Ce culoare au electronii? a apărut inițial pe Quora: rețeaua de împărtășire a cunoștințelor, unde întrebările convingătoare primesc răspunsuri de la oameni cu o viziune unică.

Răspunsul lui Jerzy Michał Pawlak, doctor în fizica energiilor înalte, pe Quora:

Să începem cu întrebarea „cum percepem culoarea?”. Ochii noștri, atunci când recepționează lumina, măsoară nu numai intensitatea acesteia, ci și, foarte aproximativ, lungimea ei de undă. Rareori vedem lumină cu adevărat monocromatică; de obicei, ceea ce vedem este un amestec de diferite lungimi de undă. Ochii noștri au evoluat pentru a percepe un anumit amestec, în care proporțiile diferitelor lungimi de undă sunt similare, ca în lumina naturală a soarelui, ca fiind neutru sau „alb”. Acum, dacă vă uitați la un obiect care reflectă sau împrăștie lumina, iar acesta reflectă toate lungimile de undă ale luminii în același mod, atunci veți vedea culoarea obiectului ca fiind „neutră”. Când vedeți un obiect colorat, înseamnă că acesta reflectă unele lungimi de undă mai puternic decât altele și, prin urmare, lumina reflectată care ajunge la ochii dumneavoastră are o compoziție diferită a lungimilor de undă și o vedeți ca fiind colorată.

Atunci, cum este cu electronii? Reflectă ei toate lungimile de undă în același mod? Ei bine, depinde. Dacă sunt legați în atomi și molecule, atunci ei pot absorbi sau reflecta doar anumite lungimi de undă. De fapt, majoritatea culorilor obiectelor pe care le vedeți în jurul vostru provin din acest mecanism: electronii legați în moleculele de coloranți împrăștie anumite lungimi de undă ale luminii.

Înseamnă, deci, că electronii au culoare? Nu, pentru că același electron legat în diferite molecule ar produce culori diferite, deci nu este o proprietate a electronului. Pentru a răspunde la întrebare trebuie să eliberăm electronii de orice legătură atomică sau moleculară și să ne uităm la un electron liber.

Din păcate, pentru un singur electron liber, nu ați vedea mare lucru, dar, din fericire, aveți șansa de a vă uita la un ansamblu mare de electroni aproape liberi în fiecare zi – uitându-vă la suprafețe metalice, de exemplu, în oglinzi. Un metal este format din atomi într-o rețea cristalină. În timp ce majoritatea electronilor sunt legați de atomi, unii dintre ei (cei din straturile electronice cele mai exterioare) se pot plimba practic liberi prin cristal. Iar interacțiunea lor cu lumina este foarte asemănătoare cu modul în care ar interacționa electronii liberi. După cum puteți vedea în oglindă, lumina albă reflectată în ea rămâne albă – ceea ce înseamnă că electronii sunt neutri din punct de vedere al culorii.

Ah, da, ați putea întreba despre aur. Acesta este galben, nu este neutru. Aceasta nu înseamnă că electronii din aur sunt „galbeni”. Motivul pentru care aurul nu este alb constă în acei electroni care nu sunt liberi, ci rămân legați de atomii de aur. Electronii liberi dintr-o bucată de aur ar reflecta în mod fericit orice culoare de lumină, ca și în cazul altor metale; cu toate acestea, atomii de aur pot absorbi o parte din lumina albastră, așa că, de fapt, se reflectă mai puțină lumină albastră și se vede acea culoare galbenă.

Această întrebare a apărut inițial pe Quora. Puneți o întrebare, primiți un răspuns excelent. Învățați de la experți și accesați cunoștințe din interior. Puteți urmări Quora pe Twitter, Facebook și Google+.

Mai multe întrebări:

• Electroni: Cum își imaginează fizicienii un electron în mintea lor?
• Culori: De ce se amestecă culorile între ele pentru a forma alte culori?
• Fizica vieții de zi cu zi: Fotonii sunt deseori numiți pachete de energie luminoasă, au ei un fel de membrană ea structură?