Что определяет цвет — длина волны или частота?

Цвет определяется глазом и только косвенно из физических свойств, таких как длина волны и частота. Поскольку это взаимодействие происходит в среде с фиксированным показателем преломления (стекловидное тело вашего глаза), соотношение частоты и длины волны внутри вашего глаза является фиксированным.

Вне вашего глаза частота остается постоянной, а длина волны меняется в зависимости от среды, поэтому я бы сказал, что частота имеет большее значение. Это объясняет, почему цвет объектов не меняется, когда мы смотрим на них под (прозрачной) водой ($n=1.33$) или в воздухе ($n=1$).

Почти для всех детекторов фактически обнаруживается энергия фотона, которая является атрибутом, который обнаруживается, и энергия не изменяется преломляющей средой. Таким образом, "цвет" не меняется в зависимости от среды...

Как сказал Франк, на самом деле цвет определяет энергия . Причина в том, что цвет — это психологический феномен, который мозг конструирует на основе сигналов, которые он получает от колбочек на сетчатке глаза. Эти сигналы, в свою очередь, генерируются, когда фотоны взаимодействуют с белками, называемыми фотопсинами . Белки имеют разные энергетические уровни, соответствующие разным конфигурациям, и когда фотон взаимодействует с фотопсином, именно энергия фотона определяет, какой переход между энергетическими уровнями происходит, и, таким образом, мощность электрического сигнала передается в мозг.

Примечание: я опубликовал довольно подробный, но недооцененный (по крайней мере, я так думал) ответ на очень похожий вопрос на Reddit несколько дней назад. Я мог бы отредактировать его здесь, если вы найдете это полезным.

Эксперименты по преломлению показывают, что именно частота определяет цвет. Когда пучок света пересекает границу между двумя средами, коэффициент преломления которых равен$(n_1,n_2)$, его скорость меняется$(v_1=\frac{c}{n_1}; v_2=\frac{c}{n_2})$, его частота не меняется, поскольку она фиксируется излучателем, поэтому изменяется его длина волны:$\lambda_1=\frac{v_1}{f};\lambda_2=\frac{v_2}{f}$. Итак, это экспериментальный факт, что преломление не влияет на цвет, поэтому можно сделать вывод, что цвет зависит от частоты.

Вот мое дополнение. Во многих приведенных выше ответах используется ошибочный аргумент о том, что частота является определяющей величиной, на том основании, что один и тот же объект, рассматриваемый в разных средах, кажется одного цвета.

Это бессмысленно, так как свет должен пройти через стекловидное тело (с показателем преломления 1,33) непосредственно перед попаданием на сетчатку. Таким образом, свет данной частоты также достигнет сетчатки с точно такой же длиной волны, через какую бы среду он ни прошел, чтобы попасть туда.

Нет: ответ должен основываться на физиологии рецепторов. Однако я предлагаю один очевидный эксперимент в пользу частоты, а не длины волны. Во время витрэктомии стекловидное тело временно замещается другими веществами, часто воздухом или другими газами с совершенно другим показателем преломления. Ни в одной из немногих статей, которые я читал, часто для пользы пациента (например , здесь ), не упоминаются резкие изменения в восприятии цвета как один из временных побочных эффектов.

Поэтому я делаю вывод, что, поскольку частота света неизменна, но его длина волны при попадании на сетчатку может измениться на 30%, именно частота определяет восприятие цвета.

TL;DR: частота световой волны не меняется от среды к среде, в то время как скорость света (и, следовательно, длина волны) меняется. Зная частоту электромагнитной волны, вы знаете ее цвет в любой среде.

Опираясь на предыдущие ответы, факты таковы: цвет определяется энергией электромагнитной волны, которая достигает вашего глазного яблока. Энергия определяется как$E = hf$, куда$h$постоянная Планка и$f$это частота света.

Таким образом, цвет электромагнитной волны определяется ее частотой. Другими словами, измерения частоты электромагнитной волны достаточно для определения цвета света или типа электромагнитной волны. Это противоположно измерению длины волны, при котором знание показателя преломления среды, в которой была измерена длина волны, должно определить, какого цвета света или типа электромагнитной волны является электромагнитная волна.

Примечание: хотя$f$может быть определено$v/l$, куда$v$- скорость ЭМ волны в среде и$l$- длина волны в среде, при смене среды единственной константой является частота волны.

