Jakou barvu mají elektrony? se původně objevil na Quora: síti pro sdílení znalostí, kde na zajímavé otázky odpovídají lidé s jedinečnými znalostmi.

Odpověď Jerzyho Michała Pawlaka, doktora fyziky vysokých energií, na Quora:

Začněme otázkou „jak vnímáme barvy?“. Naše oči při příjmu světla měří nejen jeho intenzitu, ale velmi zhruba také jeho vlnovou délku. Málokdy vidíme skutečně monochromatické světlo; obvykle to, co vidíme, je směs různých vlnových délek. Naše oči se vyvinuly tak, aby vnímaly jednu konkrétní směs, v níž jsou poměry různých vlnových délek podobné, jako v přirozeném slunečním světle, jako neutrální nebo „bílou“. Pokud se nyní podíváte na nějaký objekt, který odráží nebo rozptyluje světlo a odráží všechny vlnové délky světla stejným způsobem, pak uvidíte barvu objektu jako „neutrální“. Když vidíte barevný objekt, znamená to, že odráží některou vlnovou délku silněji než ostatní, a proto má odražené světlo dopadající do vašich očí jiné složení vlnových délek a vy ho vidíte jako barevné.

Takže, jak je to s elektrony? Odrážejí všechny vlnové délky stejně? No, to záleží na tom. Pokud jsou vázány v atomech a molekulách, pak mohou pohlcovat nebo odrážet pouze určité vlnové délky. Ve skutečnosti většina barev předmětů, které vidíte kolem sebe, pochází z tohoto mechanismu: elektrony vázané v molekulách barviv rozptylují specifické vlnové délky světla.

Znamená to tedy, že elektrony mají barvu? Ne, protože stejný elektron vázaný v různých molekulách by vytvářel různé barvy, takže to není vlastnost elektronu. Abychom mohli odpovědět na otázku, musíme osvobodit elektrony od jakýchkoli atomových nebo molekulárních vazeb a podívat se na volný elektron.

Naneštěstí pro jediný volný elektron byste toho moc neviděli, ale naštěstí máte každý den možnost podívat se na velký soubor téměř volných elektronů – například při pohledu na kovové povrchy v zrcadlech. Kov se skládá z atomů v krystalové mřížce. Zatímco většina elektronů je vázána na atomy, některé z nich (ty na vnějších elektronových vrstvách) se mohou po krystalu pohybovat prakticky volně. A jejich interakce se světlem je velmi podobná interakci volných elektronů. Jak vidíte na zrcadle, bílé světlo v něm odražené zůstává bílé – to znamená, že elektrony jsou barevně neutrální.

Aha, ano, možná se ptáte na zlato. To je žluté, nikoli neutrální. To neznamená, že elektrony ve zlatě jsou „žluté“. Důvod, proč zlato není bílé, spočívá v těch elektronech, které nejsou volné, ale zůstávají vázány na atomy zlata. Volné elektrony v kousku zlata by vesele odrážely každou barvu světla, stejně jako v jiných kovech; atomy zlata však mohou absorbovat část modrého světla, takže se ve skutečnosti odráží méně modrého světla a vy vidíte onu žlutou barvu.

Tato otázka se původně objevila na Quora. Položte otázku, získejte skvělou odpověď. Učte se od odborníků a získejte přístup k zasvěceným znalostem. Quoru můžete sledovat na Twitteru, Facebooku a Google+.

Další otázky:

• Elektrony: Jak si fyzikové představují elektron ve své mysli?
• Barvy: Proč se barvy mísí a vytvářejí další barvy?
• Fyzika každodenního života: Fotony jsou často označovány jako balíčky světelné energie, mají nějakou membránu it strukturu?