Γιατί βλέπουμε τα αντικείμενα χρωματιστά;

Πραγματική ερώτηση :

Tha thela na matho pos leitourgoun ta xromata se moriako epipedo. Diladi, an exo ena
kommati sidero p.x. ti allazei se ayto an to vapso kokkino i mple? pos ta somatidia tou xromatos epireazoun to fos?

Φίλε Κώστα καταρχήν σε ευχαριστούμε για την ερώτηση σου. Αν και έχεις το θράσος να μην γράφεις post αλλά να στέλνεις σε εμάς να το απαντήσουμε θα δεχτώ την πρόσκληση να αναπτύξω το θέμα . Καταρχήν το χρώμα δεν είναι ακριβώς σωματίδιο (είναι και κύμα). Όπως γνωρίζουμε τα άτομα αποτελούνται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Αν τους δώσουμε ενέργεια (πχ ζεσταίνοντας τα) τότε κάποια από τα ηλεκτρόνια τους θα διεγερθούν σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση, ωστόσο  σχεδόν αμέσως μετά θα επιδιώξουν να επανέλθουν στη φάση που βρισκόταν προηγουμένως * εκπέμποντας κβάντα (δηλαδή πολύ μικρές ποσότητες) φωτός. Πειράματα που έχουν γίνει, μας δείχνουν ότι το φώς έχει διττή μορφή, δηλαδή είναι  και σωματίδιο και κύμα. Το χρώμα τώρα της ακτινοβολίας , όπως έχουμε αναφέρει και σε προηγούμενα post, εξαρτάται από την συχνότητα  των εκπεμπόμενων φωτονίων (κυματική σκοπιά φωτός).

Σε σχέση με την ερώτηση σου , το γεγονός ότι βλέπουμε ένα αντικείμενο πχ πράσινο ή κόκκινο εξαρτάται από το ποιάς συχνότητας ακτινοβολία απορροφάει το υλικό από το οποίο αυτό αποτελείται. Πχ ένα κομμάτι σίδερο το οποίο φωτίζουμε με λευκό φώς και φαίνεται μαύρο απορροφά σχεδόν όλα τα μήκη κύματος στο ορατό.

Από άποψης κβαντομηχανικής η απάντηση είναι η εξής :

Το κάθε ηλεκτρόνιο που κινείται γύρω από το άτομο από τη φύση του έχει την τάση να δονείται με μια συγκεκριμένη ιδιοσυχνότητα. Όταν πάνω σε αυτό προσπέσει φωτεινό ηλεκτρομαγνητικό κύμα το οποίο έχει την ίδια συχνότητα τότε το ηλεκτρόνιο θα το απορροφήσει και στη συνέχεια θα αρχίσει να ταλαντώνεται με μεγαλύτερο πλάτος από αυτό που είχε. Σε αυτή την περίπτωση είναι πολύ πιθανό να συγκρουστεί με γειτονικά άτομα και να ανεβαίνει η θερμοκρασία του υλικού ** . Αντιθέτως αν το φωτόνιο έχει διαφορετική συχνότητα από αυτή του ηλεκτρονίου τότε  το σωματίδιο θα αρχίσει να ταλαντώνεται με πολύ μικρό πλάτος και μετά από λίγο είτε θα επανεκπέμψει την ακτινοβολία (ανάκλαση) είτε θα την μεταφέρει σε γειτονικά άτομα (αν πρόκειται για διαφανές υλικό).

Σαν (σχεδόν) μηχανικό ανάλογο θα μπορούσα να φέρω το εξής παράδειγμα. Φαντάσου Κώστα ότι είσαι στην παιδική  χαρά και ένας φίλος σου δίνει ώθηση για να κάνεις κούνια. Εάν αυτός συνεχίσει να σε σπρώχνει με σταθερό ρυθμό (συχνότητα) , τότε η ταλάντωση θα συνεχιστεί με το ίδιο η μεγαλύτερο πλάτος. Αν όμως αυτός προσπαθήσει απότομα να αλλάξει την περίοδο της κίνησης σου (πχ δένοντας το κάθισμα με ένα σχοινί και τραβώντας το βίαια πίσω) τότε είναι σχεδόν σίγουρο ότι στην αρχή τουλάχιστον η αλυσίδα της κούνιας θα σταματήσει να είναι τεντωμένη και η κίνηση θα πάψει να είναι απλή αρμονική ταλάντωση.

* Το ηλεκτρόνιο θα επιδιώκει πάντα να βρίσκεται στην κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας
** Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται και για την θέρμανση του πλάσματος