فیزیک طبیعت بی رنگ : چگونه فرکانس های نور در چشم و مغز ما به طبیعت رنگ می دهند؟

[FATYMArr]

چگونه فرکانس های نور در چشم و مغز ما به طبیعت رنگ می دهند؟ آیا همان تصوری که ما از طبیعت در ذهنمان داریم، موجودات دیگر نیز دارند؟ آیا آن ها هم همان رنگ هایی را می بینند که ما می بینیم؟ علت اینکه می بینیم چیست و چرا سه رنگ اصلی قرمز، سبز و آبی (RGB) همه طیف های رنگی ما را تشکیل می دهند؟ جالب است بدانید طبیعت هیچ رنگی ندارد و همه این رنگ ها در چشم و مغز ما تجسم می یابد. در این مقاله می خواهیم به توضیح این جمله عجیب بپردازیم.

 

[FATYMArr]

رنگ ها در دنیای ما​

گل رز قرمز و گل بنفشه آبی است. رنگ ها، هنر و پدیده های فیزیکی را نیز جذاب می کنند. از نظر فیزیکدانان، رنگ اجسام در خود اجسام یا حتی در نوری که تابش یا بازتاب می‌کنند نیست. رنگ یک تجربه فیزیولوژیکی است و در چشم بیننده قرار دارد. بنابراین، وقتی می گوییم رنگ گل رز قرمز است، در معنای دقیق تر به این معناست که قرمز به نظر می رسد. بسیاری از موجودات زنده، از جمله افرادی که دارای دید رنگی معیوب هستند، گل رز را به هیچ وجه قرمز نمی بینند.

 

[FATYMArr]

رنگ هایی که می بینیم به فرکانس (بسامد) نوری که وارد چشم می شود، بستگی دارد. فرکانس های مختلف نور به عنوان رنگ های مختلف درک می شوند. کمترین فرکانس نور مرئی که می‌توانیم تشخیص دهیم برای اکثر مردم به رنگ قرمز و بالاترین فرکانس به صورت بنفش به نظر می‌رسد. بین آنها تعداد بی نهایت رنگی است که طیف رنگی رنگین کمان را تشکیل می دهد. طبق قرارداد، این رنگ ها به هفت رنگ قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش گروه بندی می شوند. نورهای این رنگ ها با هم سفید به نظر می رسند. نور سفید خورشید ترکیبی از تمام فرکانس های نور مرئی است.

 

[FATYMArr]

بازتاب انتخابی​

به جز منابع نوری مانند لامپ ها، لیزرها و لوله های تخلیه گاز، بیشتر اشیاء اطراف ما به جای انتشار نور، نور را بازتاب می دهند. آنها فقط بخشی از نوری را که به آنها می‌تابد بازتاب می‌کنند، بخشی که به آنها رنگ می‌دهد. به عنوان مثال، گل رز، نور تابش نمی کند بلکه نور را بازتاب می کند.

 

[FATYMArr]

اگر نور خورشید را از یک منشور عبور دهیم و سپس گل رز قرمز تیره ای را در قسمت های مختلف طیف قرار دهیم، گلبرگ ها در تمام قسمت های طیف قهوه ای یا سیاه به نظر می رسند به جز در قرمز. در قسمت قرمز طیف، گلبرگها قرمز به نظر می رسند، اما ساقه و برگهای سبز، سیاه رنگ به نظر می رسند. این نشان می دهد که گلبرگ های قرمز توانایی بازتاب نور قرمز را دارند اما نور سایر رنگ ها را نه. به همین ترتیب، برگ های سبز این قابلیت را دارند که نور سبز را بازتاب کنند اما نور سایر رنگ ها را نه. وقتی گل رز در نور سفید نگه داشته می شود، گلبرگ ها قرمز و برگ ها سبز به نظر می رسند زیرا گلبرگ ها قسمت قرمز نور سفید و برگ ها قسمت سبز را بازتاب می کنند. برای درک اینکه چرا اشیا رنگ های خاصی از نور را بازتاب می کنند، باید توجه خود...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

