás frekvenciája ¹⁰ azonos.
3) A rezgés huzamosabb ideig tart.¹¹
A koherens hullámok azok, amelyek fáziskülönbsége állandó vagy szabályszerűen változó.

Interferencia természetesen fényhullámok találkozásakor is kialakulhat, ha az előbbi feltételeket biztosítani tudjuk. (A két koherens fényhullámnál az út hosszának különbsége nem lehet túl nagy, mert a fényhullám nem folytonos hullámvonulatokból áll és ezek túl nagy úthosszkülönbség esetén elkerülik egymást.)
A leggyakrabban megfigyelhető interferenciajelenség okozza a vékony hártyák színét, mert a fény a felszínükről és hártya anyagának belső felületéről is visszaverődik. Ez a távolság, a vastagsága, a fény hullámhosszához közeli tartományban van, ezért jöhet létre az interferencia. A szitakötők szárnya, a vizes felületen szétfutó olajfoltok, a fémek felületén kialakuló színjátszó oxidrétegek, a buborékok, mind a színkép színeiben pompáznak a fény interferenciája miatt.

A leggyakrabban megfigyelhető interferenciajelenség okozza a vékony hártyák színét, mert a fény a felszínükről és hártya anyagának belső felületéről is visszaverődik. Ez a távolság, a vastagsága a fény hullámhosszához közeli tartományban van. Ezért jöhet létre az interferencia. A szitakötők szárnya, a vizes felületen szétfutó olajfoltok, a fémek felületén kialakuló színjátszó oxidrétegek, a buborékok mind a színkép színeiben pompáznak a fény interferenciája miatt.

Az ábrán jól látható, hogy pl. a C pontban két fénysugár találkozik, de más-más utat tesznek meg, vagyis köztük úthosszkülönbség van. Ha ez az úthosszkülönbség a hullámhossz felének egészszám-szorosa, akkor a C pontban kioltás vagy maximális erősítés jön létre. Figyelembe kell vennünk azt is, hogy a sűrűbb közeg határáról történő visszaverődéskor fázisugrás is fellép, ezért a (2) sugár fázisa a C pontban ellentétére változik. Az úthosszkülönbség tehát akkor jelent erősítést, ha a hullámhossz felének páratlan számú többszöröse, és akkor kioltást, ha a páros számú többszöröse. Ahol a fényhullámok kioltják egymást, sötét csíkot, ahol erősítik egymást, világos csíkot látunk.¹² Akép forrása: http://fejesoptika.uw.hu/interferencia.htm

A diffrakció, azaz a fényelhajlás

A diffrakció, azaz a fényelhajlás oka, hogy a fény hullámhosszához közeli méretű (mikron körüli) résen áthaladó fénysugár „felbomlik” és mint gömbhullám indul ki a rés minden pontjáról. Ezek hullámtérben, például az ernyő síkjában az interferencia miatt erősítik vagy kioltják egymást (Huygens-Fresnel elv). Ha az ernyőn valahol sötét foltot kapunk, az azt jelenti, hogy az oda érkező hullámok mindegyikéhez volt egy olyan hullám is, amely az adott hullámot kioltotta. Ahol erősítést látunk, a fényfolt helyére érkező hullámok erősítik egymást. Mivel az ernyő réssel pontosan szemközti pontjába érkező fénysugarak közötti úthosszkülönbség nulla, ebben a pontban biztosan erősítést tapasztalunk (nulladrendű erősítés).
Ha fehér fényt ejtettünk is a résre, a kép közepére minden hullámhossz egyformán ér, tehát fehér fényfoltot kapunk. Az elsőrendű erősítések iránya azonban már a fénysugarak úthosszkülönbségétől, vagyis a hullámhossztól is függ.

