Milyen színű az elektron? eredetileg a Quora: a tudásmegosztó hálózaton jelent meg, ahol az érdekes kérdésekre egyedi meglátásokkal rendelkező emberek válaszolnak.

A válasz Jerzy Michał Pawlak, a nagyenergiájú fizika doktora által a Quora-n:

Kezdjük a kérdést a “hogyan érzékeljük a színt?” kérdéssel. A szemünk a fény befogadásakor nemcsak az intenzitását, hanem nagyon durván a hullámhosszát is méri. Ritkán látunk valóban monokromatikus fényt; általában amit látunk, az különböző hullámhosszak keveréke. A szemünk úgy fejlődött ki, hogy egy bizonyos keveréket, amelyben a különböző hullámhosszok aránya hasonló, mint a természetes napfényben, semlegesnek vagy “fehérnek” érzékeljen. Nos, ha valamilyen tárgyra nézünk, amely visszaveri vagy szórja a fényt, és a fény minden hullámhosszát ugyanúgy veri vissza, akkor a tárgy színét “semlegesnek” fogjuk látni. Ha színes tárgyat látsz, az azt jelenti, hogy bizonyos hullámhosszakat erősebben ver vissza, mint másokat, és ezért a szemedbe érkező visszavert fény más hullámhossz-összetételű, és ezért színesnek látod.

Hogyan van ez az elektronokkal? Azok minden hullámhosszt ugyanúgy visszaverik? Nos, ez attól függ. Ha atomokban és molekulákban vannak megkötve, akkor csak bizonyos hullámhosszakat tudnak elnyelni vagy visszaverni. Valójában a körülöttünk látható tárgyak legtöbb színe ebből a mechanizmusból ered: a festékmolekulákba kötött elektronok meghatározott hullámhosszú fényt szórnak.

Szóval, ez azt jelenti, hogy az elektronoknak van színük? Nem, mert ugyanaz a különböző molekulákba kötött elektron különböző színeket produkálna, tehát ez nem az elektron tulajdonsága. A kérdés megválaszolásához ki kell szabadítanunk az elektronokat minden atomi vagy molekuláris kötésből, és meg kell néznünk egy szabad elektront.

Egyetlen szabad elektron esetében sajnos nem sokat látnánk, de szerencsére naponta van lehetőségünk arra, hogy szinte szabad elektronok nagy együttesét nézzük meg – például fémfelületeken, tükrökben. Egy fém kristályrácsban lévő atomokból áll. Míg a legtöbb elektron az atomokhoz kötődik, néhányuk (a legkülső elektronrétegekben lévők) gyakorlatilag szabadon kószálhat a kristályban. A fénnyel való kölcsönhatásuk pedig nagyon hasonló ahhoz, ahogyan a szabad elektronok viselkednének. Ahogy a tükörben láthatod, a benne visszavert fehér fény fehér marad – ez azt jelenti, hogy az elektronok színsemlegesek.

Ah, igen, kérdezheted az aranyat. Az sárga, nem semleges. Ez nem azt jelenti, hogy az aranyban lévő elektronok “sárgák”. Az ok, amiért az arany nem fehér, azokban az elektronokban rejlik, amelyek nem szabadok, hanem az aranyatomokhoz kötődve maradnak. A szabad elektronok egy darab aranyban boldogan visszavernék a fény minden színét, mint más fémekben; azonban az arany atomjai képesek elnyelni a kék fény egy részét, így valójában kevesebb kék fényt ver vissza, és így látjuk ezt a sárga színt.”

Ez a kérdés eredetileg a Quora oldalán jelent meg. Tegyél fel egy kérdést, kapj egy remek választ. Tanulj szakértőktől és férj hozzá a bennfentes tudáshoz. A Quora-t követheted a Twitteren, a Facebookon és a Google+-on.

Még több kérdés:

• Elektronok: Hogyan képzelik el a fizikusok az elektront?
• Színek: Miért keverednek össze a színek, hogy más színeket alkossanak?
• A mindennapi élet fizikája: A fotonokat gyakran fényenergia csomagoknak nevezik, van valamilyen membrán it szerkezetük?