Что заставляет атомы иметь свои определенные цвета?

По сути: какое внутреннее свойство вызывает различия между тем, как различные длины волн света отражаются в атомном масштабе? Кроме того, как фотоны влияют на это?

Это линии поглощения в солнечном спектре.

Линии Фраунгофера совпадают с характерными эмиссионными линиями, выявленными в спектрах нагретых элементов. 6 Был сделан правильный вывод, что темные линии в солнечном спектре вызваны поглощением химическими элементами в солнечной атмосфере.

Линии эмиссии железа показаны ниже.

Если у вас есть какие-то знания в области физики, вы знаете, что оба этих спектра зависят от испускания и поглощения фотонов электронными состояниями вокруг атомов и молекул.

Поскольку на Солнце много элементов, часть наблюдаемой непрерывности спектра обусловлена ​​перекрытием частот и множественными возможными состояниями для каждого атома и молекулы для поглощения/испускания фотонов.

Существует также непрерывное излучение фотонов, когда электроны (заряженные частицы) ускоряются или замедляются во внешнем разливе электрических и магнитных полей, существующих вокруг всех атомов и молекул. Этот спектр, называемый черным телом , будет непрерывным, и именно его можно увидеть в лампе накаливания или очень горячем утюге; фотоны непрерывно излучаются всеми телами, хотя и не в видимом спектре.

Таким образом, роль фотонов имеет решающее значение для всех электромагнитных излучений, в том числе от нашего Солнца. Как ансамбль они образуют классическую световую волну, процесс создания является квантово-механическим с участием фотонов.

Отражение — это опять-таки взаимодействие отдельных фотонов луча с материалом, с которым они сталкиваются. Частоты, которые не поглощаются, определяют цвет материала, рассеивающего луч. Таким образом, фотоны имеют решающее значение для определения цветов, которые мы видим.

Фотоны когерентно рассеиваются полем электронов атомов и молекул рассеивателя. Можно показать, что классический взгляд на электромагнитную волну совпадает с квантово-механическим и намного проще в расчетах поведения лучей, которые представляют собой огромные ансамбли когерентных фотонов.

Цвет является чисто психофизическим созданием человеческого глаза в ответ на электромагнитное излучение в одной октаве с длиной волны от 400 до 800 нм (воздух), но у большинства пожилых людей реакция от 700 до 800 нм незначительна. «Свет» также является творением человеческого глаза. Вот почему мы используем для него отдельные единицы измерения; люмены, канделы и т.

Атомы и т. д. НЕ имеют цвета. Они создают энергию электромагнитного излучения на различных длинах волн, только некоторые из которых вызывают «световую» реакцию человеческого глаза. Ученым необходимо следить за своим языком и использовать правильную терминологию, если они хотят передать полезную информацию, а не сбивать студентов с толку расплывчатым языком.

«Свет» по определению ЯВЛЯЕТСЯ видимым. Это НЕ УФ или ИК.

Цвет имеет мало общего с дискретным спектром поглощения. Солнечный свет имеет этот спектр, но не имеет определенного цвета. Солнечный свет белый. Если бы материал поглощал широкий диапазон непрерывной полосы пропускания света, он отображал бы цвет оставшейся полосы пропускания (не поглощенная часть). Но это редкий случай. Цвета материалов, которые мы видели в повседневной жизни, не формируются и не работают таким образом.

Цвет формируется огромным количеством атомов, это свойство вещества или материала, а не свойство отдельного атома. Точно так же вода или другая жидкость имеет вязкость, а отдельная молекула воды — нет.

Какие частоты отражаются/поглощаются, зависит от структуры атома (которую, как учит нас квантовая механика, очень трудно понять). Поэтому очень сложно узнать, какое конкретное свойство атома определяет, какую частоту/длину волны он должен поглощать/отражать. Что же касается электронов и других субатомных частиц, то они, так сказать, не обладают цветом, поскольку видимый свет имеет слишком большую длину волны, чтобы отражаться от этих частиц. Вот почему вы должны использовать рентгеновские лучи и электронные микроскопы для наблюдения за атомами (и мы до сих пор не можем видеть субатомные частицы, хотя я действительно хотел бы, чтобы мы могли — наконец, вся эта неопределенность будет иметь совершенно новый угол, не так ли? ты думаешь?).

Во-первых, цвет не отражается. Когда свет отражается, он создает блики , которые являются изображением самого источника света.

Цвет создается либо, когда (1) свет с определенной длиной волны излучается источником света, либо (2) поглощается, а затем повторно излучается физическим объектом. Итак, когда мы говорим, например, что яблоко красное, это относится ко второму случаю.

Все молекулы могут поглощать электромагнитную энергию, включая энергию видимого спектра. Затем они повторно излучают часть этой энергии в виде нового света, но спектр излучаемого ими света будет отличаться от полученного. Например, белый свет, содержащий энергию всех частей спектра, может быть переизлучен красным объектом как преимущественно красный свет, потому что энергия в зеленой и синей частях спектра поглощается объектом преимущественно.

Видимый цвет объекта зависит от силы энергии, излучаемой на каждой частоте. Таким образом, объект, который излучает более низкие частоты видимого света, будет казаться красно-желтым, а тот, который излучает более высокие частоты видимого света, будет казаться голубовато-фиолетовым.