4. ábra: diffrakció és a keletkezett kép

Fehér (vagy kevert) fénnyel megvilágított rács a különböző hullámhosszú sugarakat különbözőképpen téríti el. Az egyes hullámhosszaknak, vagyis a színeknek más és más irányba eső éles vonalak felelnek meg, azaz a rács (ami lehet egy prizma), homogén színekre bontja a fehér fényt. Így tehát fehér fény esetén a középső képtől balra és jobbra az első-, másod-, ...n-ed rendű elhajlási (diffrakciós) színképet kapunk. Ezek mindegyike középtől kifelé az ibolyától a vörösig minden tiszta spektrumszínt tartalmaz. (Ez az oka a szivárvány belső része alatt kialakuló passztelesebb színeknek.)
A rácsszínképben az eltérés a λ hullámhosszal egyenesen arányos. A rácsszínképet ezért normál színképnek nevezzük. Ugyanezért a tulajdonságáért és nagy felbontóképessége miatt az optikai ráccsal előállított színkép a fényhullámhossz mérésére kiválóan alkalmas.¹³

5. ábra: a pillangó kék színét           is az interferencia okozza.

A környezetünkben nagyon sok optikai rács van. Keresztrácsként működik például egy szúnyogháló, ha távoli, pontszerű fényforrást figyelünk rajta keresztül. Hasonló, érdekes és szabályos elhajlásképet láthatunk, ha ritkább szövésű esernyőn, a függönyön, stb. keresztül egy utcai lámpa, vagy egy szembejövő autó reflektorának fényét nézzük. Természetes rácsot alkot például a madarak tolla is, vagy a pillangó szárnya. Szerkezeti (strukturális) színeket olyan biológiai szerkezetek hozzák létre, amelyeknél a törésmutató szubmikronos skálán változik.¹⁴

6. ábra:
A többrétegű függönyön
”interferencia kép”
rajzolódik ki.

A fényszóródást a fény hullámhosszához közei mérettartományban (mikométer alatti) már erősen befolyásolja a részecskék, vagy „szórócentrumok” mérete. Az ilyen típusú ún. Rayleigh és Mie-szórásnak nevezik.
Az ilyen „szórócentrumok” lehetnek a pigmentek esetében a kisméretű szemcsék, de egyéb inhomogenitások is, például mikro-repedések, buborékok. A fényszórás származhat az adalékanyagok szabálytalan eloszlásából, mechanikai feszültségekből, alakváltozásokból is.
Ahogy csökken a részecskék mérete, úgy megy át a fényszórás a fehér szórásból, Mie tartományon át a Rayleight tartományba. A tartományok között nincs éles határ, átmenetesen változik a fényszórás módja a részecskeméret csökkenésével. A tartományok között az a különbség, hogy a hullámhossz és a részecskeméret hogyan áll kapcsolatban.¹⁵
A Rayleigh szórás tartománya a beeső látható fény hullámhosszánál jóval kisebb ((<0.1λ), kb. 0,1µm, azaz kb. 100 nm alatti részecskéken vagy inhomogenitásokon lép fel.

7. ábra: ultramarin pigment por. A színét a szilikát vázban lévő kén atomok fényszórása okozza.

A Rayleigh tartományba tartozó részecskékről diffúzan, rendezetlenülszóródó fény intenzitása függ a beeső fény hullámhosszától. Ahullámhossz növekedésével rohamosan csökken az intenzitás. A nagyon kis részecskék esetén annál nagyobb a szórás, minél kisebb a hullámhossz, a részecskék pontos mérete a tartományon belül már nem befolyásolja a szórást. (Az intenzitás a hullámhossz negyedik hatványával fordítottan arányos.: I s = 1 / λ4.)
Ezért van az, hogy a rövidebb hullámhosszú kék szín sokkal intenzívebben szóródik, mint a vörös. Míg a vörösnél 1-szeres, a narancsnál 2-szerees, a sárgánál 2,5-szeres, a zöldnél már 3-szoros, a kéknél 6-szoros, addig a lila színtartományban már 10-szeres a szórás intenzitása. Az ibolya szín szóródása tehát kb. 10-szer nagyobb mértékű, mint a vörösé, így minden szétszóródó vörös hullámra 10 szóródó ibolya hullám jut!¹⁶



Rayleigh szórás centruma lehet akár néhány atom vagy molekula is, mint amilyen például az ultramarin kékben a kén atom, ami kisebb, mint 0,1 nm (100 pm). A pigment kék és lila közötti pontos árnyalata a szórócentrumok, (a kén atomok) eloszlásától, méretétől, alakjától függ.

