ทำไมความมืด จึงเป็นสีดำ
เราคงเคยเห็นพื้นที่ๆแสงสาดส่องไปที่ใด มักจะมีเงา หรือที่ๆแสงไม่สามารถสาดส่องไปได้ถึง ที่เหล่านั้น ทำไมถึงได้เป็นสีดำ มันสามารถเป็นสีอื่นๆได้หรือไม่ เราคงเคยเรียนรู้มาบ้างว่า แสงจากดวงอาทิตย์นั้น ประกอบไปด้วยสีในย่านต่างๆ ทั้งหมดกว่า 7 สี เพราะเหตุใด พื้นที่ๆแสงไม่สามารถสาดส่องไปถึง ถึงได้มีแต่สีดำ หรือความมืด ทำไมถึงไม่สามารถกลายเป็นสีอื่นๆ
ก่อนที่เราจะเข้าใจเรื่องของความมืด เราต้องเข้าใจเรื่องของแสงก่อน แสงที่เราเห็นอยู่จนถึงทุกวันนี้ มีแหล่งกำเนิดมาจากดาวฤกษ์ หรือ ดวงอาทิตย์เป็นส่วนใหญ่ หรือจากหลอดไฟต่างๆ เป็นต้น ไม่ว่าแสงจะกำเนิดจากแหล่งใด คุณสมบัติของมันก็จะเหมือนกันหมดไม่มีเปลี่ยนแปลง แสง ประกอบไปด้วยอนุภาคชนิดเดียว อนุภาคนั้น คือ โฟตอน การที่เราสามารถมองเห็นวัตถุสิ่งต่างๆได้นั้น อาศัยหลักการกระทบของแสงเป็นหลัก ยกตัวอย่างเช่น คุณเห็นรถยนต์จอดอยู่กลางถนน นั้นเพราะโฟตอนหรือแสงจากดวงอาทิตย์ พุ่งมาชนและกระทบกับรถยนต์ โฟตอนหรือแสงที่ถูกกระทบกับรถยนต์จะสะท้อนเข้าไปในดวงตาและประสาทตาของเรา ทำให้เรารู้ว่ามีรถจอดอยู่บนถนน แต่โฟตอนไม่สามารถสะท้อนเข้าไปในฝากระโปรงรถยนต์ได้ เพราะเหล็กเป็นวัตถุทึบแสง ดังนั้นโฟตอนจึงไม่สามารถทลวงเข้าไปถึงเครื่องยนต์และสะท้อนมาเข้าตาเรา ทำให้เรามองไม่เห็นสิ่งที่อยู่ข้างในได้ และนี่คือการยกตัวอย่างคร่าวๆของหลักการทำงานในการสะท้อนของการมองเห็นวัตถุต่างๆของมนุษย์
กลับมาที่ความมืดทำไมถึงมีสีดำกันต่อ เราจะเห็นแล้วว่า แสงก็คือโฟตอนจำนวนนึง ที่ๆไม่มีแสงสว่างหรือที่ๆโฟตอนวิ่งไปไม่ได้ พื้นที่ตรงนั้นเราเรียกมันว่า ความมืด ดังนั้น ความมืด คือพื้นที่ๆโฟตอนไม่สามารถไปถึงและสะท้อนอะไรๆกลับเข้ามาในดวงตาของเราได้ สิ่งที่ดวงตาเราจะได้รับ จึงมีแค่ความมืด หรืออีกนัยนึง คือดวงตาขอเราแปลค่าสิ่งที่เรามองไม่เห็น ออกมาเป็นสีดำนั้นเอง (ในกรณีที่ไม่ได้มืดมิดจนดำสนิท หรือมืดแต่ยังพอมองเห็น ก็คืออาจจะมีโฟตอนบางจำนวนวิ่งไปได้บางส่วนและสะท้อนเข้าตาเราได้บางส่วนนั้นเอง) หากโฟตอนสามารถวิ่งเข้าไปกระทบวัตถุได้เมื่อไหร่ และหากมันสะท้อนเข้าตาเราได้ ตาของเราก็จะรับโฟตอนเหล่านั้นมาและแปลค่าออกมาเป็นสีและวัตถุต่างๆนั้นเอง
สิ่งที่สำคัญประการถัดมา คือเราต้องเข้าใจก่อนว่า สีสันของแสง(Light) และ สีสันของวัตถุ(Color)นั้น ไม่เหมือนกัน
