¿Qué hace que los átomos tengan sus colores específicos?

Básicamente: ¿Qué propiedad intrínseca causa las diferencias entre cómo se reflejan las diferentes longitudes de onda de la luz a escala atómica? Además, ¿cómo influyen los fotones en esto?

Estas son líneas de absorción en el espectro solar .

Las líneas de Fraunhofer coinciden con las líneas de emisión características identificadas en los espectros de los elementos calentados. 6 Se dedujo correctamente que las líneas oscuras en el espectro solar son causadas por la absorción de elementos químicos en la atmósfera solar.

Las líneas de emisión de hierro se muestran a continuación.

Si tiene experiencia en física, sabrá que ambos espectros dependen de la emisión y absorción de fotones por parte de los estados electrónicos alrededor de los átomos y las moléculas.

Como hay muchos elementos en el sol, parte de la continuidad observada del espectro se debe a la superposición de frecuencias y los múltiples estados posibles para que cada átomo y molécula absorba/emita fotones.

También existe una emisión continua de fotones cuando los electrones (partículas cargadas) se aceleran o desaceleran en un derrame externo sobre campos eléctricos y magnéticos que existen alrededor de todos los átomos y moléculas. Este espectro, llamado cuerpo negro , será continuo, y es el que se ve en una lámpara incandescente o hierro muy caliente; Los fotones son emitidos continuamente por todos los cuerpos, aunque no en el espectro visible.

Entonces, el papel de los fotones es crucial para toda la radiación electromagnética, incluida la de nuestro sol. Como conjunto, forman la onda de luz clásica, el proceso de creación es mecánico cuántico que involucra fotones.

La reflexión es nuevamente una interacción de los fotones individuales del haz con el material que impactan. Las frecuencias que no son absorbidas definirán el color del material que dispersó el haz. Entonces, los fotones son cruciales para definir los colores que vemos.

Los fotones se dispersan coherentemente por el campo de los electrones de los átomos y moléculas del dispersor. Se puede demostrar que la visión clásica de una onda electromagnética coincide con la mecánica cuántica y es mucho más fácil para calcular el comportamiento de los haces, que son enormes conjuntos de fotones coherentes.

El color es una creación puramente psicofísica del ojo humano, en respuesta a la radiación EM en una sola octava de 400 a 800 nm de longitud de onda (aire), pero la mayoría de las personas mayores tienen una respuesta insignificante de 700 a 800 nm. La "luz" es igualmente una creación del ojo humano. Es por eso que usamos unidades de medida separadas para ello; lúmenes, candelas, etc.

Los átomos, etc. NO tienen color. Crean energía de radiación EM, en varias longitudes de onda, solo algunas de las cuales evocan la respuesta de "luz" del ojo humano. Los científicos deben cuidar su lenguaje y usar la terminología correcta si quieren transmitir información útil y no confundir a los estudiantes con un lenguaje impreciso.

"Luz" por definición, ES visible. NO ES UV o IR.

El color tiene poco que ver con el espectro de absorción discreto. La luz del sol tiene ese espectro pero no tiene un color específico. La luz del sol es blanca. Si un material absorbiera un amplio rango de ancho de banda continuo de luz, mostraría el color del ancho de banda restante (parte no absorbida). Pero este es el caso raro. Los colores de los materiales que hemos visto en la vida diaria no se forman y funcionan de esta manera.

El color está formado por una gran cantidad de átomos, es una propiedad de la sustancia o material, no propiedad de un solo átomo. De manera similar, el agua u otro líquido tiene viscosidad, una sola molécula de agua no la tiene.

Las frecuencias que se reflejan/absorben dependen de la estructura del átomo (que, como nos ha enseñado la mecánica cuántica, es algo realmente difícil de entender). Entonces, saber qué propiedad particular del átomo decide qué frecuencia/longitud de onda debe absorber/reflejar es muy difícil. En cuanto a los electrones y otras partículas subatómicas, no poseen ningún color, por así decirlo, ya que la luz visible tiene una longitud de onda demasiado grande para reflejarse en estas partículas. Es por eso que debe usar rayos X y microscopios electrónicos para observar los átomos (y todavía no podemos ver partículas subatómicas, aunque realmente desearía que pudiéramos; finalmente, todo el asunto de la incertidumbre tendrá un ángulo completamente nuevo, ¿no? ¿tú crees?).

En primer lugar, el color no se refleja. Cuando la luz se refleja, crea un resplandor que es una imagen de la fuente de luz misma.

El color se crea cuando (1) la luz de una longitud de onda particular se emite desde una fuente de luz o (2) es absorbida y luego reemitida por un objeto físico. Entonces, cuando decimos que una manzana es roja, por ejemplo, se refiere al segundo caso.

Todas las moléculas pueden absorber la energía electromagnética, incluida la energía del espectro visible. Luego vuelven a emitir parte de esa energía como nueva luz, pero el espectro de luz que emiten será diferente al que recibieron. Por ejemplo, una luz blanca, que contiene energía de todas las partes del espectro, puede ser reemitida por un objeto rojo principalmente como luz roja porque el objeto ha absorbido preferentemente la energía en las partes verde y azul del espectro.

El color aparente de un objeto depende de la fuerza de la energía emitida en cada frecuencia. Entonces, un objeto que emite frecuencias más bajas de luz visible aparecerá de color rojo-amarillo, y uno que emita frecuencias más altas de luz visible aparecerá de color púrpura azulado.