نور از اجسام به شیوه ای مشابه با روشی که در آن صدا از یک دیاپازون “بازتاب” می شود، بازتاب می شود. یک دیاپازون وقتی نزدیک دیاپازون دیگر شود، می‌تواند باعث ارتعاش آن شود، حتی زمانی که فرکانس‌ها مطابقت ندارند، اگرچه دامنه‌های آن به‌طور قابل‌توجهی کاهش یافته است. همین امر در مورد اتم ها و مولکول ها نیز صادق است. الکترون‌های بیرونی اتم های یک جسم، می‌توانند توسط میدان‌های الکتریکی موج الکترومغناطیسی به ارتعاش وادار شوند. این الکترون‌ها پس از ارتعاش، موج الکترومغناطیسی خود را ارسال می‌کنند، درست همانطور که دیاپازون های صوتی، امواج صوتی را ارسال می‌کنند.

مواد مختلف دارای فرکانس های طبیعی متفاوتی برای جذب و تابش موج الکترومغناطیسی هستند. در یک ماده، الکترون‌ها به آسانی در فرکانس‌های معینی نوسان...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

بازتاب چیست؟ در فرکانس‌های تشدیدی که دامنه‌های نوسان در آن‌ها زیاد است، نور جذب می‌شود، اما در فرکانس‌های زیر و بالای فرکانس‌های تشدید، نور دوباره منتشر می‌شود. اگر ماده شفاف باشد، نور تابش شده از آن عبور می کند. اگر ماده مات باشد، نور تابش شده به محیطی که از آن آمده بازمی گردد. این بازتاب است.

معمولاً یک ماده نور برخی از فرکانس ها را جذب می کند و بقیه را بازتاب می کند. اگر ماده ای بیشتر نور مرئی را که به آن تابیده می شود جذب کند اما برای مثال قرمز بازتاب شود، قرمز به نظر می رسد. به همین دلیل است که گلبرگ های گل رز قرمز قرمز و ساقه آن سبز است. اتم های گلبرگ تمام نور مرئی را جذب می کنند به جز قرمز که بازتاب می کنند. اتم های ساقه تمام نور را جذب می کنند به جز رنگ سبز که بازتاب می شود.

 

[FATYMArr]

جسمی که نور تمام فرکانس های مرئی را بازتاب می کند، مانند قسمت سفید این صفحه، همرنگ نوری است که به آن می تابد(نور سفید). اگر ماده ای تمام نوری را که به آن می تابد جذب کند، هیچ کدام را بازتاب نمی کند و سیاه دیده می شود.

 

[FATYMArr]

جالب اینجاست که گلبرگ های بیشتر گل های زرد مانند نرگس، قرمز و سبز و همچنین زرد را بازتاب می کنند. نرگس های زرد باند وسیعی از فرکانس ها را بازتاب می کنند. رنگ‌های بازتاب‌شده اکثر اجسام، رنگ‌های تک فرکانس خالص نیستند، بلکه از گستره‌ای از فرکانس‌ها تشکیل شده‌اند.

یک جسم فقط می تواند فرکانس هایی را که در نور تابش شده به آن وجود دارد، بازتاب کند. بنابراین ظاهر یک جسم رنگی بستگی به نوع نوری دارد که آن را روشن می کند. برای مثال، یک لامپ رشته‌ای، نور بیشتری را در فرکانس‌های پایین‌تر(قرمز) نسبت به فرکانس‌های بالاتر(بنفش) تابش می‌کند در نتیجه رنگ قرمزی را که در این نور مشاهده می‌شود، افزایش می‌یابد. در پارچه ای که فقط ردی از قرمز دارد، قرمز در زیر یک لامپ رشته ای بیشتر از زیر یک لامپ فلورسنت...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

در شکل زیر، توپ قرمزی را می بینید که در سمت راست، زیر نور سبز، در وسط زیر نور قرمز و در چپ زیر نور سفید قرار گرفته است. و رنگ هایی که مشاهده می کنید، متفاوت به نظر می رسند.