A Mie-szórás (speciális esetét, kolloidszemcsék esetén a Tyndall szórásnak nevezik)
akkor lép fel, ha a szóró inhomogenitások vagy részecskék mérete kicsit nagyobb, körülbelül eléri vagy meghaladja a beeső látható fény hullámhosszának felét (1/2 λ kb. 0,15-0.35 µm, azaz kb. 150-350 nm), illetve annak kétszerese közötti mérettartományba esik (2 λ, 1,4 µm azaz 1400 nm). Ebben a tartományban a részecske, vagy „szórócentrum” mérete összefügg a hullámhosszal. A hullámhosszhoz legközelebb álló méret szórja az adott hullámhosszú sugarakat a legintenzívebben. Azaz ebben a tartományban, hogy ha egy szemcse mérete az adott szín hullámhosszához közelebb áll, akkor azt a színt szórja a legjobban. Ezt hívják ideális szemcseméretnek. A legideálisabb zöld szemcse 500 nm (=0,5 mikron), egy lila 400 nm méretű. Ezt a modern pigmentekkel kapcsolatban szokták hangsúlyozni.
A Mie szórás a beeső sugárzás (haladásának) irányában egyre intenzívebbé válik, aszimmetrikus eloszlású, azaz irányfüggő is. (A rayleigh szórás szimmetrikus eloszlású.)
           
A „szórócentrumok” további növekedésével, 2-3 µm felett, (>1.3λ) a fényszóródást már nem befolyásolja a méret. Ilyenkor fehér szórás figyelhető meg. A fehér szórás esetében a fényszórás intenzitása nem függ többé a hullámhossztól.

A fény szóródásának (l) és a részecskeméretnek (r) az összefüggése (l 1<l 2 <l3)
Kép: Horváth Gábor nyomán (Fényszóródás a természetben/ A Természet Világa 1986. évi 6.)

Összegezve:

• A pigment szemcse fény elnyelésén, fényvisszaverésén múlik.

• A szemcse mérete is meghatározó, a fényszóródás miatt.

• A látott szín függ a fényforrás színétől is, annak spektrális tulajdonságaitól (hullámhossz) és a fény mennyiségétől (intenzitás) is. Ugyanis az anyagok különbözően viselkednek a különböző hullámhosszú sugarakkal szemben. Ezért nem elhanyagolható a megvilágítás módja egy szín látványának tanulmányozásakor, leírásakor.

• A színérzékelés a szem felépítésén múlik.

• Az emberek számára a látható színtartományt hozzávetőlegesen a 380-740 nm hullámhosszú elektromágneses sugárzás jelenti. A nappali fényben a látást és a színérzékelésért a csapok felelősek (éppen intenzív fényben működnek megfelelően). A pálcika (a csap mellett a látásért felelős másik sejttípus) pedig gyenge fényben működik, de annyira érzékeny, hogy normális, nappali megvilágításnál túlterhelődik és működésképtelenné válik. Tehát a látható színtartományt az emberi szem három különböző típusú csappal fedi le, más fajoknál mind a látható színtartomány, mind a csapok száma eltérő. Tehát egy tárgy színe fajspecifikus szubjektív élmény, nem pedig a tárgy fizikai tulajdonsága. („Helyesen nem is ‘piros szoknyának’ kellene nevezni, hanem egy olyan szoknyának, ami nappali fény mellett az emberek számára a pirosnak nevezett élményt okozza”.)¹⁷
A szem érzékelőrészének, az ún. „csapjainak” érzékenysége miatt színérzékelés a különböző hullámhosszakra eltérő.¹⁸

8. ábra: retina felépítése: csapok és pálcikák
Kép: http://www.origo.hu/tudomany/20101006-sejt-szinten-kovettek-a-jelek-utjat-a-szemtol-az-agyig.html

