Что придает вещам их цвет?

Я не знаю, как объяснить шестилетнему ребенку, как мы способны воспринимать цвета. Кто-нибудь знает, как это можно объяснить?

Что ж, в зависимости от глубины, с которой вы хотите ее познакомить, это может быть трудно объяснить взрослым , а тем более детям. Вы достаточно хорошо объяснили основы. Не вдаваясь в молекулярные механизмы, вот полезная диаграмма:

Свет будет проходить через глаз и сетчатку, пока не попадет на колбочки и палочки. Это вызывает реакцию (о которой я расскажу далее), которая затем заставляет сигналы либо возобновляться, либо прекращаться (по иронии судьбы, Жезлы отключаются светом, а не включаются). Эти сигналы проходят через ганглиозные клетки, через зрительный нерв и интерпретируются мозгом. Когда некоторые ячейки включены, например, трехсторонняя остановка движения, они препятствуют передаче информации из других ячеек.

Простой способ объяснить это может заключаться в том, что внутри наших глаз находятся миллионы крошечных молекул, которые действуют как выключатели света, а яркость и цвет света определяют, какие из «выключателей света» включены или выключены.

Если вы хотите углубиться в фактические механизмы (или просто иметь базовые знания для дальнейшего использования), на следующей диаграмме показан сам механизм ( и оригинал в полном размере, поскольку показанный сплющен, если хотите ):

Важным моментом, который следует отметить выше, является переход от цис -ретиналя к транс -ретиналю, который происходит после поглощения фотона. Это заставляет сигнальные молекулы немного сходить с ума, открывать ионные каналы, а деполяризация мембраны распространяет заряд вниз по клетке — как в нейроне.

Я никогда до конца не понимал идею о том, что цвет объекта зависит от падающего на него света. Хорошо, я понимаю, что при слабом освещении объекты имеют разный цвет, потому что на них падает не так много света, и что разные объекты поглощают свет с разной длиной волны и поэтому выглядят как разные цвета.

Ну, позвольте мне остановить вас здесь. Слабое освещение — это другая ситуация, чем цветной свет. Давайте разберемся с основами:

Фотоны поглощаются электронами атомов, составляющих молекулы объекта. Какая бы длина волны света не поглощалась электронами, она отражается , и именно эту длину волны мы воспринимаем как цвет объекта, поскольку наши колбочки поглощают отраженный свет.

Фотоны также могут испускаться, когда электрон переходит в состояние с более низкой энергией. Длина волны , испускаемая электроном, напрямую связана с разницей между состояниями высокой и низкой энергии, что довольно хорошо видно на этой диаграмме:

Испускаемые фотоны являются «накалом» объекта, когда объект сам производит цвет света. Цвет, который вы воспринимаете, НЕ изменится, если объект излучает свет лампы накаливания, потому что объект генерирует свой собственный свет. Отличным примером являются неоновые вывески: газы, подвергаемые воздействию тока , излучают свет и будут иметь цвет, который должен быть, будь то голубая луна или закат.

Фотоны, которые отражаются , а не излучаются, т. е. почти все, что не имеет источника энергии, как я сказал выше, затем поглощаются нашими Колбочками, и наш мозг интерпретирует сигналы для получения цвета.

Причина, по которой объекты, отражающие свет, могут менять цвет, заключается в том, что не весь окружающий свет одинаков. Красные объекты будут казаться черными под синим светом, потому что синий свет не содержит красных длин волн - ему нечего отражать, поэтому объект поглощает все доступные длины волн - само определение черного!

Наше цветовосприятие во многом зависит от окружающего освещения, и большую часть времени — благодаря Солнцу — это белый свет полного спектра. Что заставляет меня ответить на последний вопрос вашего вопроса:

Чего я не понимаю, так это того, что если я положу рядом слиток золота и слиток серебра в одинаковых условиях освещения, они действительно будут иметь разные цвета, поэтому должно быть что-то присущее этим объектам, что придает им разные цвета. Что это такое?

Да, определенно есть что-то присущее обоим объектам. То есть: их электронные конфигурации поглощают разные части спектра и, соответственно, отражают разные части спектра. Хотя это все еще немного упрощенно, поскольку у металлов есть некоторые уникальные свойства, которых нет у других элементов. Их электроны существуют скорее в «океане», чем вокруг центральных атомов, но это совсем другой вопрос.

В качестве забавной мелочи, чтобы произвести впечатление на вашу дочь, когда она станет достаточно взрослой, всегда забавно знать, что желтый цвет полностью создан в вашей голове .

Человеческий глаз имеет только цветовые рецепторы Rho (красный), гамма (зеленый) и бета (синий), которые имеют следующую схему поглощения (из photo.net):

То, что все считают «желтым», на самом деле происходит, когда и зеленые, и красные рецепторы активируются на той длине волны, где они перехватывают выше, что ваш мозг интерпретирует как «желтый»:

Поскольку ваш мозг много обрабатывает, несмотря на наличие всего трех цветовых рецепторов, мы можем воспринимать миллионы цветов (и оттенков/тонов). Теперь какое-то время, куда бы вы ни посмотрели, вы будете совершенно поражены тем, что происходит, и вы по праву должны быть поражены. ;-)