Kolory

Dlaczego trawa jest zielona?

Mówiąc najkrócej: jest tak, ponieważ trawa odbija tylko tą część światła, którego długość fal odpowiada barwie zielonej, a inne barwy są "pochłaniane".

Na początek trochę teorii

Światło jest fragmentem promieniowania elektromagnetycznego, który jest widoczny dla oka ludzkiego. Zakres ten jest różny dla każdego człowieka (również zwierząt), ale generalnie przyjmuje się, że jest to przedział długości fal od 380 nm do 780 nm (lub jako częstotliwość: od 3,8 · 10¹⁴ Hz do 7,9 · 10¹⁴ Hz). Orientacyjny podział zakresów fal elektromagnetycznych przedstawia się następująco:

promieniowanie gamma - poniżej 10 pm
promieniowanie rentgenowskie - od 10 pm do 10 nm
nadfiolet - od 10 nm do 380 nm
światło widzialne - od 380 nm do 780 nm
podczerwień - od 780 nm do 1 mm
mikrofale - od 1 mm do 30 cm
fale radiowe - od 30 cm do 30 km
fale małej częstotliwości - powyżej 30 km

Zakresy długości fal dla poszczególnych kolorów są dość rozmyte, ale z grubsza dla podstawowych kolorów przyjąć można następujące wartości:

430 nm - fiotetowy
450 nm - niebieski
570 nm - zielony
590 nm - żółty
610 nm - pomarańczowy
680 nm - czerwony
760 nm - brązowy

A więc po kolei

Tak więc trawa jest zielona, ponieważ odbija tylko fale promieniowania elektromagnetycznego o długości ok. 570 nm. Analogicznie, jeśli coś jest niebieskie, to znaczy, że odbija fale o długości ok. 450 nm, czerwone - 680 nm itd. Przedmioty, które odbijają całe światło zazwyczaj są białe lub ogólnie: takiego koloru, jaki ma padające nań światło. Natomiast rzeczy czarne pochłaniają widzialny zakres promieniowania elektromagnetycznego. Dwa ostatnie stwierdzenia można łatwo sprawdzić w słoneczny dzień: wystawiając na działanie promieni słonecznych przedmioty ciemne i jasne, te pierwsze będą o wiele bardziej nagrzane. Z tego samego powodu w upalne dni warto założyć ubranie w jasnych kolorach. Innym sposobem na doświadczalne sprawdzenie tej teorii, jest zapalenie w ciemnym pokoju światła innego niż białe, np. czerwonego. Wszystkie przedmioty, które normalnie były białe staną się czerwone, rzeczy czarne pozostaną czarnymi, natomiast przedmioty innych kolorów będą miały zaburzone barwy.

Źródłem barw jest światło

Mamy zatem do czynienia z odbijaniem światła przez przedmioty białe, pochłanianiem przez czarne i selektywnym odbijaniem przez pozostałe barwy, przy czym kolory należałoby raczej postrzegać jako pewną własność substancji, którą jest pokryty jakiś przedmiot, niż jako kolor na stałe przypisany do niego. Jeśli słońce przez kilka tygodni świeciłoby np. w kolorze niebieskim, to nasze przyzwyczajenie do barw powszechnie znanych rzeczy (trawa, mleko, pomarańcze, itp.) również musiałoby ulec zmianie. Ważnym wnioskiem jest też fakt, że aby w ogóle mówić o widzeniu kolorów, potrzebne jest ich "źródło", czyli światło. Rozróżnianie barw w nocy bądź w ciemnym pomieszczeniu jest trudne lub wręcz niemożliwe.

A dlaczego niebo jest niebieskie?

Odpowiedź na to pytanie jest już nieco trudniejsza. Ogólnie rzecz biorąc dzieje się tak z powodu rozpraszania (czyli niejako odbijania) światła słonecznego w atmosferze ziemi. Zjawisko to nosi nazwę rozpraszania Rayleigha i charakteryzuje się tym, że największemu rozproszeniu ulegają kolory o najmniejszej długości fali. Ilość rozproszonych fal jest odwrotnie proporcjonalna do czwartej potęgi ich długości, a więc najwięcej rozproszonego światła ma kolor fioletowy i niebieski. Nie bo jednak nie ma barwy fioletowej. Spowodowane jest to tym, że fale odpowiadające kolorowi fioletowemu zajmują niewielki przedział widzialnych fal elektromagnetycznych. Oczywiście rozproszeniu w atmosferze ulega tylko pewna ilość fal przechodzących przez atmosferę. W przeciwnym razie całe światło docierające do nas ze Słońca miałoby barwę niebieską.

Literatura: „Tablice fizyczno-astronomiczne” praca zbiorowa pod redakcją Witolda Mizerskiego