Как молекулярная структура вещества определяет отражаемые и поглощаемые световые волны? В чём разница между структурами жёлтого банана и красного яблока?

140
2
0
21 мая
18:38
Фотография: Pink Floyd, The Dark Side of the Moon
май
2016

Энергия волн светового диапазона соответствует не колебаниям связей в молекулах ("молекулярная структура"), им соответствуют более длинные ИК волны, а электронным переходам ("электронная структура", наверное, можно сказать). Окрашивание предметов при попадании на них света представляет собой избирательное поглощение волн в каком-то диапазоне и рассеивание остальных (термин "отражение" в данном случае не очень удачен, поскольку собственно отражение происходит в относительно небольшом количестве случаев, но вообще для наших целей отражение можно считать частным случаем рассеивания и говорить о рассеянии, даже если мы имеем дело с отражением, как, например, в случае окрашенного зеркала). 

При этом мы видим цвет, являющийся дополнительным к поглощаемому, т.е. как бы "белый свет минус поглощенный 'цветной' свет". Например, если банан нам видится желтым, то это значит, что что-то в нем поглощает фотоны, соответствующие фиолетовому cвету, в красном яблоке - что-то поглощает "зеленые" фотоны и т.д. Механизм поглощения светового излучения в общем-то всегда один - некоторый электрон находится в основном состоянии, а затем поглощает фотон и переходит в возбужденное состояние. То есть, для того, чтобы соединение имело какой-то цвет, нужно, чтобы у него были электроны, у которых энергетический зазор между основным и возбужденным состоянием соответствовал бы какой-то длине волны в световом диапазоне. Это могут быть органические (иногда и неорганически) соединения с пи-электронами, могут быть ионы d- или f-элементов, могут быть комплексы с переносом заряда и т.д.  и т.п. 

А вообще я вспомнил - на вопрос, что именно ответственно за окрашивание, уже отвечали, см. ответ Дмитрия, да и мой тоже.

3
0
май
2016

Когда на поверхность банана падает белый свет(от Солнца), а как мы знаем, белый свет - сложный свет. Принято разделять белый на 7 спектров от 760нм до 380нм. То поверхность банана поглощает 6 остальных лучей от отражает один, желтый луч, который впоследствии попадая на наш глаз вызывает раздражение нервов, потом посредством нейронов мозгу сообщается, что это именно желтый цвет. 

Разница собственно в строении исследуемого тела, в способности поглощать и отражать разной длины волны лучи.

Почему одни вещества поглощают зелёный свет, а другие — красный? Это определяется структурой молекул, из которых вещество состоит. Взаимодействие вещества со световым излучением происходит таким образом, что за один приём одна молекула «заглатывает» только одну порцию излучения, иначе говоря, один квант света или фотон. Энергия фотона напрямую связана с частотой излучения (чем выше энергия — тем больше частота). Поглотив фотон, молекула переходит на более высокий энергетический уровень. Энергия молекулы повышается не плавно, а скачком. Поэтому молекула поглощает не любые электромагнитные волны, а только те, которые подходят ей по величине «порции».

Вот и получается, что ни один предмет не окрашен сам по себе. Цвет возникает из выборочного поглощения веществом видимого света. 

0
2
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта