Madame Lelica

det är svårt att avbilda en värld utan färger helt enkelt för att de är runt omkring oss. Har du någonsin undrat, men var kommer färger från? För att svara på denna fråga måste vi först förstå hur mänsklig färguppfattning fungerar och hur materia interagerar fysiskt med ljus.,

vad ger färg

vitt ljus är en blandning av alla färger, inklusive de som det mänskliga ögat inte kan se. När vi säger att något har färg, vad vi egentligen menar är att ljus av ett visst spektrum av våglängder reflekteras starkare än ljuset av andra våglängder. Hur materia beter sig i närvaro av ljus, följaktligen visas färgade för oss människor, beror på ett par viktiga faktorer., Först och främst-allt består av elektroner och atomer, men varje ämne har ett annat antal atomer och olika elektronkonfiguration. På så sätt, när ljuset träffar materia en eller flera av följande fenomen händer:

• reflektion och spridning. De flesta objekt reflekterar ljus, men vissa är mer reflekterande än andra, som metaller. Detta är direkt relaterat till antalet fria elektroner som enkelt kan passera från atom till atom., I stället för att absorbera energi från ljuset vibrerar de fria elektronerna och ljusenergin skickas ut ur materialet med samma frekvens som det ursprungliga ljuset som kommer in.
• absorption. När det inte finns någon reflektion (objektet är ogenomskinligt), är den inkommande ljuskällans frekvens densamma som eller mycket nära elektronernas vibrationsfrekvens i det givna materialet. Elektronerna absorberar sålunda det mesta av den inkommande energin, med liten eller ingen reflektion.

• överföring., Om den inkommande ljusenergin är mycket lägre eller mycket högre än den som krävs för elektronerna som innefattar ett objekt att vibrera, kommer ljuskällan att passera genom materialet oförändrat. Detta sätt materia kommer att se transparent för det mänskliga ögat, såsom i fallet med glas.
• brytning. Om energin hos det inkommande ljuset är detsamma som elektronernas vibrationsfrekvens i materialet, kan ljuset gå djupt in i materialet och orsaka små vibrationer i elektronerna., Vibrationerna överförs sedan från atom till atom, var och en vibrerar med samma frekvens som den inkommande ljuskällan. Detta gör att ljuset inuti materialet ser böjt ut. Exempel: ett halm i ett glas vatten.

ljus och materia

bild via Pantone.com

det mänskliga ögat och hjärnan översätter ljus till färg. Lätta receptorer i ögat sänder meddelanden till hjärnan, vilket ger den välbekanta känslan av färg., Näthinnan är täckt av miljontals ljuskänsliga celler, några formade som stavar och några som kottar, och det är dessa receptorer som bearbetar ljuset och skickar sedan denna information till den visuella cortexen. Stavar är mestadels koncentrerade runt näthinnans kant och överför mestadels svartvitt information. Cones överför de högre nivåerna av ljusintensitet som skapar känslan av färg och visuell skärpa. Dessa celler, som arbetar i kombination med anslutande nervceller, ger hjärnan tillräckligt med information för att tolka och namnge färger.,

Tänk på atomer som tegelstenar i en vägg (kemisk förening). Tänk dig att kasta en boll i väggen. Om väggen är jämn eller har skarpa hörn kan bollen hoppa tillbaka i olika riktningar. Men om väggen är fylld med hål kan bollen gå igenom väggen eller fastna i en av de knepiga hörnen. Samma med varje yta när ljuset träffar det. Ytan kan reflektera ljuset tillbaka; det kan absorbera ljus eller bara låta det passera (transparenta saker).,

denna analogi är långt ifrån perfekt men eftersom ljuset inte är som en boll. Till exempel är det ljus vi får se, kallat synligt ljus, bara en bråkdel av hela frekvensområdet. En molekyl kan absorbera fotoner från var som helst över hela det elektromagnetiska spektrumet, från radiovågor till röntgenstrålar, men det kommer bara att vara färgstarkt om det finns en skillnad i hur starkt det absorberar en synlig våglängd över en annan. Som det visar sig är detta ganska ovanligt eftersom de flesta molekyler absorberar ljus över det synliga spektrumet, i ultraviolett område., Så, eftersom elektroner i de flesta molekyler är bundna mycket tätt, är de flesta föreningar vita!

vissa ämnen har elektroner i rätt intervall av bindningsstyrka vilket gör dem lämpliga att använda som färgämnen. En av de första naturliga färgämnena är indigo, som vanligtvis används för att färga jeans. Den får sin färg från en uppsättning av tre dubbelbindningar i centrum (O=c, c=c, c=O)., Problemet med indigo och andra organiska färgämnen är att det bleknar bort i tid eftersom det absorberar energi istället för att reflektera det. Med tiden bryts obligationerna som ett resultat av skadan. Oorganiska färgämnen som ren järnoxid eller rost (ochre) är dock lätta och kan vara i tusentals år. Det är därför grottmålningar är fortfarande synliga idag!

som en slutsats har saker inte färg i sig — bara när ljus (energi) träffar dem kan vi se färger. Det är just därför din omgivning verkar gråaktig eller rent svart när du är i mörkret. Kom också ihåg att våra ögon bara kan se ett begränsat utbud av färger. Men hundar, katter, möss, råttor och kaniner har mycket dålig färgseende., Faktum är att de ser mestadels greys och några blues och yellows, medan bin och fjärilar kan se färger som vi inte kan se. Deras utbud av färgseende sträcker sig in i ultraviolett, och i själva verket, de kunde inte ha överlevt annars. Evolution ledde bin att anpassa ultraviolett syn eftersom blommor lämnar scatter ultravioletta mönster, vilket gör att insekterna enkelt kan identifiera mål och pollinera. Men medan människor inte kan se färger bortom vårt synliga spektrum, kan maskinerna vi bygger. Detta är vad spektrometrar är för.