Jakiego koloru są elektrony? originally appeared on Quora: the knowledge sharing network where compelling questions are answered by people with unique insights.

Answer by Jerzy Michał Pawlak, PhD in High Energy Physics, on Quora:

Zacznijmy od pytania „jak postrzegamy kolor?”. Nasze oczy, odbierając światło, mierzą nie tylko jego natężenie, ale także, w dużym przybliżeniu, długość fali. Rzadko widzimy naprawdę monochromatyczne światło; zazwyczaj to, co widzimy, jest mieszanką różnych długości fal. Nasze oczy ewoluowały, aby postrzegać jedną szczególną mieszaninę, w której proporcje różnych długości fal są podobne, jak w naturalnym świetle słonecznym, jako neutralną lub „białą”. Teraz, jeśli patrzysz na jakiś obiekt, który odbija lub rozprasza światło, a on odbija wszystkie długości fal świetlnych w ten sam sposób, wtedy zobaczysz kolor obiektu jako „neutralny”. Kiedy widzisz kolorowy obiekt, oznacza to, że odbija on pewną długość fali silniej niż inne, a zatem odbite światło docierające do twoich oczu ma inny skład długości fali i widzisz je jako kolorowe.

Więc, jak to jest z elektronami? Czy odbijają one wszystkie długości fal w ten sam sposób? Cóż, to zależy. Jeśli są związane w atomach i molekułach, wtedy mogą tylko absorbować lub odbijać określone długości fal. W rzeczywistości większość kolorów obiektów, które widzisz wokół siebie, pochodzi z tego mechanizmu: elektrony związane w cząsteczkach barwników rozpraszają określone długości fal światła.

Czy to oznacza, że elektrony mają kolor? Nie, ponieważ ten sam elektron związany w różnych cząsteczkach dawałby różne kolory, więc nie jest to własność elektronu. Aby odpowiedzieć na to pytanie musimy uwolnić elektrony z wszelkich wiązań atomowych i molekularnych i spojrzeć na wolny elektron.

Niestety, dla pojedynczego elektronu swobodnego, nie zobaczylibyśmy wiele, ale na szczęście mamy szansę spojrzeć na duży zespół prawie swobodnych elektronów każdego dnia – patrząc na powierzchnie metaliczne, na przykład, w lustrach. Metal składa się z atomów w siatce krystalicznej. Podczas gdy większość elektronów jest związana z atomami, niektóre z nich (te na najbardziej zewnętrznych warstwach elektronowych) mogą wędrować praktycznie swobodnie po krysztale. Ich oddziaływanie ze światłem jest bardzo podobne do tego, w jaki sposób oddziaływałyby swobodne elektrony. Jak widać w lustrze, białe światło odbite w nim pozostaje białe-oznacza to, że elektrony są neutralne kolorystycznie.

Ah, tak, możesz zapytać o złoto. Jest ono żółte, nie jest neutralne. To nie znaczy, że elektrony w złocie są „żółte”. Powód, dla którego złoto nie jest białe leży w tych elektronach, które nie są wolne, ale pozostają związane z atomami złota. Wolne elektrony w kawałek złota będzie szczęśliwie odzwierciedlać każdy kolor światła, jak w innych metali, jednak atomy złota może pochłonąć niektóre z niebieskiego światła, więc w efekcie mniej niebieskie światło jest odbijane i widzisz, że żółty kolor.

To pytanie pierwotnie pojawił się na Quora. Zadaj pytanie, uzyskać wspaniałą odpowiedź. Ucz się od ekspertów i uzyskaj dostęp do poufnej wiedzy. Możesz śledzić Quorę na Twitterze, Facebooku i Google+.

Więcej pytań:

• Elektrony: Jak fizycy wyobrażają sobie elektron w swoich umysłach?
• Kolory: Dlaczego kolory mieszają się ze sobą, tworząc inne kolory?
• Fizyka w życiu codziennym: Fotony są często określane jako pakiety energii świetlnej, czy mają one jakiś rodzaj membrany to struktura?