Lys og farver – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

27. juli 2013

Lys og farver

Hej Spørg om Fysik
Jeg har et spørgsmål om lys og farver.

Når f.eks. Et grønt blad er grønt, så er det fordi bladet absorberer de andre farver og reflekterer den grønne farve. Hvis jeg har forstået det rigtigt absorberes de andre farvers bølgelængder, som nogle bestemte energikvanter.

Men hvad sker der med den absorberede energi. For hvis de samme bølgelængder udsendes igen, ville de andre farver jo blive udsendt fra fx bladet, og så ville det ikke bare være grønt. Eller bliver den absorberede energi på en eller anden måde til varme, for det ville jo give mening, da mørke ting bliver varme i solen.

Håber I kan hjælpe mig.

Med venlig hilsen
P B

Jo, de farver man ser, er de farver i det synlige område af det oprindelige lys, som enten kastes tilbage eller udsendes igen, efter at lysenergien der rammer bladet er optaget.

Fra Lysnet, forskellige lysstofrør

Først belysningen. Indeholder lys ikke farver fra hele det synlige område, kan man se andre farver end normalt. Det kendes fra f.eks. natriumlamper (de gule som før i tiden ofte var i industriområder), hvor ens hud fik et blyagtigt udseende. I disse lamper er der kun gult lys og derfor reflekteres kun lys fra områder, hvor der er gul farve tilstede eller hvide områder (hvid reflekterer alle farver). Tilsvarende fra kviksølvlamper som stort set ikke indeholder den røde farve, så der ses kun de øvrige.

Belyses med hele spekteret f.eks. sollys kan der ske flere ting. En hvid flade vil reflektere alle farver på samme måde. Farvede flader vil reflektere deres egen farve, det er det der ligger i, at vi siger at en flade er farvet. De øvrige farver absorberes så i fladen. Der kan strålingen blive til varme eller anslå atomerne i fladen, som så genudsender lyset i andre farvekombinationer.

Fra Lysnet, 3 forskellige lyskilder

De fleste kender fluorescerende stoffer. Mange af de stoffer har den egenskab, at de , hvis de belyses med for os usynligt ultraviolet lys, udsender de den modtagne energi i det synlige område. Det gælder også belægningen i lysstofrør og lavenergipærer, som begge indeholder kviksølv og udladningen udsender meget UV lys. Her omsætter en række tungmetalbelægninger UV lyset til forskellige farver i synligt lys.

Fra Lysnet, forskellige slagslyskilder her for frugt så det gør sig godt

Man kan derfor få lysstofrør, som giver forskellige lysfarver afhængigt af det behov, man har: industri (hvidblåt), hjem (noget hen imod sollys), steder hvor farver skal kunne bedømmes, køddiske rødligt så kødet ser fristende ud, brøddiske (gult) osv. Lysstofrør kan købes i mere end 20 farvevarianter, dette gælder også lavenergilamper, som bare er små lysstofrør. En lille fodnote begge indeholder kviksølv, som er en yderst ubehagelig miljøgift, samt en række tungmetaller med næsten samme egenskaber på indersiden af glasrøret, som frigives hvis glasset brydes. Send derfor altid lavenergilamper og lysstofrør til genbrug uden at glasset knuses, hvis det er muligt. Det er set fra forureningssynspunkt meget uhensigtsmæssige lyskilder men politikerne valgte at satse på dem, fordi de har langt mindre energiforbrug end glødelamper og det er på andre måder godt for miljøet. Forhåbentlig kan andre lyskilder måske LED udvikles så lysstofrørene og lavenergilamperne kun bruges få specielle steder.

Det grønne farvestof i planter er klorofyl, det er faktisk en blanding af to næsten ens stoffer klorofyl a og b (a: C55H72N4O5Mg b har 2 brint mindre og 1 ilt mere).. Selv i en blodbøg er dette farvestof i bladene. Det er et pigment, som absorbere meget kraftigt i den blå- violette ende af spekteret og en del i den røde ende, men netop i det grønne område, sker der ikke meget absorption, derfor er det den grønne farve som i hovedsagen reflekteres fra bladene, hvor grøntkornene befinder sig. Det er altså stort set manglende absorption af en bestemt farve grønt der giver farven.

Klorofyl

Den modtagne enrgi bruges ved en flertrins proces (bl.a. en i mørke en anden i lys) til at opbygge sukkerarter fra luftens CO2, som derved samtidigt sammen med vand omdannes til ilt. Stråleenergien udsendes altså ikke igen (bortset fra grønt), men bruges til at producere plantestof, som så er forudsætningen for stort set alt det øvrige liv på jorden, idet den danner føde for alle dyr, de fleste bakterier mm. Processen er altså meget vigtig for os. Når man finder planeter omkring andre stjerner, er en af de tilng man kan kikke efter, er om der er klorofyl, hvilket ville være epopegørende (tegn på liv).

Klorofyl og hæmin

Spaltes hæmoglobin (det røde stof i blodet som flytter ilt fra lunger til organer og kuldioxid retur til lungerne) forsigtigt, får man et stof som hedder hæmin. Dette stof har stort set samme struktur som klorofyl, blot er det centrale atom i klorofyl et magnesiumatom, i hæmin er det et jernatom. Ændringen fra magnesium til jern ændre altså den reflekterede farve fra grøn til rød. Blodets røde farve afhænger noget af om det er bundet til kuldioxid eller ilt eller eventuelt f.eks. kulmonoxid eller cyan. Hudfarven på forgiftede personer kan afsløre, hvilken gas man er forgiftet med.

Hvis man lyser på en sort flade absorberes energien i fladen og den opvarmes. Den udsender energien igen, men i et andet bølgelængdeområde, normalt i infrarødt, det er såkaldt planckstråling se:

Vi ser altså ikke den indstrålede energi igen før fladen er blevet så varm, at den er rødglødende, hvor vi ser den som rødt lys, uafhængigt af farven af det indstrålede lys. Noget før kan man derimod mærke den, som varmestråling imod huden, når man er nær den sorte flade.

Med venlig hilsen
Malte Olsen