A csapokról: A színlátásban a főszerep a csapoké. A normál emberi színlátás a retina háromféle, hullámhossz-szelektív receptorának, a csapoknak a működésén alapul. Egyes esetekben, a félhomályban való látásra specializálódott érzékelő sejtek, a pálcikák is szerepet kapnak a színlátásban elsősorban alacsony megvilágítási szint mellett.¹⁹ A szemben háromféle, csapokként ismert színreceptor van, melyek a látható fény hosszú (piros, L csapok), közepes (zöld, M csapok) vagy rövid (kék, ) hullámhosszúságú tartományába eső fényre érzékenyek. A három receptor együtt határozza meg a színérzékelést. Az ember három csapja esetén ez megközelítőleg 420, 530 és 560 nm-nél vannak az érzékenységi maximumok.
Egy adott típusú csap a hullámhosszak széles tartományát nyeli el, de ezek a tartományok – különösen az M és az L csapok esetén – erősen átfedőek.
Az agy ezekből az információkból alkotja meg a különböző színeket a különböző hullámhosszakhoz.

• A színlátás a szem és az agy komplex reakciója, ami egyénenként nagyon elérő lehet, azt is mondhatjuk, hogy szubjektív.²⁰

• A pigmentek látható színét mindezeken túl nagyon befolyásolja, hogy milyen formában találkozunk velük. Általában nem önállóan, por alakban, hanem festett rétegekként látjuk őket, ami egy összetett rendszert alkot!

A pigmentet, azért hogy a hordozó felületére tapadjon, különböző kötőanyagokkal (pl. enyv, tojás, olaj, stb.) hordják fel a hordozóra, ezt nevezzük festéknek.
A festett rétegben a színezést szolgáló pigmentek tulajdonságaival azért kell tisztában lennünk, hogy a vizsgálódások helyes kiértékelése után tisztázhassuk – még ha olykor csak elméleti szinten is –, milyen lehetett a festett réteg eredeti megjelenése és hogy megértsük valójában mi az a komplex rendszer, ami a látványt adja. Ebben nemcsak a festék összetételének, a pigmentnek és a kötőanyagnak az ismerete fontos, hanem a felhordás módjának és festéstechnikai jellegzetességeknek is nagy szerepe lehet. Mindezeken túl az öregedési és károsodási folyamatok is befolyásolják a látványt. Ezek gyakran visszafordíthatatlan elváltozások, amit csak megállapítani tudunk, visszafordítani nem, de a látvány helyes megítélése szempontjából ezeket is kutatni kell. Mindemellett a tárgyak vizsgálódási körülményei is erősen befolyásolják a látványt, és a kiértékelést!

A restaurálás szempontjából az anyagismeret azért is fontos, mert a műtárgy eredeti anyagainak megőrzése, a roncsolódási folyamatok megállítása vagy maximális lassítása is cél. Ezen túl, a műtárgy eredeti állapotához lehető legközelebbi megjelenés visszaállítása is igény lehet. A károsodás megfelelő felméréséhez nagyon fontos információkat nyújt az anyagok fizikai megjelenésének és kémiai összetételének ismerete, ami alapján megtervezhető a szakszerű beavatkozás, restaurálás, konzerválás.
Tehát a pigmentek, mint a festett rétegek színét adó anyagok meghatározása fontos feladat, elsősorban természetesen a festékek látható színhatásának megértése miatt. Főként a restaurátoroknak, de a festett tárgyakkal foglalkozó egyéb tudományterületek szakembereinek, mint például a művészettörténészeknek, néprajzkutatóknak, régészeknek.

A festett rétegek esetén fontos megérteni bizonyos összefüggéseket a rétegekkel kapcsolatban, hogy a látott színt értékelni tudjuk:

• A festett réteg a pigmentből/töltőanyagokból és a kötőanyagból áll, azaz egy komplex rendszer, megismeréséhez nem elegendő csak a pigment színének ismerete.

• A festett rétegeknél a felszín általában egy nagyon jelentős tényező. Ez befolyásolja a felületi fényszóródást. A szemcsék mérete és felülete szerepet játszik a fényszóródásban.

Erre jó példa, hogy ugyanaz a festett réteg lelakkozva teljesen más színérzetet kelt, mint lakkozás előtt. Ha a réteg felszíne lakkozás előtt egyenetlen, érdes, matt, akkor a szemcsékről erősen szóródó fény még a szín árnyalatát is eltolhatja (például a pasztellkréta vagy a por is ehhez hasonlóan viselkedik, ahol a felszín a nagyon apró szemcseméret tartománya miatt általában kékes-fehér színben szórja a fényt, azonban ha lelakkozzák, teljesen más hatást kelt).
Egy lakkréteg, nemcsak a fényszóródást befolyásolja, hanem a fényvisszaverés jellegére is hat, mert egyenletes felületet biztosít, azaz a fénysugarak nem szóródnak, hanem behatolnak a festett rétegbe, illetve a beesés szögétől függően visszaverődnek (tükröződnek). De ha a lakkréteg felülete szabálytalan, akkor diffúz (szórt) a visszaverés, azaz a felület matt maradhat.

Sematikus ábra a beeső fénysugarakról és a komplex módon visszaverődő sugarakról. A visszavert sugarak egy része a felszínről, egy része festékből (szemcsék, kötőanyag) jön, és ha a fény eljut az alapozóig, akkor még onnan is visszaverődik, így átvilágítva a visszavert sugarakkal a szemcséket.

• Ezen túl a szemcse és a lakk közötti törésmutató különbség is befolyásolja a látványt. Minél közelebb van a két törésmutató, annál könnyebben hatol be a fény a festett rétegbe (sebessége, iránya nem változik jelentősen), mivel kisebb a törésmutató különbség a lakk és a szemcse törésmutatója között.

• Gondot az okozhat, ha lakkréteg elöregszik és megbarnul. Ha lakk törésmutatója nő, nő a törésmutató különbség is, ami azt eredményezi, hogy a lakk jobban eltakarja a színeket, és azok árnyalatát is módosítja.

Kritikus példa lehet egy kék smalte (kobalttal színezett üveg pigment), vagy ultramarin (lapis lazuli ásvány) felületen található elöregedett lakkréteg, ami „eltakarja” az eredeti színt. Mégpedig azért, mert a lakk törésmutatója annyira közel kerül a szemcse törésmutatójához, hogy a fény akadály nélkül behatol abba, nem törik meg a szemcse határán. Emellett ebből a fényből, mivel egy sárga lakkon halad át, már nagyrészt elnyelődött a kék szín (ezért sárga a lakk, mert elnyeli a kék sugarakat), így a kék pigmenthez nagyrészt már csak a sárga tartományba eső sugárzás jut el. Ellenben a kék pigment pont a sárga színt nyeli el, a kéket verné vissza. Így ez a felület teljesen sötéten jelenik meg, a rendszer teljes fényabszorpciója miatt, és az eredetileg kék színű látvány teljesen eltűnik, pedig lehet, hogy maga a pigment teljesen ép az elsárgult, elöregedett lakkréteg alatt.

Mintavételi hely és keresztmetszet-csiszolat		Normál felvétel Lumineszcens felvétel

Egy eredetileg kék felület erő-sen megsötétedett az idők folya-mán, mert a kötőanyag elöreged-ett, elbarnult. A keresztmetszet-csiszolatban, a lumineszcens felvételen látszik, hogy a kék szemcsék épek a kötőanyagban, a réteg mégis sötéten jelenik meg. Itt is azzal a helyzettel állunk szemben, hogy a barna kötőanyag elnyeli a kék hullámhosszú sugarakat, a kék pigment meg a sárga hullámhosszúakat. Az ered-mény az elsötétedett festék látvá-nya, amelyet csak a repedésekről szóródó fehér fény tesz szürkés megjelenésűvé, mindeközben a szemcsék teljesen épek a rétegben, csak nem látható a színük.

• A lakkhoz hasonlóan a kötőanyagoknak is ugyanilyen nagy szerepe van a látványban. Ugyanaz a pigment lazúr festékként és fedőfestékként is viselkedhet különböző kötőanyagokban, ami szintén a törésmutató különbségekkel kapcsolatos jelenség.

Ha a törésmutató különbség nem jelentős a két anyag között, akkor a fény akadálytalanabbul mozog a két anyag határán. Például az alacsony törésmutatójú színek a magas törésmutatójú olajban csak lazúrfestékként használhatóak, míg az alacsonyabb törésmutatójú vizes kötőanyaggal sokkal jobban fednek. Amellett a vizes kötőanyagokban rengeteg levegő marad a száradás után. A levegő törésmutatója 1, azaz nagyon nagy lesz a különbség a szemcse és levegő törésmutatója között, ezért fog ugyanaz a pigment (pl. ultramarin) fedő festékként viselkedni egy vizes kötőanyagban, ami olajjal teljesen lazúros lenne.

Az alacsonyabb törésmutató közelebb van a levegő törésmutatójához. Ha két anyagnak a levegőt (n=1) és a pigmentet vesszük, akkor érthető, hogy az alacsonyabb törésmutatójú szemcsék „átlátszóbbak”, mivel itt kevésbé törik meg a fény a két anyag határán.  Ugyanígy, ha a kötőanyag törésmutatója és a pigment törésmutatója közel van, akkor a réteg áttetszőbb, lazúrosabb lesz. Ha a két anyag törésmutatója nagyon különböző, akkor a fény jobban megtörik az anyagok határán, jobban visszaverődik, akkor a festékfilm átlátszatlan, fedő lesz.
Ebből következik, hogy a nagyon magas törésmutatójú pigmentek (pl.: króm-oxid zöld, cinóber) nem alkalmasak lazúrozásra, mert az összes kötőanyaghoz képest magas a törésmutatójuk. A levegőhöz képest meg annyira magas a törésmutatójuk, hogy már opaknak, azaz átlátszatlannak is tekinthetjük őket.

• A restaurátori beavatkozások esetén az eredeti festett réteg pigment-kötőanyag rendszerét helyesen kell felmérni, az elváltozásokat pontosan meghatározni és felmérni. Tisztázni kell, hogy az újonnan bevitt anyagok erre milyen hatással lehetnek. A restaurálásnál használt anyagoktól megváltozhatnak a törésmutató különbségek, és a rétegek felszínének összhatása is. (Például matt felületek könnyen csillogóvá válhatnak, vagy magasabb törésmutatójú konzerváló anyagoktól besötétedhetnek a festett rétegek.)

• Ezek mellett még számtalan az öregedési, kémiai, fizikai, esetenként biológiai elváltozásokkal is összefügghet a látvány, a festett réteg megjelenése.

Hasznos linkek:

• BKMÖ Csillagvizsgáló Intézete, Baja 2012.10
http://asterope.bajaobs.hu/cski/legkoroptika/Legkoroptika.htm
• Drágakővésnök, 2012.10: http://www.dragakovesnok.hu/index.php?option=com_content&task=view&id=130&Itemid=206
• Do Natural Pigments Offer More to the Modern Painter 2012.10 http://www.naturalpigments.com/education/article.asp?ArticleID=5
• Douma, M., curator. (2008) Webexhibit: In Pigments through the Ages. http://www.webexhibits.org/colorart/color.html
• E-learning: Diszperzió 2012.10: http://eundp.digitalbrain.com/eundp/accounts/pama.eundp/web/LessonPlanner/prizma/diszperzio/
• Galambos É.: A szervetlen pigmentek polarizációs mikroszkópos vizsgálatának szerepe. (kézirat) MKE, 2008.
• Gettens, J. R. – Stout, L. G. : Painting Materials. New York (1942/1966)
• Hegedűs Tibor: Színpompás égi fények, avagy kis légköroptikai lexikon, A Természet Világa 2012.10 (http://asterope.bajaobs.hu/cski/legkoroptika/Legkoroptika.htm
• Horváth G.: Fényszóródás a természetben. A Természet Világa 1986. évi 6. számában megjelent cikk utóközlése, 2012.10
• http://www.kfki.hu/chemonet/hun/olvaso/feny/fenyszor.html
• Horváth G.: Az Avogadro-szám meghatározása az égbolt kék színéből. A fény szóródása. Fizikai szemle, 1986/6. 214-227.
• How is a rainbow formed? 2012.10 http://www.webexhibits.org/causesofcolor/13.html
• Jakab Z. – Wenzel K.: Vizsgálati eljárás keresése négyféle csappigmenttel rendelkező (tetrakromát) személyek azonosítására 2012.10 http://cogsci.bme.hu/~zjakab/PubPDFs/SzurTetra.pdf
• Kriston L.: A műtárgyvizsgálatok alapjai. Egyetemi jegyzet, MKE (2002)
• Mozaik Webtankönyv 2012.10 http://www.mozaweb.hu/course.php?cmd=getcourselist&bid=MW-0005
• Nagy S.: A fényvisszaverődés és fénytörés 2012.10 http://nasa.web.elte.hu/Harrisonia/Refraction_HU.html
• Natural pigments: Why Some Paints are Transparent and Others Opaque? 2012.10 http://www.naturalpigments.com/education/article.asp?ArticleID=8
• Nicolaus K.: The Restoration of Paintings. Cologne, 1998.
• Optikai alapismeretek: 2012.10 http://www.szgti.bmf.hu/opto/4_Optika.htm
• Optika–fénytan 2012.10 http://fejesoptika.uw.hu
• Rajkovits Zs. – Illy J.: Az élő természet színei. Fizikai Szemle, 2001/3. 76.
• Sulinet digitális Tudásbázis: színlátás 2012.10 http://sdt.sulinet.hu/Player/Default.aspx?g=513946c7-52eb-49d9-8fc5-1cb8c7361c6e&cid=afb5f202-8121-4d48-b4fc-c995f42025aa
• Színkavalkád, avagy mik a színek és hogyan érzékeljük őket 2012.10 http://www.sulinet.hu/biosz/szinek/start.htm
• Szatmáry K.: Csillagászati információforrások 2012.10 http://astro.u-szeged.hu/informacioforrasok_Szatmary.html
• Szakáll S.: Ásvány- és kőzettan alapjai, Miskolci Egyetem Földtudományi Kar,  2011. Digitális Tankönyvtár: 2012.10 http://www.tankonyvtar.hu/en/tartalom/tamop425/0033_SCORM_MFFAT6101/sco_18_01.htm,
• Wikipedia: Fényszórás 2012.10 http://hu.wikipedia.org/wiki/F%C3%A9nysz%C3%B3r%C3%A1s

