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प्रकाश और रंग: रंग मिलाना, देखना और प्रकाश की ऊर्जा

सफ़ेद प्रकाश कई रंगों का मेल है (लाल से बैंगनी)। प्रकाश जुड़ता है: लाल + हरा + नीला = सफ़ेद (योगात्मक मिश्रण, स्क्रीन में)। रंग घटाते हैं: सियान + मैजेंटा + पीला = लगभग काला (व्यवकलनात्मक मिश्रण)। वस्तु का रंग वही है जो वह लौटाती है; बाक़ी सोख लेती है। आँख में तीन तरह की शंकु कोशिकाएँ हैं। प्रकाश का रंग उसकी ऊर्जा बताता है: E = hf, नीला फ़ोटॉन लाल से ज़्यादा ऊर्जा ले जाता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. काँच का प्रिज़्म सफ़ेद प्रकाश को इंद्रधनुष में बाँट देता है। सफ़ेद प्रकाश कई रंगों का मेल है। लाल सबसे कम मुड़ता है; बैंगनी सबसे ज़्यादा।
  2. तुम्हारे फ़ोन की स्क्रीन में सिर्फ़ तीन तरह के छोटे बिंदु हैं: लाल, हरा और नीला। आँख इन्हें मिलाकर हर रंग बना लेती है।
  3. अँधेरी दीवार पर तीन प्रकाश। जहाँ दो मिलें, वहाँ पीला, सियान या मैजेंटा। तीनों से सफ़ेद। प्रकाश जुड़ता है।
  4. सफ़ेद काग़ज़ पर तीन रंग। हर रंग कुछ प्रकाश सोख लेता है, इसलिए मिलने पर गहरा होता है और अंत में लगभग काला। रंग प्रकाश घटाते हैं।
  5. सेब लाल इसलिए है कि वह लाल प्रकाश तुम्हारी आँख तक लौटाता है और सफ़ेद प्रकाश का नीला-हरा सोख लेता है।
  6. अब तुम करो। लाल, हरा, नीला खिसकाकर कोई भी रंग बनाओ। फिर रंग (पेंट) मोड चुनो और उलटा नियम देखो।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

प्रिज़्म इंद्रधनुष क्यों बनाता है?

काँच में हर रंग अलग मात्रा में धीमा होता है, इसलिए हर रंग अलग मात्रा में मुड़ता है। लाल सबसे कम और बैंगनी सबसे ज़्यादा मुड़ता है।

क्या लाल, पीला और नीला प्राथमिक रंग नहीं हैं?

वे चित्रकारों के पारंपरिक प्राथमिक रंग हैं। भौतिकी और प्रिंटर पेंट के लिए सियान, मैजेंटा, पीला और प्रकाश के लिए लाल, हरा, नीला लेते हैं, जिनसे रंगों की बड़ी रेंज बनती है।

स्क्रीन को सिर्फ़ तीन रंग क्यों चाहिए?

आँख में तीन ही तरह के शंकु हैं। तीन प्रकाश उन्हें किसी भी अनुपात में उत्तेजित कर सकते हैं, इसलिए दिमाग़ लगभग हर रंग देखता है।

पेंट मिलाने पर गहरा क्यों होता है और प्रकाश मिलाने पर चमकीला?

हर पेंट प्रकाश घटाता है, तो ज़्यादा पेंट ज़्यादा घटाते हैं। हर प्रकाश ऊर्जा जोड़ता है, तो ज़्यादा प्रकाश ज़्यादा जोड़ते हैं।

सेब लाल है, हरा क्यों नहीं?

वह लाल लौटाता है और बाक़ी रंग सोखता है, इसलिए सिर्फ़ लाल आँख तक पहुँचता है।

क्या स्लाइडर से कोई भी रंग बन सकता है?