สีสันของแสง ก็คือ โฟตอนที่ออกมาจากแหล่งกำเนิด การออกมาของมันจะมีแบบหลายย่านความถี่ ไปจนถึงย่านความถี่เดียว โดยแต่ละย่านนั้น จะให้สีที่ออกมาแตกต่างกันนั้นเอง เราเรียกมันว่า สเปกตัม สเปกตัมของแสงจะแบ่งเป็นย่านความถี่ที่แตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหากย่านความถี่ของแสงมีความถี่ที่ยาว(ความถี่ต่ำ) แสงที่ออกมาจะเป็นสีเหลืองๆไปถึงแดงๆ หากความถี่ค่อยๆบีบตัวจนสั้นมากขึ้นเรื่อยๆ(ความถี่สูง) แสงที่ออกมาจะมีสีฟ้าๆจนถึงสีน้ำเงิน
ส่วนสีสันของวัตถุที่เราเห็นๆกันหลากหลายนั้น เกิดขึ้นได้โดยอาศัยปัจจัยหลัก 3 ประการ นั้นคือ
1.การสะท้อนและการกระเจิง
2.การดูดกลืน
3.การหักเห
หากวัตถุต่างๆเหล่านั้น มีคุณสมบัติอะไรมากกว่ากัน และมีอิทธิพลกับย่านความถี่ใดมากที่สุด วัตถุนั้นก็จะแสดงสีนั้นๆออกมาให้เราได้เห็นนั้นเอง ยกตัวอย่างเช่น
ทำไมมะเขือเทศมีสีแดง
เพราะว่ามะเขือเทศมีสาร Lycopene จำนวนมาก ซึ่ง Lycopene นี้
มีคุณสมบัติในการ ดูดกลืน แสงในเกือบทุกย่าน ยกเว้นย่านสีแดง
มันจึงสะท้อนแต่ย่านสีแดงออกมาให้เรา ดังนั้นตามนุษย์จึงมองเห็นมะเขือเทศเป็นสีแดง
โดยหากเราวางมะเขือเทศใว้กลางแดด แสงแดดที่มีแสงสีครบทุกย่านจะตกกระทบมะเขือเทศ
และมันก็จะ "แสดง" เฉพาะสีแดงออกมา
ทำไมแครอทมีสีเหลือง
แครอทมีสีออกเหลือง ๆ แดง ๆ เพราะว่า carotene ที่มีอยู่ในแครอท นั้น
มีคุณสมบัติในการ ดูดกลืน แสงย่านสีม่วง-น้ำเงิน และช่วงแสงสีเขียว (450 - 550 นาโนเมตร)
ทำให้แสงอาทิตย์ซึ่งมีครบทุกสเปกตัมนั้น ถูกดูดกลินไปในช่วงดังกล่าว
จึงเหลือเพียงแสงย่านสีเหลือง-แดง ที่สะท้อนออกมาสู่ตาเราได้
ทำไมใบไม้มีสีเขียว
พืชมีสีเขียว เพราะในพืชจะมี chlorophyll เป็นส่วนประกอบหลัก
ซึ่ง chlorophyll นั้นมีการ ดูดกลืน แสงย่านสีม่วง-น้ำเงิน และ แดง
แต่เว้นย่านสีเขียวที่ไม่ได้ถูกดูดกลืน ดังนั้น chlorophyll จึงปล่อยเฉพาะ
แสงย่านสีเขียวให้สะท้อนเข้าตาเราได้
ดังนั้น เราจะเห็นว่า ความมืดนั้น เป็นเพียงแค่การแปลข้อมูลภายในดวงตาจากสิ่งที่วัดได้ เมื่อโฟตอนหรือแสงไม่สามารถกระทบวัตถุใดๆได้ ก็จะไม่มีอะไรสะท้อนเข้าตาเรา และตาเราก็จะแปลข้อมูลว่ามันมืดหรือเป็นสีดำเหมือนในขณะที่เราหลับตานั้นเอง ส่วนสีสันต่างๆนั้น เกิดจากการสอดประสานกันระหว่างย่านความถี่สเปกตัมของแสงและวัตถุ หากวัตถุนั้นๆมีคุณสมบัติในการดูดซับแสงในย่านใด มันก็จะสะท้อนแสงย่านที่ไม่ถูกดูดกลืนออกมา ทำให้เราเห็นสีที่แตกต่างกันออกไปมากมายนั้นเอง
credit: http://pantip.com/topic/33019438
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น