десно|300px|мини|Бојата е важен дел од човековото изразување.
Боја — видна восприемателна способност на луѓето спрема категориите наречени црвено, жолто, сино и други. Бојата е резултат на интеракцијата на светлинскиот спектар со светлоприемници (фоторецептори) во окото. Категориите на боите и физичките спецификации на бојата исто така се поврзани со предметите, материјалите, изворите на светлина и така натаму, пред сè од аспект на нивните физички својства како што се впивањето, одбивањето или зрачењето на светлината.
Само дел од електромагнетниот спектар е видлив за човековото око (во интервалот од 380 до 740 nm, приближно речено) е одговорен за перцепцијата на боите. Со оглед на тоа што восприемањето на бојата доаѓа од различните видови на конусни клетки во мрежницата одговорни за детекција на зрачење до различни делови во спектарот, боите можат да се дефинираат и измерат по степенот со кој тие ги стимулираат овие клетки. Овие физички или психолошки квантификации на бојата, покрај сѐ не целосно ни го објаснуваат психофизичкото восприемање на бојата.
Науката за боите понекогаш се нарекува хроматика. Таа се занимава со восприемањето на бојата од страна на човечкото око и мозокот, потеклото на бојата, бојата во уметноста и физиката на електромагнетното зрачење во видливиот ранг (што всушност е терминот кои го употребуваме за оваа појава, светлина).
Општи одлики
Слично како и сетилата за мирис и вкус, така и бојата ни овозможува да го разбереме светот околу нас. Разликувањето на боите му помага на човекот, не само да опстане во овој свет, туку и да ја цени уметноста како начин на неговото изразување.
Кон крајот на XIX и почетокот на XX век, голем број на истакнати научници и уметници ги истражувале “основните“ работи и ја групирале човековата когнитивна способност во компоненти, како “боја” и “облик”, на начин, многу сличен на оној со кој мозокот ја обработува добиената информација од окото. Мозокот постојано добива информации од она што ние го гледаме, притоа прочистувајќи го најважниот дел од случката или ситуацијата, за полесно да се сфати настанот.
Разликувањето на боите е сложен процес, многу посложен отколку само препознавање на брановите должини од електромагнетниот спектар кој окото може да го регистрира. Таа претставува многу повеќе од обична одлика на објектите и нејзината употреба во секојдневниот говор е целосно спротивна од нејзината вистинска функција. Поврзаноста на поимот боја со обоеноста на објектите во нашиот секојдневен говор, во смисла на изјавата од типот “ овој објект е црвен ”, е во целосна контрадикција и наведува на потполно погрешен заклучок, бидејќи, непобитно е дека бојата која нашиот визуелен систем ја регистрира постои само во нашиот мозок. Како пример се разгледува сфаќањето на обоеноста на бананата од страна на нашиот мозок. За него бананата изгледа жолта кога е набљудувана под дневна светлина, жолта е и кога се набљудува под светлина од пламен од свеќа, како и под флуоресцентна светлина. Во сите овие случаи, светлата кои го осветлуваат објектот се значително различни едни од други. Дури и во случај кога објектот (бананата) оддава различни композиции од бранови должини, во различни ситуации, мозокот се обидува да го утврди битието на објектот. Од ова може да се извлече заклучок дека бананата ја одбива жолтата светлина, иако во исто време до нашиот восприемателен систем стигнале и други бои, зависно од светлосниот извор.
Бојата претставува способност на нашиот мозок за толкување на особините на објектите и таа е единствена само кај луѓето и кај некои поразвиени цицачи. Ова толкување помага во стекнување на знаење за одликите на површината. За полесно сфаќање на бојата, нашата потсвест ги анализира добиените информации од светлосните приемници кои се сместени во мрежницата. Денес се вршат голем број на експерименти преку кои се врши утврдување на начинот со кој нервните клетки во мозокот помагаат во препознавањето и разликувањето на боите.