बहुत से, पर हर दिखने वाला रंग नहीं। स्क्रीन जो रंग दिखा सकती है उस त्रिभुज को गैमट कहते हैं।

सफ़ेद प्रकाश और वर्णक्रम

धूप सफ़ेद दिखती है, पर वह रंगों का मेल है। प्रिज़्म हर रंग को अलग मात्रा में मोड़ता है, इसलिए रंग फैलकर वर्णक्रम बनाते हैं: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, जामुनी, बैंगनी। हर रंग की अपनी तरंगदैर्घ्य है: लाल सबसे लंबी (लगभग 700 nm), बैंगनी सबसे छोटी (लगभग 400 nm)।

प्रकाश की ऊर्जा

प्रकाश छोटे-छोटे पैकेटों में आता है जिन्हें फ़ोटॉन कहते हैं। फ़ोटॉन की ऊर्जा सिर्फ़ उसके रंग (आवृत्ति) पर निर्भर है: E = h × f, जहाँ h प्लांक स्थिरांक है। प्रकाश c = f × λ से चलता है (c = 3 × 108 m/s)। यानी छोटी तरंगदैर्घ्य = ज़्यादा आवृत्ति = ज़्यादा ऊर्जा।

आसान तरीक़ा: E (eV में) = 1240 ÷ λ (nm में)। लाल प्रकाश 700 nm: 1240 ÷ 700 = 1.77 eV। बैंगनी 400 nm: 1240 ÷ 400 = 3.1 eV। ज़्यादा तेज़ प्रकाश का मतलब ज़्यादा फ़ोटॉन है, हर फ़ोटॉन की ज़्यादा ऊर्जा नहीं।

योगात्मक मिश्रण: प्रकाश से रंग बनाना

जब रंगीन प्रकाश एक-दूसरे पर पड़ते हैं तो रंग जुड़ते हैं। प्रकाश के तीन प्राथमिक रंग हैं: लाल, हरा और नीला (RGB)।

स्क्रीन यही करती है। हर पिक्सल में छोटे लाल, हरे और नीले बिंदु होते हैं और हर बिंदु 0 से 255 तक सेट होता है। यानी 256 × 256 × 256 = 1,67,77,216 रंग।

व्यवकलनात्मक मिश्रण: पेंट, स्याही और फ़िल्टर

पेंट प्रकाश नहीं बनाता। वह उस पर पड़ने वाले सफ़ेद प्रकाश के कुछ रंग घटा देता (सोख लेता) है। इस मिश्रण के प्राथमिक रंग हैं सियान, मैजेंटा और पीला (CMY)। सियान लाल को सोखता है, मैजेंटा हरे को, पीला नीले को।

प्रिंटर असली काले के लिए काली स्याही (K) भी डालते हैं। इसे CMYK कहते हैं।

पेंट: पिगमेंट, विलायक और रेसिपी

पेंट के तीन हिस्से होते हैं। पिगमेंट रंगीन चूर्ण है जो रंग देता है और घुलता नहीं। बाइंडर (जैसे तेल या ऐक्रेलिक) पिगमेंट को दीवार पर थामता है। विलायक (पानी या थिनर) पेंट को इतना पतला करता है कि फैल सके, फिर उड़ जाता है।

पेंट की रेसिपी हिस्सों की सूची है। जैसे 2 हिस्से नीला + 1 हिस्सा पीला = हरा; सफ़ेद मिलाने से हल्का होता है। दुकान की मशीन एक बेस में कई रंगीन पिगमेंट ठीक-ठीक मात्रा में मिलाती है, ताकि वही शेड दोबारा बन सके।

वस्तुओं का रंग क्यों होता है

वस्तु का रंग वह प्रकाश है जो वह लौटाती है। लाल सेब लाल लौटाता है और बाक़ी सोखता है। सफ़ेद कमीज़ सारे रंग लौटाती है। काली कमीज़ लगभग सब सोखती है, इसलिए धूप में ज़्यादा गर्म लगती है। हरे प्रकाश में लाल सेब लगभग काला दिखता है, क्योंकि लौटाने के लिए लाल प्रकाश है ही नहीं।

आँख रंग कैसे देखती है

आँख के पीछे रेटिना में शलाका (rods; कम रोशनी में काम करती हैं, रंग नहीं देतीं) और शंकु (cones; तेज़ रोशनी में काम करते हैं, रंग देते हैं) होते हैं। शंकु तीन तरह के हैं: लाल-जैसे, हरे-जैसे और नीले-जैसे। दिमाग़ देखता है कि हर तरह का शंकु कितना उत्तेजित हुआ और रंग बता देता है। अगर कोई एक तरह का शंकु कम या ग़ायब हो तो वर्णांधता (colour blindness) होती है (आम: लाल-हरा)।

इसीलिए स्क्रीन के लिए तीन प्रकाश रंग काफ़ी हैं: वे तीनों शंकुओं को अलग-अलग मात्रा में उत्तेजित करते हैं।