Пример того, почему частота является определяющим фактором: когда вы бросаете красный кирпич в бассейн, длина волны электромагнитной волны, несущей цвет объекта, меняется. Если бы вы измеряли длину волны, несущей цвет кирпича, эта информация была бы бесполезной или вводила в заблуждение при определении цвета кирпича, если бы вы не знали показатель преломления (скорость электромагнитных волн в) среде, в которой вы измеряли. С другой стороны, измерения частоты электромагнитной волны, несущей цвет кирпича в любом месте, было бы достаточно для определения того, что цвет кирпича красный, поскольку он не меняется независимо от того, в какой среде находится электромагнитная волна.

Из этого мы можем сделать вывод, что цвет, который мы видим, зависит от частоты электромагнитной волны. (Волна просто имеет определенную длину волны на той скорости электромагнитной волны, которая определяется средой, в которой находится волна.)

На самом деле во всех этих ответах не хватает чего-то важного. Цвет определяется реакцией человеческого глаза, а не энергией или частотой. Чтобы получить полный диапазон («гамму») цветов, мне нужно сочетание красного, зеленого и синего света (отсюда и RGB-дисплеи), и все основные цвета сами по себе могут иметь разные частоты. То есть одна система RGB может иметь одну частоту для красного, в то время как другая имеет несколько другую частоту для красного, единственное жесткое и быстрое требование состоит в том, чтобы обе они выбирали эту частоту где-то в красном диапазоне. Но на выбор влияет гамма.

Теперь я сказал «человеческий глаз», но, конечно, и другие животные тоже видят цвета. Пчелы видят цвета в ультрафиолете. Но, конечно, мы понятия не имеем, как им кажутся ультрафиолетовые цвета, только то, что они их видят и могут различать их оттенки.

В Википедии есть много хорошей дополнительной информации об этом, но она разбросана по нескольким статьям. Вероятно , http://en.wikipedia.org/wiki/Color_theory#Color_abstractions — лучшая отправная точка. Что-то гораздо более подробное и техническое, см. в отличном FAQ Poynton по цвету на http://www.poynton.com/ColorFAQ.html .

Свет проходит через ваше глазное яблоко (намного больше, чем длина волны видимого света в нанометровом масштабе), прежде чем попасть на сетчатку.

Где$\lambda$длина волны,$f$это частота,$v$это скорость света,$c$скорость света в вакууме и$n$это показатель преломления. Поскольку оба$c$а также$n$являются константами , существует фиксированная частота для любой заданной длины волны. Энергия падающего фотона также фиксирована согласно уравнению Планка:$E=hf$куда$E$это энергия и$h$есть постоянная Планка.

В этом случае измерение$E$,$\lambda$или же$f$является измерением всех трех.

Я думаю, что это длина волны. Но тогда длина волны и частота связаны. Более длинные волны имеют меньшую частоту и наоборот.

Как предполагается, цвет - это конструкция человека (или животного), не имеющая особого значения для световой волны (ЭМ-излучения).

На мой взгляд, и то, и другое, потому что частота определяет основную категорию электромагнитного излучения, такую ​​как: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение и т. д. Внутри каждой категории вы можете получить доступ к точному диапазону длин волн. Таким образом, цвета — это все комбинации частот в диапазоне 428 ТГц — 749 ТГц и длины волны в диапазоне 700—400 нм.

Частота света и длина волны обратно пропорциональны постоянной скорости света (постоянной в вакууме). Оба описывают в основном один и тот же цвет в спектре, когда свет проходит через среду с показателем преломления, его скорость изменяется и влияет на отношение частоты к длине волны. Что действительно имеет значение, так это энергия, переносимая светом, когда он попадает на сетчатку глаза и его светочувствительные нервные клетки. Эти клетки стимулируются с определенной силой, и это создает стимул, который распространяется в мозг для интерпретации цветовой схемы. Дальнейшая интерпретация отношения длины волны к частоте должна будет включать специальную теорию относительности, в которой наблюдатель находится со светом извне, и/или квантовую интерпретацию волны как частицы длины волны. Но на самом деле все это лишь толкования, а истинное знание определяется в абсолютизме. Верное утверждение может быть сформулировано как «есть только Атом и все остальное, если мнение» или в более точной форме «есть только Бог и все остальное, если мнение»…