По долгогодишни истражувања утврдено е дека восприемањето на бојата се јавува како резултат на физичките особини на светлината, околината која не опкружува, физиолошката реакција на мрежницата во окото на упадната светлина во неа, како и од преносот на регистрираните податоци и нивна обработка во мозокот.
Може да се каже дека бојата претставува спореден производ на електромагнетниот спектар. Има способност да се одбива, впива и на тој начин стигнува до визуелниот систем кај човекот. Исто така претставува и одличен дизајнерски елемент.
Светот е полн со светлина. Видливиот дел од спектарот е составен од седум оддавни групи со различна бранова должина. Тоа се боите од виножитото: црвена, портокалова, жолта, зелена, сина, темносина (индиго) и виолетова. Боите кои се сродни со црвената се со поголема бранова должина, оние со зелената се со средна, а синкастите објекти имаат покуси бранова должина.
Кога видливата светлина стигнува до објектот, дел од нејзините бранови се рефлектираат, а останатиот дел се апсорбира, зависно од особините на материјалот. Рефлектираните бранови должини се регистрираат од страна на нашето око и обработени од мозокот ја дефинираат бојата на објектот.
Распознавањето на боите е една од најважните функции од човековиот живот. Светлината која окото ја препознава е само мал дел бранови должини од целокупниот електромагнетен спектар. Секоја различна боја има своја различна бранова должина. Затоа се вели дека бојата е еден вид на восприемателна појава, која зависи, како од самиот набљудувач, така и од условите во кои истата се разгледува.
Физика на бојата
400px|frame|right|Континуален оптички спектар +Боите на видливиот светлосен спектарбоја интервал на брановата должина интервал на честотатацрвена~ 700–630 nm~ 430–480 THzпортокалова~ 630–590 nm~ 480–510 THzжолта~ 590–560 nm~ 510–540 THzзелена~ 560–490 nm~ 540–610 THzсина~ 490–450 nm~ 610–670 THzвиолетова~ 450–400 nm~ 670–750 THz +Боја, бранова должина, честота и енергија на светлинатаБоја/nm/1014 Hz/104 cm−1/eV/kJ mol−1инфрацрвена>1000<3,00<1,00<1,24<120црвена7004,281,431,77171портокалова6204,841,612,00193жолта5805,171,722,14206зелена5305,661,892,34226сина4706,382,132,64254виолетова4207,142,382,95285блиска ултравиолетова30010,03,334,15400далечна ултравиолетова<200>15,0>5,00>6,20>598
Долги време се водела дебата помеѓу научниците во врска со прашањето “дали светлината е бран или честичка?”.
Голем број на славни и истакнати физичари зазеле одредена страна во дискусијата, овозможувајќи увид во изобилието од докази за своите тврдења. Вистината е дека светлината се однесува и како бран и како честичка. Таа се рефлектира исто како и брановите, може да интерферира исто како и брановите - односно се покорува на истите физички закони како и брановите.
Славниот научник Исак Њутн во 1672 година открил дека светлината се разделува во многу бои откако ќе биде пропуштена низ призма. Оваа појава и способност на светлината тој почнал да ја користи за вршење на експерименти преку кои ја анализирал и добил поголеми познавања за нејзините особини. Боите добиени на овој начин имаат прецизен спектрален распоред, кој никогаш не се менува, почнувајќи од црвена, па портокалова, жолта, зелена, сина и виолетова. Секоја од овие бои има единствена сигнатура која го одредува нејзиното место во спектарот. Оваа одлика е, всушност нејзината светлосна бранова должина, која е различна за секоја боја.
Нешто помалку од еден век по откритијата на Њутн, Максвел покажал дека светлината претставува електромагнетна зрачење. Денес видливата светлина претставува дел од електромагнетниот спектар кој е составен од: гама и рендгенските зраци, УВ зрачење, видлив дел од спектарот (за човековото око), инфрацрвени зраци, микробранови и радиобранови.
Видлив спектар
Видливиот (понекогаш оптички) дел од спектарот претставува дел од целокупното електромагнетно зрачење кое човековото око е способно да го регистрира. Не постои прецизна граница во одредувањето на видливото подрачје. Просечното човечко око реагира на бранови должини во интервалот од околу 400 до 500 nm и покрај тоа што некои луѓе забележуваат бранови во опсег од 380 до 740 nm. Обично, најголемата осетливост восприемателниот систем ја има на околу 555 nm, во зелената област.
Видливата светлина, заедно со дел од електромагнетното зрачење, кое минува низ Земјината атомсфера (кое не се одбива од неа) паѓа на површината на Земјата. Човековата реакција на бојата е дефинирана преку субјективни тестирања, но електромагнетниот спектар и неговите компоненти се одредени преку обемни и прецизни физички експерименти и истражувања.
Восприемателните системи кај другите видови се поразлични од оние на човекот и се способни за регистрирање на пообемен интервал од бранови должини. Така на пр. голем број на инсекти се способни да ја регистрираат и УВ светлина, преку која го наоѓаат нектарот од цвеќината. Од таа причина растенијата кои се зависни од опрашувањето го должат нивниот опстанок во поголема мера на УВ зраците, отколку на нивнииот обоен изглед. Видливиот спектар зафаќа многу мал дел од целокупното зрачење. Светлината која се оддава од сонцето го опфаќа видливото подрачје и се проширува, преку црвената боја, во инфрацрвено зрачење (кое окото на човекот не е во состојба да го регистрира) и преку виолетовата, во УВ зрачење (исто така невидливо за нашето око), со најсилен интензитет во жолтата боја.
Од сето ова може да се заклучи дека видливата светлина е интервал од бранови кои се во состав на електромагнетниот спектар и кои човековото око е во состојба да ги регистрира. И покрај постоењето на подолги и пократки бранови од претходно споменатите, сепак нашиот восприемателен систем не ги забележува.
Електромагнетен спектар
Шкотскиот физичар Џејмс К. Максвел (1831 - 1879) докажал дека при заедничко делување на електричните и магнетните полиња настанува прогресивен бран, кој Максвел го нарекол електромагнетен бран или електромагнетно зрачење. Светлината е еден вид на електромагнетно зрачење. Овој научник докажал дека променливото електрично поле формира магнетно поле, но поставил и обратна теорија, т. е. дека променливото магнетно, учествува во формирањето на електрично поле, бидејќи најголем дел од процесите во природата се балансирани. Испитувањата на Фарадеј и Херц помогнале во докажувањето на оваа теорија.
Обојување на објектите right|thumb|250px|Горниот и долниот диск имаат потполно иста боја, и се наоѓаат во идентично сива околина, врз основа на разликата на контекстот и човековото восприемање квадратите различно ја одбиваат светлината, и сето тоа влијае врз интерпретацијата на бојата.
Обојувањето на објектот зависи, како од неговите и физичките особини на светлосниот спектар, така и од восприемателната способност на набљудувачот.
Од физички аспект, површината врз која паѓа светлината може истата да ја впива или одбива, што зависи од спектарот на упадната и на одбиената светлина, како и од изворот на светлина и од аголот на набљудување. Како и да е, восприемањето на објектот не зависи само од одбиениот спектар, туку и од множество на други зависности, како што е на пр. тенденцијата на бојата да биде постојана, или релативно независна од светлосниот спектар, аголот на набљудување и др. Овој ефект е познат како постојаност на обојувањето (color constancy).
Од горенаведеното, од физичките особини на подлогата и бојата можат да се изведат некои заклучоци, со претходно занемарување на восприемателните ефекти:
Светлината која паѓа на непрозирна површина, или се одбива спекуларно (ефект на огледало), се растура со дифузно распространување, се впива или настанува комбинација од претходно споменатите ефекти; Непрозирните површини кои не ја одбиваат светлината спекуларно (имаат груби, нерамни површини), обоени се во зависност од тоа кои бранови должини повеќе ги растураат, а додека светлината која не се одбива, се впива. Доколку објектот ја одбива целата светлина, тогаш има бела боја, а доколку ја впива цела светлина, во тој случај има црна боја;