Madame Lelica

Es ist schwer zu Bild, wie eine Welt ohne Farben, nur weil Sie sind alle um uns herum. Haben Sie sich jemals gefragt, woher Farben kommen? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zunächst verstehen, wie die menschliche Farbwahrnehmung funktioniert und wie Materie physisch mit Licht interagiert.,

Was gibt Farbe

Weißes Licht ist eine Mischung aus allen Farben, einschließlich derer, die das menschliche Auge nicht sehen kann. Wenn wir sagen, dass etwas Farbe hat, meinen wir eigentlich, dass Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs stärker reflektiert wird als das Licht anderer Wellenlängen. Wie sich Materie in Gegenwart von Licht verhält, das uns Menschen folglich farbig erscheint, hängt von einigen Hauptfaktoren ab., Zuallererst-alles besteht aus Elektronen und Atomen, aber jede Substanz hat eine andere Anzahl von Atomen und eine andere Elektronenkonfiguration. Auf diese Weise passiert, wenn Licht auf Materie trifft, eines oder mehrere der folgenden Phänomene:

• Reflexion und Streuung. Die meisten Objekte reflektieren Licht, aber einige sind reflektierender als andere, wie Metalle. Dies hängt direkt mit der Anzahl der freien Elektronen zusammen, die problemlos von Atom zu Atom gelangen können., Anstatt Energie aus dem Licht zu absorbieren, vibrieren die freien Elektronen und die Lichtenergie wird mit der gleichen Frequenz wie das ursprüngliche Licht aus dem Material gesendet.
• absorption. Wenn es keine Reflexion gibt (das Objekt ist undurchsichtig), dann ist die einfallende Lichtquellenfrequenz die gleiche wie oder sehr nahe an der Schwingungsfrequenz der Elektronen in dem gegebenen Material. Die Elektronen absorbieren somit den größten Teil der einfallenden Energie mit wenig oder keiner Reflexion.

• übertragung., Wenn die einfallende Lichtenergie viel niedriger oder viel höher ist als die, die erforderlich ist, damit die Elektronen, die ein Objekt umfassen, vibrieren können, dann wird die Lichtquelle unverändert durch das Material hindurchgehen. Auf diese Weise sieht Materie für das menschliche Auge transparent aus, wie im Fall von Glas.
• Brechung. Wenn die Energie des einfallenden Lichts der Schwingungsfrequenz der Elektronen im Material entspricht, kann Licht tief in das Material eindringen und verursacht kleine Schwingungen in den Elektronen., Die Schwingungen werden dann von Atom zu Atom weitergegeben, wobei jede mit der gleichen Frequenz wie die einfallende Lichtquelle vibriert. Dies lässt das Licht im Inneren des Materials gebogen aussehen. Beispiel: ein Strohhalm in einem Glas Wasser.

Licht und Materie

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Menschliches Auge und Gehirn übersetzen Licht in Farbe. Lichtrezeptoren im Auge übertragen Botschaften an das Gehirn und erzeugen das vertraute Farbempfinden., Die Netzhaut ist von Millionen lichtempfindlicher Zellen bedeckt, von denen einige wie Stäbchen und andere wie Zapfen geformt sind, und es sind diese Rezeptoren, die das Licht verarbeiten und diese Informationen dann an den visuellen Kortex senden. Stäbchen sind meist um den Rand der Netzhaut konzentriert und übertragen meist Schwarz-Weiß-Informationen. Kegel übertragen die höhere Lichtintensität, die das Gefühl von Farbe und Sehschärfe erzeugt. Diese Zellen, die in Kombination mit der Verbindung von Nervenzellen arbeiten, geben dem Gehirn genügend Informationen, um Farben zu interpretieren und zu benennen.,

Denken Sie an Atomen wie Ziegel in einer Wand (Chemische Verbindung). Stellen Sie sich vor, Sie werfen einen Ball in die Wand. Wenn die Wand glatt ist oder scharfe Ecken hat, kann der Ball in verschiedene Richtungen zurückspringen. Wenn die Wand jedoch mit Löchern gefüllt ist, kann der Ball durch die Wand gehen oder in einer der kniffligen Ecken stecken bleiben. Gleiches gilt für jede Oberfläche, wenn Licht auf sie trifft. Die Oberfläche kann das Licht zurück reflektieren; es kann Licht absorbieren oder einfach durchlassen (transparente Dinge).,

Diese Analogie ist jedoch alles andere als perfekt, da Licht nicht wie ein Ball ist. Zum Beispiel ist das Licht, das wir sehen, sichtbares Licht genannt, nur ein Bruchteil des gesamten Frequenzbereichs. Ein Molekül kann Photonen von überall über das gesamte elektromagnetische Spektrum absorbieren, von Radiowellen bis hin zu Röntgenstrahlen, aber es wird nur dann absorbiert, wenn es einen Unterschied darin gibt, wie stark es eine sichtbare Wellenlänge über eine andere absorbiert. Wie sich herausstellt, ist dies ziemlich ungewöhnlich, da die meisten Moleküle Licht über dem sichtbaren Spektrum im ultravioletten Bereich absorbieren., Da Elektronen in den meisten Molekülen sehr eng gebunden sind, sind die meisten Verbindungen weiß!

Einige Substanzen haben Elektronen im richtigen Bereich der Bindungsfestigkeit, wodurch sie als Farbstoffe geeignet sind. Einer der ersten natürlichen Farbstoffe ist Indigo, das üblicherweise zum Färben von Jeans verwendet wird. Es leitet seine Farbe von einem Satz von drei Doppelbindungen in seinem Zentrum ab (O=C, C=C, C=O)., Das Problem mit Indigo und anderen organischen Farbstoffen ist, dass es mit der Zeit verblasst, weil es Energie absorbiert, anstatt es zu reflektieren. Mit der Zeit brechen Anleihen infolge des Schadens. Anorganische Farbstoffe wie reines Eisenoxid oder Rost (Ocker) sind jedoch lichtecht und können Tausende von Jahren halten. Deshalb sind Höhlenmalereien auch heute noch sichtbar!

Zum Schluss haben die Dinge keine Farbe für sich — nur wenn Licht (Energie) auf sie trifft, können wir Farben sehen. Genau deshalb erscheint Ihre Umgebung im Dunkeln grau oder geradezu schwarz. Denken Sie auch daran, dass unsere Augen nur eine begrenzte Farbpalette sehen können. Aber Hunde, Katzen, Mäuse, Ratten und Kaninchen haben ein sehr schlechtes Farbsehen., Tatsächlich sehen sie hauptsächlich Grau und einige Blau – und Gelbtöne, während Bienen und Schmetterlinge Farben sehen können, die wir nicht sehen können. Ihr Farbspektrum reicht bis ins Ultraviolett, und tatsächlich hätten sie sonst nicht überleben können. Evolution führte Bienen UV-Vision anzupassen, weil Blumen streuen UV-Muster verlassen, so dass die Insekten leicht Ziele zu identifizieren und zu bestäuben. Aber während Menschen Farben nicht über unser sichtbares Spektrum hinaus sehen können,können die Maschinen, die wir bauen. Dafür sind Spektrometer da.