Het is moeilijk om een wereld zonder kleuren voor te stellen simpelweg omdat ze overal om ons heen zijn. Heb je je wel eens afgevraagd waar Kleuren vandaan komen? Om deze vraag te beantwoorden, moeten we eerst begrijpen hoe de menselijke kleurwaarneming werkt en hoe materie fysiek in wisselwerking staat met licht.,
wat geeft kleur
wit licht is een mengsel van alle kleuren, inclusief die welke het menselijk oog niet kan zien. Als we zeggen dat iets kleur heeft, bedoelen we eigenlijk dat licht van een bepaald golflengtebereik sterker wordt gereflecteerd dan het licht van andere golflengten. Hoe materie zich gedraagt in de aanwezigheid van licht, en dus voor ons mensen gekleurd lijkt, hangt af van een paar belangrijke factoren., Allereerst-alles bestaat uit elektronen en atomen, maar elke stof heeft een ander aantal atomen en een andere elektronenconfiguratie. Op deze manier gebeurt wanneer licht materie raakt een of meer van de volgende verschijnselen:
- reflectie en verstrooiing. De meeste objecten reflecteren licht, maar sommige reflecteren meer dan andere, zoals metalen. Dit is direct gerelateerd aan het aantal vrije elektronen die gemakkelijk van atoom naar atoom kunnen overgaan., In plaats van energie uit het licht te absorberen, trillen de vrije elektronen en wordt de lichtenergie uit het materiaal gestuurd met dezelfde frequentie als het oorspronkelijke licht dat binnenkomt.
- absorptie. Als er geen reflectie is (het object is ondoorzichtig), dan is de inkomende lichtbronfrequentie hetzelfde als, of heel dicht bij, de trillingsfrequentie van de elektronen in het gegeven materiaal. De elektronen absorberen dus het grootste deel van de binnenkomende energie, met weinig of geen reflectie.
- transmissie., Als de binnenkomende lichtenergie veel lager of veel hoger is dan die nodig is voor de elektronen die een voorwerp vormen om te trillen, dan zal de lichtbron onveranderd door het materiaal gaan. Op deze manier ziet materie er transparant uit voor het menselijk oog, zoals in het geval van glas.
- refractie. Als de energie van het binnenkomende licht dezelfde is als de trillingsfrequentie van de elektronen in het materiaal, kan licht diep in het materiaal gaan en kleine trillingen in de elektronen veroorzaken., De trillingen worden dan doorgegeven van atoom tot atoom, elk trillen met dezelfde frequentie als de inkomende lichtbron. Hierdoor ziet het licht in het materiaal er gebogen uit. Voorbeeld: een rietje in een glas water.
licht en materie
afbeelding via Pantone.com
het menselijk oog en de hersenen vertalen licht naar kleur. Lichtreceptoren in het oog zenden berichten naar de hersenen, waardoor het bekende gevoel van kleur ontstaat., Het netvlies is bedekt met miljoenen lichtgevoelige cellen, sommige in de vorm van staafjes en andere kegels.het zijn deze receptoren die het licht verwerken en deze informatie naar de visuele cortex sturen. Staven zijn meestal geconcentreerd rond de rand van het netvlies en verzenden meestal zwart-wit informatie. Kegels zenden de hogere niveaus van lichtintensiteit die de sensatie van kleur en visuele scherpte creëren. Deze cellen, die in combinatie met verbindende zenuwcellen werken, geven de hersenen voldoende informatie om kleuren te interpreteren en te benoemen.,
denk aan atomen zoals stenen in een wand (chemische verbinding). Stel je voor dat je een bal tegen de muur gooit. Als de muur glad is of scherpe hoeken heeft, kan de bal terug in verschillende richtingen springen. Echter, als de muur is gevuld met gaten, de bal kan gaan door de muur of vast komen te zitten in een van de lastige hoeken, respectievelijk. Hetzelfde met elk oppervlak als het licht erop valt. Het oppervlak kan het licht terug reflecteren; het kan licht absorberen of gewoon doorlaten (transparante dingen).,
deze analogie is echter verre van perfect omdat licht niet als een bal is. Bijvoorbeeld, het licht dat we te zien krijgen, genaamd zichtbaar licht, is slechts een fractie van het volledige bereik van frequenties. Een molecuul kan fotonen absorberen van overal in het hele elektromagnetische spectrum, van radiogolven tot röntgenstralen, maar het zal alleen kleurrijk zijn als er een verschil is in hoe sterk het de ene zichtbare golflengte absorbeert boven de andere. Het blijkt dat dit vrij ongewoon is omdat de meeste moleculen licht absorberen boven het zichtbare spectrum, in het ultraviolette gebied., Omdat elektronen in de meeste moleculen erg strak gebonden zijn, zijn de meeste verbindingen Wit!
sommige stoffen hebben elektronen met de juiste bindingssterkte, waardoor ze geschikt zijn om als kleurstoffen te worden gebruikt. Een van de eerste natuurlijke kleurstoffen is indigo, vaak gebruikt om jeans te kleuren. Het ontleent zijn kleur aan een verzameling van drie dubbele bindingen in het midden (O=C, C=C, C=O)., Het probleem met indigo en andere organische kleurstoffen is dat het in de tijd verdwijnt omdat het energie absorbeert, in plaats van het te reflecteren. Na verloop van tijd breken de banden als gevolg van de schade. Anorganische kleurstoffen zoals zuiver ijzeroxide of roest (oker) zijn echter lichtecht en kunnen duizenden jaren meegaan. Daarom zijn grotschilderingen nog steeds zichtbaar!
als conclusie, dingen hebben geen kleur op zichzelf — alleen wanneer licht (energie) hen raakt, kunnen we kleuren zien. Dit is precies de reden waarom je omgeving er grijzig of ronduit zwart uitziet als je in het donker bent. Vergeet ook niet dat onze ogen slechts een beperkt aantal kleuren kunnen zien. Maar honden, katten, muizen, ratten en konijnen hebben een zeer slecht kleurzicht., In feite zien ze vooral grijzen en wat blauw en geel, terwijl bijen en vlinders kleuren kunnen zien die wij niet kunnen zien. Hun kleurenbereik strekt zich uit tot in het ultraviolet, en anders hadden ze het niet kunnen overleven. Evolutie bracht bijen ertoe om ultraviolet zicht aan te passen omdat bloemen ultraviolet patronen laten verstrooien, waardoor de insecten gemakkelijk doelwitten kunnen identificeren en bestuiven. Maar terwijl mensen geen kleuren kunnen zien buiten ons zichtbare spectrum, kunnen de machines die we bouwen dat wel. Hier zijn spectrometers voor.