De quelle couleur sont les électrons ? est apparu à l’origine sur Quora : le réseau de partage des connaissances où les questions passionnantes trouvent des réponses auprès de personnes aux idées uniques.

Réponse de Jerzy Michał Pawlak, docteur en physique des hautes énergies, sur Quora:

Débutons par la question « comment percevons-nous la couleur ? ». Nos yeux, lorsqu’ils reçoivent de la lumière, mesurent non seulement son intensité, mais aussi, très grossièrement, sa longueur d’onde. Nous voyons rarement une lumière réellement monochromatique ; en général, ce que nous voyons est un mélange de différentes longueurs d’onde. Nos yeux ont évolué pour percevoir un mélange particulier, dans lequel les proportions des différentes longueurs d’onde sont similaires, comme dans la lumière naturelle du soleil, comme neutre ou « blanc ». Maintenant, si vous regardez un objet qui réfléchit ou diffuse la lumière, et qu’il reflète toutes les longueurs d’onde de la lumière de la même manière, alors vous percevrez la couleur de l’objet comme « neutre ». Lorsque vous voyez un objet coloré, cela signifie qu’il reflète une certaine longueur d’onde plus fortement que d’autres, et donc la lumière réfléchie qui atteint vos yeux a une composition de longueur d’onde différente et vous la voyez comme étant colorée.

Alors, comment cela se passe-t-il avec les électrons ? Est-ce qu’ils réfléchissent toutes les longueurs d’onde de la même manière ? Eh bien, cela dépend. S’ils sont liés dans les atomes et les molécules, alors ils ne peuvent absorber ou réfléchir que des longueurs d’onde spécifiques. En fait, la plupart des couleurs des objets que vous voyez autour de vous proviennent de ce mécanisme : les électrons liés à des molécules de colorant diffusent des longueurs d’onde spécifiques de la lumière.

Alors, cela signifie-t-il que les électrons ont une couleur ? Non, car le même électron lié dans différentes molécules produirait des couleurs différentes, ce n’est donc pas la propriété de l’électron. Pour répondre à la question, nous devons libérer les électrons de toute liaison atomique ou moléculaire et regarder un électron libre.

Malheureusement, pour un seul électron libre, vous ne verriez pas grand chose, mais heureusement, vous avez la chance de regarder un grand ensemble d’électrons presque libres tous les jours en regardant des surfaces métalliques, par exemple, dans des miroirs. Un métal est constitué d’atomes dans un réseau cristallin. Si la plupart des électrons sont liés aux atomes, certains d’entre eux (ceux qui se trouvent sur les couches électroniques les plus externes) peuvent se déplacer pratiquement librement dans le cristal. Et leur interaction avec la lumière est très similaire à celle des électrons libres. Comme vous pouvez le voir dans le miroir, la lumière blanche qui s’y reflète reste blanche – ce qui signifie que les électrons sont neutres du point de vue de la couleur.

Ah, oui, vous pouvez vous poser la question de l’or. Il est jaune, il n’est pas neutre. Cela ne signifie pas que les électrons de l’or sont « jaunes ». La raison pour laquelle l’or n’est pas blanc réside dans ces électrons qui ne sont pas libres, mais restent liés aux atomes d’or. Les électrons libres d’un morceau d’or réfléchiraient volontiers toutes les couleurs de la lumière, comme dans les autres métaux ; cependant, les atomes d’or peuvent absorber une partie de la lumière bleue, donc en fait moins de lumière bleue est réfléchie et vous voyez cette couleur jaune.

Cette question est apparue initialement sur Quora. Posez une question, obtenez une excellente réponse. Apprenez des experts et accédez à des connaissances d’initiés. Vous pouvez suivre Quora sur Twitter, Facebook et Google+.

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