रंग-नक्शा और गैमट

वैज्ञानिक इंसानी आँख के देखे सब रंगों को एक मुड़े हुए चपटे चार्ट पर दिखाते हैं, जिसे वर्णता आरेख (क्रोमैटिसिटी डायग्राम) कहते हैं। स्क्रीन के लाल, हरे, नीले बिंदु इस पर तीन बिंदु हैं; स्क्रीन जो भी रंग बना सकती है वह इन्हें जोड़ने वाले त्रिभुज के अंदर होता है। यह त्रिभुज स्क्रीन का गैमट है। बड़ा त्रिभुज यानी ज़्यादा चटख रंग। तीन बिंदुओं वाली कोई स्क्रीन सारे दिखने वाले रंग नहीं दिखा सकती।

करके देखो

3D में: आख़िरी चरण पर जाओ। सिर्फ़ लाल और हरे से पीला बनाओ। फिर पेंट मोड चुनो और देखो कि वही स्लाइडर क्या करते हैं।

घर पर: फ़ोन की स्क्रीन को पानी की एक बूँद से देखो। छोटे लाल, हरे, नीले बिंदु दिख सकते हैं। अँधेरे कमरे में हरी पत्ती पर लाल टॉर्च डालो; पत्ती किस रंग की लगती है?

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. लाल और हरे प्रकाश के मिलने से कौन-सा रंग बनता है? और सियान और पीले पेंट से?

लाल प्रकाश + हरा प्रकाश = पीला (प्रकाश जुड़ता है)। सियान पेंट + पीला पेंट = हरा (सियान लाल घटाता है, पीला नीला घटाता है, सिर्फ़ हरा बचता है)।

2. 500 nm तरंगदैर्घ्य के हरे प्रकाश की आवृत्ति निकालो।

f = c ÷ λ = 3 × 10⁸ ÷ (500 × 10⁻⁹) = 6 × 10¹⁴ Hz।

3. 620 nm तरंगदैर्घ्य के फ़ोटॉन की ऊर्जा eV में निकालो।

E = 1240 ÷ 620 = 2.0 eV।

4. किस फ़ोटॉन में ज़्यादा ऊर्जा है: लाल (700 nm) या नीला (450 nm)? कितनी?

लाल: 1240 ÷ 700 = 1.77 eV। नीला: 1240 ÷ 450 = 2.76 eV। नीले में लगभग 1.6 गुना ऊर्जा है (2.76 ÷ 1.77)।

5. एक पिक्सल (R, G, B) = (255, 255, 0) पर है। यह कौन-सा रंग है?

पूरा लाल + पूरा हरा + नीला नहीं = पीला।

6. लाल गुलाब पर सिर्फ़ नीला प्रकाश पड़ रहा है। वह किस रंग का दिखेगा?

लगभग काला। लाल गुलाब सिर्फ़ लाल लौटाता है। नीले प्रकाश में लाल है ही नहीं, इसलिए लगभग कुछ नहीं लौटता।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. प्रकाश के प्राथमिक रंग हैं:
2. सियान पेंट + पीला पेंट देता है:
3. किस रंग के प्रकाश के फ़ोटॉन में सबसे ज़्यादा ऊर्जा है?
4. आँख की कौन-सी कोशिकाएँ रंग दिखाती हैं?
5. स्क्रीन का गैमट है:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

योगात्मक और व्यवकलनात्मक रंग मिश्रण में क्या अंतर है?

योगात्मक में रंगीन प्रकाश जुड़ते हैं (RGB) और अंत में सफ़ेद बनता है। व्यवकलनात्मक में पेंट या फ़िल्टर प्रकाश सोखते हैं (CMY) और अंत में लगभग काला बनता है।

सेब लाल क्यों होता है?

वह लाल प्रकाश लौटाता है और सफ़ेद प्रकाश के बाक़ी रंग सोख लेता है। लाल प्रकाश आँख तक पहुँचता है।

क्या नीले प्रकाश में लाल से ज़्यादा ऊर्जा होती है?

हाँ। नीले की तरंगदैर्घ्य छोटी और आवृत्ति ज़्यादा है, इसलिए हर फ़ोटॉन में ज़्यादा ऊर्जा है (E = hf)।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

दक्षिण कोरिया중학교 2학년Light and waves
दक्षिण कोरिया고등학교 3학년ICT and new materials
फ्रांसPremièrePhysics-chemistry — seeing and showing objects
फ्रांसPremièrePhysics-chemistry: Energy
फ्रांसPremièreLab physical and chemical sciences (option)

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