Was bestimmt die Farbe – Wellenlänge oder Frequenz?

Farbe wird vom Auge definiert und nur indirekt von physikalischen Eigenschaften wie Wellenlänge und Frequenz. Da diese Wechselwirkung in einem Medium mit festem Brechungsindex (dem Glaskörper Ihres Auges) stattfindet, ist das Frequenz/Wellenlängen-Verhältnis in Ihrem Auge festgelegt.

Außerhalb Ihres Auges bleibt die Frequenz konstant und die Wellenlänge ändert sich je nach Medium, also würde ich sagen, dass die Frequenz mehr zählt. Dies erklärt, warum sich die Farbe von Objekten nicht ändert, wenn wir sie unter (transparentem) Wasser betrachten ($n=1.33$) oder in Luft ($n=1$).

Bei fast allen Detektoren ist es tatsächlich die Energie des Photons, die das detektierte Attribut ist, und die Energie wird nicht durch ein brechendes Medium verändert. Die "Farbe" wird also durch das Medium nicht verändert...

Wie FrankH sagte, ist es tatsächlich Energie , die die Farbe bestimmt. Der Grund ist zusammenfassend, dass Farbe ein psychologisches Phänomen ist, das das Gehirn basierend auf den Signalen konstruiert, die es von Zapfenzellen auf der Netzhaut des Auges erhält. Diese Signale wiederum werden erzeugt, wenn Photonen mit Proteinen, den sogenannten Photopsinen , interagieren . Die Proteine ​​haben unterschiedliche Energieniveaus, die unterschiedlichen Konfigurationen entsprechen, und wenn ein Photon mit einem Photopsin interagiert, bestimmt die Energie des Photons , welcher Übergang zwischen den Energieniveaus stattfindet, und somit wird die Stärke des elektrischen Signals an das Gehirn gesendet.

Nebenbemerkung: Ich habe vor ein paar Tagen eine ziemlich detaillierte, aber unterschätzte (zumindest dachte ich das) Antwort auf eine sehr ähnliche Frage auf reddit gepostet. Ich könnte es hier bearbeiten, wenn Sie es nützlich finden.

Brechungsexperimente zeigen, dass die Frequenz die Farbe bestimmt. Wenn ein Lichtstrahl die Grenze zwischen zwei Medien überquert, deren Brechungsindex sind$(n_1,n_2)$, seine Geschwindigkeit ändert sich$(v_1=\frac{c}{n_1}; v_2=\frac{c}{n_2})$, seine Frequenz ändert sich nicht, weil sie vom Emitter festgelegt wird, also ändert sich seine Wellenlänge:$\lambda_1=\frac{v_1}{f};\lambda_2=\frac{v_2}{f}$. Nun ist es eine experimentelle Tatsache, dass die Brechung die Farbe nicht beeinflusst, sodass man schlussfolgern kann, dass die Farbe frequenzabhängig ist.

Hier meine Ergänzung. Viele der obigen Antworten verwenden das irrtümliche Argument, dass die Häufigkeit die bestimmende Größe ist, auf der Grundlage, dass dasselbe Objekt, das in verschiedenen Medien betrachtet wird, dieselbe Farbe zu haben scheint.

Dies ist bedeutungslos, da das Licht unmittelbar vor dem Erreichen der Netzhaut durch den Glaskörper (mit Brechungsindex 1,33) wandern muss. Daher erreicht Licht einer bestimmten Frequenz die Netzhaut auch mit genau derselben Wellenlänge, unabhängig davon, durch welches Medium das Licht gewandert ist, um dorthin zu gelangen.

Nein: Die Antwort muss auf der Physiologie der Rezeptoren beruhen. Ich biete jedoch ein offensichtliches Experiment zugunsten der Frequenz anstelle der Wellenlänge an. Bei einer Vitrektomie wird der Glaskörper vorübergehend durch andere Stoffe ersetzt, oft Luft oder andere Gase mit einem völlig anderen Brechungsindex. In keinem der wenigen Artikel, die ich gelesen habe, oft zum Wohle des Patienten (z. B. hier ), werden drastische Veränderungen der Farbwahrnehmung als eine der vorübergehenden Nebenwirkungen erwähnt.

Daher folgere ich, dass, da die Frequenz des Lichts unveränderlich ist, aber seine Wellenlänge, wenn es die Netzhaut erreicht, um 30% geändert werden könnte, dass es die Frequenz sein muss, die die Farbwahrnehmung bestimmt.

TL;DR: Die Frequenz einer Lichtwelle ändert sich nicht von mittel zu mittel, während die Lichtgeschwindigkeit (und damit die Wellenlänge) dies tut. Indem Sie die Frequenz einer EM-Welle kennen, kennen Sie ihre Farbe in jedem Medium.

Aufbauend auf früheren Antworten sind die Fakten: Die Farbe wird durch die Energie der EM-Welle bestimmt, die Ihren Augapfel erreicht. Energie ist definiert als$E = hf$, wo$h$ist die Plancksche Konstante und$f$ist die Lichtfrequenz.

Somit wird die Farbe einer EM-Welle durch ihre Frequenz definiert. Mit anderen Worten, die Messung der Frequenz einer EM-Welle reicht aus, um die Farbe des Lichts oder die Art der EM-Welle zu identifizieren. Dies steht im Gegensatz zur Messung der Wellenlänge, bei der der Brechungsindex des Mediums, in dem die Wellenlänge gemessen wurde, bekannt wäre, um zu bestimmen, welche Lichtfarbe oder Art der EM-Welle die EM-Welle ist.

Hinweis: Obwohl$f$kann definiert werden durch$v/l$, wo$v$ist die Geschwindigkeit einer EM-Welle in einem Medium und$l$die Wellenlänge in einem Medium ist, ist beim Wechseln des Mediums die einzige Konstante die Frequenz der Welle.

Ein Beispiel dafür, warum die Frequenz der bestimmende Faktor ist: Wenn Sie einen roten Ziegelstein in einen Pool werfen, variiert die Wellenlänge der EM-Welle, die die Farbe des Objekts trägt. Wenn Sie die Wellenlänge messen würden, die die Farbe des Ziegels trägt, wären diese Informationen für die Identifizierung der Farbe des Ziegels nutzlos oder irreführend, es sei denn, Sie kennen den Brechungsindex (Geschwindigkeit der EM-Wellen in) des Mediums, in dem Sie messen. Andererseits würde es ausreichen, die Frequenz der EM-Welle zu messen, die die Farbe des Ziegels überall trägt, um zu bestimmen, dass die Farbe des Ziegels rot ist, da sie sich nicht ändert, unabhängig davon, in welchem ​​​​Medium sich die EM-Welle befindet.

Daraus können wir schließen, dass die Farbe, die wir sehen, von der Frequenz der EM-Welle abhängt. (Die Welle hat zufällig eine bestimmte Wellenlänge bei dieser Geschwindigkeit der EM-Welle, die durch das Medium bestimmt wird, in dem sich die Welle befindet.)

Eigentlich fehlt bei all diesen Antworten etwas Wichtiges. Die Farbe wird durch die Reaktion des menschlichen Auges bestimmt, nicht durch Energie oder Frequenz. Um die gesamte Farbpalette („Gamut“) zu erhalten, benötige ich eine Mischung aus rotem, grünem und blauem Licht (daher die RGB-Anzeigen), und die Primärfarben können selbst alle unterschiedliche Frequenzen haben. Das heißt, ein RGB-System kann eine Frequenz für Rot haben, während ein anderes eine etwas andere Frequenz für Rot hat, wobei die einzige zwingende Anforderung darin besteht, dass beide diese Frequenz irgendwo im Rotbereich auswählen. Aber die Wahl beeinflusst die Bandbreite.

Ich sagte jetzt "menschliches Auge", aber natürlich sehen auch andere Tiere Farben. Bienen sehen Farben bis ins Ultraviolett. Aber natürlich haben wir keine Ahnung, wie die ultravioletten Farben für sie aussehen, nur dass sie sie sehen und Schattierungen davon unterscheiden können.

Wikipedia hat viele gute weitere Informationen dazu, aber sie sind auf mehrere Artikel verstreut. Wahrscheinlich ist http://en.wikipedia.org/wiki/Color_theory#Color_abstractions der beste Ausgangspunkt. Etwas viel Gründlicheres und Technischeres finden Sie in Poyntons ausgezeichneten Farb-FAQ unter http://www.poynton.com/ColorFAQ.html

Licht geht durch Ihren Augapfel (viel größer als die Wellenlängen des sichtbaren Lichts im Nanometerbereich), bevor es auf die Netzhaut trifft.

Wo$\lambda$ist die Wellenlänge,$f$ist die Frequenz,$v$ist die Lichtgeschwindigkeit,$c$ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und$n$ist der Brechungsindex. Da beide$c$und$n$Konstanten sind, gibt es für jede gegebene Wellenlänge eine feste Frequenz. Die Energie eines einfallenden Photons ist gemäß der Planck-Gleichung ebenfalls festgelegt:$E=hf$wo$E$ist Energie u$h$ist die Plancksche Konstante.

In diesem Fall ist eine Messung von$E$,$\lambda$oder$f$ist ein Maß für alle drei.

Ich denke, es ist die Wellenlänge. Aber dann hängen Wellenlänge und Frequenz zusammen. Längere Wellen haben eine kleinere Frequenz und umgekehrt.

Wie vorgeschlagen - Farbe ist ein menschliches (oder tierisches) Konstrukt ohne spezifische Bedeutung für Lichtwellen (EM-Strahlung)

Meiner Meinung nach bestimmt die Frequenz die Hauptkategorie der EM-Strahlung wie: Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot usw. Innerhalb jeder Kategorie können Sie auf einen genauen Wellenlängenbereich zugreifen. Farben sind also alle Kombinationen aus Frequenzen im Bereich 428 THz – 749 THz und Wellenlängen im Bereich 700 nm – 400 nm.

Lichtfrequenz und Wellenlänge sind umgekehrt proportional mit einer Konstanten, die die Lichtgeschwindigkeit ist (Konstante im Vakuum). Beide beschreiben grundsätzlich die gleiche Farbe innerhalb des Spektrums, wenn Licht ein Medium mit einem Brechungsindex durchquert, ändert sich seine Geschwindigkeit und beeinflusst das Verhältnis von Frequenz zu Wellenlänge. Was wirklich zählt, ist die Energie, die vom Licht transportiert wird, wenn es auf die Netzhaut des Auges und seine lichtempfindlichen Nervenzellen trifft. Diese Zellen werden mit einer bestimmten Stärke stimuliert und das erzeugt einen Reiz, der sich zur Interpretation des Farbschemas an das Gehirn ausbreitet. Eine weitere Interpretation der Wellenlängen-Frequenz-Beziehung muss die spezielle Relativitätstheorie beinhalten, wo sich ein Beobachter mit dem Licht von außen befindet, und/oder die Quanteninterpretation der Welle als Wellenlängenteilchen. Aber in Wahrheit sind all dies nur Interpretationen, während das wahre Wissen im Absolutismus definiert wird. Die wahre Aussage kann lauten „es gibt nur das Atom und alles andere als Meinung“ oder genauer gesagt „es gibt nur Gott und alles andere als Meinung“ …