Was gibt den Dingen ihre Farbe?

Ich weiß nicht, wie ich einem 6-Jährigen erklären soll, wie wir Farben wahrnehmen können. Weiß jemand, wie sich das erklären lässt?

Nun, abhängig von der Tiefe, in die Sie sie einführen möchten, kann es schwierig sein, es Erwachsenen zu erklären – geschweige denn Kindern. Du hast die Grundlagen gut genug erklärt. Ohne auf die molekularen Mechanismen einzugehen, hier ein nützliches Diagramm:

Licht durchdringt das Auge und die Netzhaut, bis es auf die Zapfen und Stäbchen trifft. Das erzeugt eine Reaktion (auf die ich als nächstes eingehen werde) – die dann dazu führt, dass Signale entweder wieder aufgenommen oder beendet werden (Stäbe werden ironischerweise durch Licht abgeschaltet – nicht eingeschaltet). Diese Signale passieren Ganglienzellen, den Sehnerv und werden vom Gehirn interpretiert. Wenn einige Zellen eingeschaltet sind, wie z. B. eine 3-Wege-Verkehrshaltestelle, verhindern sie, dass die Informationen von anderen Zellen übertragen werden.

Eine einfache Erklärung könnte sein, dass sich in unseren Augen Millionen winziger Moleküle befinden, die wie Lichtschalter wirken, und die Helligkeit und Farbe des Lichts bestimmen, welcher der "Lichtschalter" ein- oder ausgeschaltet ist.

Wenn Sie weiter auf die eigentlichen Mechanismen eingehen möchten (oder einfach nur das Hintergrundwissen für zukünftige Referenzen haben), zeigt das nächste Diagramm den Mechanismus selbst ( und das Original in voller Größe, da das gezeigte gequetscht ist, wenn Sie es vorziehen ):

Die großen Dinge, die oben zu beachten sind, ist die Änderung von cis -Retinal zu trans -Retinal, die auftritt, nachdem ein Photon absorbiert wurde. Dies führt dazu, dass Signalmoleküle etwas wild werden, Ionenkanäle öffnen und die Depolarisation der Membran die Ladung durch die Zelle leitet – ähnlich wie bei einem Neuron.

Ich habe diese Idee nie ganz verstanden, dass ein Objekt eine Farbe hat, die von dem Licht abhängt, das darauf trifft. Okay, ich verstehe, dass Objekte bei schwachem Licht eine andere Farbe haben, weil nicht viel Licht darauf trifft, und dass verschiedene Objekte unterschiedliche Lichtwellenlängen absorbieren und daher in unterschiedlichen Farben erscheinen.

Nun, lassen Sie mich Sie hier unterbrechen. Schwaches Licht ist eine andere Situation als farbiges Licht. Lassen Sie uns die Grundlagen auf den Punkt bringen:

Photonen werden von den Elektronen der Atome absorbiert, aus denen die Moleküle eines Objekts bestehen. Jede Wellenlänge des Lichts, die nicht von den Elektronen absorbiert wird, wird reflektiert , und es ist diese Wellenlänge , die wir als die Farbe des Objekts wahrnehmen, da unsere Zapfen das reflektierte Licht absorbieren.

Photonen können auch emittiert werden, wenn ein Elektron in einen Zustand niedrigerer Energie übergeht. Die vom Elektron emittierte Wellenlänge steht in direktem Zusammenhang mit dem Unterschied zwischen den Zuständen hoher und niedriger Energie, wie dieses Diagramm ziemlich gut zeigt:

Die emittierten Photonen sind das "Glühen" des Objekts - das heißt, wenn ein Objekt selbst eine Lichtfarbe erzeugt. Die Farbe, die Sie wahrnehmen, ändert sich NICHT, wenn das Objekt Glühlicht aussendet, da das Objekt sein eigenes Licht erzeugt . Leuchtreklamen sind ein großartiges Beispiel: Die Gase, die einem Strom ausgesetzt sind, geben Licht ab und erscheinen in jeder Farbe, die es haben soll, unabhängig davon, ob es ein blauer Mond oder ein Sonnenuntergang ist oder nicht.

Photonen, die reflektiert und nicht emittiert werden – also fast alles, was keine Energiequelle hat – wie ich oben sagte, werden dann von unseren Zapfen absorbiert und unser Gehirn interpretiert die Signale, um eine Farbe zu erzeugen.

Der Grund, warum Objekte, die Licht reflektieren , ihre Farbe ändern können, liegt darin, dass nicht jedes Umgebungslicht gleich ist. Rote Objekte erscheinen unter blauem Licht schwarz, weil blaues Licht keine roten Wellenlängen enthält – es gibt nichts zu reflektieren, also absorbiert das Objekt alle verfügbaren Wellenlängen – die Definition von Schwarz!

Ein Großteil unserer Farbwahrnehmung hängt vom Umgebungslicht ab, und meistens ist das – dank der Sonne – ein weißes Vollspektrumlicht. Was mich dazu bringt, den letzten Teil Ihrer Frage zu beantworten:

Was ich nicht verstehe ist, dass, wenn ich einen Goldbarren und einen Silberbarren bei gleichen Lichtverhältnissen nebeneinander lege, sie unterschiedliche Farben haben, also muss diesen Objekten etwas innewohnen, das ihnen unterschiedliche Farben verleiht. Was ist das etwas?

Ja, beiden Objekten ist definitiv etwas innewohnend. Das heißt: Ihre Elektronenkonfigurationen absorbieren unterschiedliche Teile des Spektrums und reflektieren dementsprechend unterschiedliche Teile des Spektrums. Obwohl das immer noch etwas vereinfacht ist, da Metalle einige einzigartige Eigenschaften haben, die andere Elemente nicht haben. Ihre Elektronen existieren eher in einem "Ozean" als um zentrale Atome, aber das ist eine ganz andere Frage.

Als lustige Trivia, um Ihre Tochter zu beeindrucken, wenn sie alt genug ist, ist es immer eine lustige Tatsache zu wissen, dass die Farbe Gelb vollständig in Ihrem Kopf konstruiert wird .

Das menschliche Auge hat nur Rho (Rot), Gamma (Grün) und Beta (Blau) Farbrezeptoren, die das folgende Absorptionsmuster haben (von photo.net):

Was jeder als "Gelb" sieht, ist eigentlich, wenn sowohl der grüne als auch der rote Rezeptor bei der Wellenlänge aktiviert werden, wo sie oben abfangen, was Ihr Gehirn als "Gelb" interpretiert:

Da Ihr Gehirn viel verarbeitet, können wir, obwohl wir nur drei Farbrezeptoren haben , Millionen von Farben (und Schattierungen/Tönen) wahrnehmen . Jetzt werden Sie für eine Weile überall, wo Sie hinschauen, völlig erstaunt sein, was vor sich geht, und Sie sollten es zu Recht sein. ;-)