¹ - http://nasa.web.elte.hu/NewClearGlossy/Java/LON/electromagn_spectrum/index.html
² - Az elektromágneses színkép legrégebben ismert része. A látható fény hullámhossza kb. a 380-760 nm-es tartományba esik. Természetesen felmerülhet a kérdés, hogy vajon miért kitüntetett ez a tartomány, miért éppen ez az a fény, amit az ember és a legtöbb élőlény érzékel? A fizikusok mérései egyszerű magyarázatot adtak erre. Megmérték, hogy a földi légkör milyen mértékben nyeli el a Napból és a világűr egyéb pontjairól a Földre érkező elektromágneses hullámokat. A mérések azt mutatják, hogy a legtöbb sugárzás jelentős mértékben elnyelődik, az atmoszféra a beérkező elektromágneses hullámok két tartományára nyit ablakot: a látható fény és a rádióhullámok tartományára. Az utóbbiakat fémekből, jó vezetőkből készült antennák képesek detektálni, bennünk azonban kevés a fém.
A földi élet fejlődése során tehát olyan érzékszervek alakultak ki, amelyek a Föld felszínére eljutó és környezetünk tárgyairól legjobban visszaverődő elektromágneses hullámokat érzékelik.  http://www.mozaweb.hu/Tankonyv--A_feny-A_lathato_feny-MW-0005-116-15
³ - http://www.webexhibits.org/causesofcolor/13.html
⁴ - Kriston László: A műtárgyvizsgálatok alapjai, Egyetemi jegyzet, MKE (2002)
⁵ - http://www.mozaweb.hu/course.php?cmd=lesson&cid=117&lid=15  Amikor új közegbe ér a fény, annak anyagával kölcsönhatásba lép, a frekvenciája ugyanaz marad, csak a sebessége és – ennek következtében – a hullámhossza változik meg. A fény elektromágneses hullámának periodikusan változó elektromos térerőssége ugyanis az atomokban kötött töltéseket rezgésbe hozza és ezek a kényszerrezgések visszahatnak a fényhullámra, módosítják annak sebességét. A kényszerrezgések maguk is keltenek (ún. másodlagos) hullámokat, amelyek az eredeti fényhullámmal interferálnak, és így az anyagban továbbhaladó fény ennek a két hullámnak az eredője lesz.
Mivel a kényszerrezgés fázisa és amplitúdója a külső, gerjesztő hullám frekvenciájától (a másodpercenként ismétlődő hullámalakok számától) és a kényszerrezgést végző töltés saját frekvenciájától függ, ebből következik, hogy a fénynek az adott anyagban mért sebessége (és az anyag törésmutatója) a fény frekvenciájától (színe) és az adott közeg anyagától függ. http://www.mozaweb.hu/Tankonyv--A_feny-A_diszperzio-MW-0005-117-15
⁶ - http://www.mozaweb.hu/Tankonyv--A_feny-A_diszperzio-MW-0005-117-15
⁷ - A kristályok felületére eső fény – miként korábban említettük – részben visszaverődik, részben elnyelődik, részben pedig szétszóródik. Ha egy polírozott ásvány felületére merőlegesen érkezik a fény, akkor az ásvány fényvisszaverő (reflexiós) képességét (R) a törésmutató (n) és az abszorpciós koefficiens (elnyelési együttható) (c) együttesen az alábbi módon határozza meg:
R = (n-1)2 + n2c2 / (n+1)2 + n2c2
Ha az elnyelési együttható értéke közel nulla (ilyenek a színtelen ásványok), akkor látható, hogy R gyakorlatilag csak a törésmutatótól (n) függ. Az ásványok fénye tehát több fizikai paramétertől függ. Érdemes megjegyezni, hogy egy ásvány reflexiós képessége teljes mértékben akkor érvényesül, ha a felület sima és jól polírozott (az irodalmi R értékek mindig jól polírozott felületekre vonatkoznak).
Emiatt nem véletlen, hogy más lehet az ásvány fénye egy kristálylapon, mint a hasadási lapon, és teljesen más az egyenetlen törési felületeken.
http://www.tankonyvtar.hu/en/tartalom/tamop425/0033_SCORM_MFFAT6101/sco_18_01.htm Copyright ©  Szakáll Sándor,  2011
⁸ - http://hu.wikipedia.org/wiki/F%C3%A9nysz%C3%B3r%C3%A1s
⁹ - http://www.mozaweb.hu/Tankonyv--A_feny-A_visszaverodes_reflexio-MW-0005-117-2
¹⁰ - A frekvencia szó szerint egy „ismétlődés gyakoriságát” jelenti, azaz hogy egy esemény hányszor ismétlődik meg egységnyi idő alatt.
¹¹ - http://fejesoptika.uw.hu/interferencia.htm
¹² - http://fejesoptika.uw.hu/interferencia.htm
¹³ - http://en.wikipedia.org/wiki/Diffraction
¹⁴ - http://fejesoptika.uw.hu/elhaj.htm
¹⁵ - Kriston László. (2002): A műtárgyvizsgálatok alapjai, Egyetemi jegyzet, MKE  60-62. o.
¹⁶ - http://fejesoptika.uw.hu/szinsz.htm
¹⁷ - http://hu.wikipedia.org/wiki/Sz%C3%ADnl%C3%A1t%C3%A1s
¹⁸ - Duoma 2008
¹⁹ - Jakab - Wenzel  http://hu.wikipedia.org/wiki/F%C3%A9nysz%C3%B3r%C3%A1s
²⁰ - Rajkovits – Illy 2001