رنگ زماني موجوديت دارد كه نور وجود داشته باشد...

نور و ماهيت آن :

از زمان ايساك نيوتن Isac Newtons به بعد ،حدوداً تا 200 سال متوالي يك درگيري شديد بين فيزيك دانان بر سر نور و محتواي آن درجريان بود ،عده اي طرفدار "تئوري موجي"(-امواج الكترومغناطيسي -)بوده وعده ديگر معتقد بودند كه نور متشكل از ذرات داراي جرم است،تا اينكه بالاخره اين مشاجره با "وساطت" ماكس پلانك(Max Plank) فروكش كرد.

ماكس پلانك وتئوري كوانتومي نور:

نور متشكل است از ذرات يا كوانت هاي نوري كه بصورت امواج الكترومغناطيسي منتشر شده و مسير خود را طي مي كند .با اين توضيح ما نور را به عنوان يك پديده با خصلت هاي دوگانه (Dual) تعريف مي كنيم . آن دسته از اثرات نور كه با پخش، انتشار، شكست و انعكاس نور در ارتباطند ،با تئوري امواج الكترومغناطيسي،و آن دسته از اثرات نور كه نمايانگر تأثيرمتقابل آن و ماده بر يكديگر هستند ،مانند تشعشع و جذب (Emission ,Absorption ) به بهترين نحو از ديدگاه تئوري ذره اي (Korpuskular) قابل توضيح وتشريح مي باشند.

رنگهاي طبيعي و تكامل آن درطول ميليون ها سال:

اهميت رنگهاي طبيعي وتكامل آنها درطول ميليون ها سال بسيار بيش از آن است كه فقط از نقطه نظر "رنگي" مورد مطالعه قرار گيرد،زيرا كه خورشيد به عنوان منبع انرژي درتمام عمليات بيولوژيكي در ارگانيسم ها بوده وبهره گيري از اين منبع انرژي عامل تعيين كننده براي جمع آوري وذخيره نور خورشيد وتبديل آن به انرژي شيميائي مي باشد. اين پروسه در طول سالهاي تكامل منجر به ايجاد و بهينه سازي رنگزاهاي طبيعي با اثرگذاري هاي مختلف گرديده است ، به طوريكه ميتوان گفت بدون بهره گيري از اين رنگزا ها و نقش فتوبيولوژيكي،بيوشيميائي وفيزيولوژيكي آنها ،حيات،آنگونه كه ما انرا مي شناسيم ناممكن مي بود! براي اثيات اين مدعي كافي است به نقش نورخورشيد در فتوسنتز توجه كنيم!

الف- رنگهاي "فيزيكي" :

رنگهاي "فيزيكي" به آندسته از رنگها گفته مي شود كه عامل پيدايش آن نور به عنوان امواج الكترومغناطيسي مي باشد با خصلت هائي كه برشمرده شد ،مانند رنگهاي رنگين كمان ،رنگهاي قابل مشاهده درهنگام غروب آفتاب در افق و......و همچنين رنگها ونقش هاي زيبا در پر طاوس ،پروانه ها و.....و رنگهاي موجود درصدف ها و نوع "دست ساز" آن يعني پيگمنت هاي صدفي .

ب-رنگهاي "شيميایي" :

رنگهاي با منشاء شيميایي آندسته از رنگها هستند كه دربوجود آمدن آنها نور به عنوان ذرات داري انرژي نقش آفريني ميكنند مانند كليه مواد رنگ دهنده اعم از پيگنت يا مواد رنگزا (به استثناء پيگمنت هاي صدفي).

ج-رنگهاي "شيميایي-فيزيكي" :

اين گروه از رنگها حاصل اختلاط دوگروه ذكر شده مي باشد ،آنگونه در طوطي مورد نظر مآ يعنی Trichoglossus haematodus وجود دارد. رنگ آبي در اين پرنده رنگي است فيزيكي ،يعني در اثر ويژيگي هاي الكترومغناطيسي نور (بدون جذب و بازتاب) موجوديت پيدا ميكند . رنگهاي زرد ،نارنجي و قرمز رنگهایي هستند شيميایي و در اثر وجود تركيباتي چون كارتينوئيد ها وموادي با ساختار پلي اِن بوجود آمده اندومهمتر ازاين دوگروه، رنگ سبز است كه حاصل اختلاط  دو رنگ آبي (فيزيكي) و زرد (شيميایي) مي باشد.

• منبع: indication innovation in concreto
• تصویر: Wikimedia

همان طور که می‌دانید حباب صابون از یک لایه ی نازک شفاف آب و صابون تشکیل شده است. این لایه ی نازک، الاستیک (یعنی کش مانند) است و برای همین درست مثل لاستیک بادکنک موقع باد شدن کش می‌آید و فشار هوای درون آن بیشتر از فشار هوای محیط اطرافش می‌شود. حال فکر کنید یک شعاع نور به این بادکنک صابونی برخورد کند. لایه ی صابونی دو سطح دارد: سطح بیرونی و سطح درونی. این دو سطح خیلی خیلی به هم نزدیکند، چون لایه ی صابون هم خیلی خیلی نازک است. وقتی نور به سطح بیرونی برخورد می کند، بخشی از آن به چشم شما بازتابانده می‌شود. دلیل بازتاب نور، تفاوت چگالی هوا و چگالی لایه ی صابون است. نوری که بازتاب نشده از لایه ی صابون که شفاف است می‌گذرد و با برخورد به سطح درونی، دوباره مقداری از آن بازتاب می‌کند و به چشم شما می‌رسد. در نتیجه دو شعاع نور بازتاب شده به چشم شما برگشته اند. اما این دو نور کاملاً یکسان نیستند! نور دوم راه بیشتری را طی کرده و تا رسیدن به چشم شما زمان طولانی تری در راه بوده است. اما از هر لحاظ دیگری، به جز این اختلاف کوچک، دو نور مشابه هم هستند. این اختلاف کوچک برای رخ دادن یک اتفاق مهم کافی است. یعنی باعث می‌شود این دو نور که طول موج، فرکانس و سرعت یکسان دارند، با هم اختلاف فاز پیدا کنند.

رنگ نور، توسط طول موج آن تعیین می‌شود. مثلاً نوری با طول موج 550 نانومتر سبز است، 470 نانومتر آبی است و 600 نانومتر نوری نارنجی رنگ است. این عددها هم بسیار کوچکند ولی در حدود ضخامت لایه صابون هستند. نکته در این جاست که اگر تفاوت طول مسیر بین دو شعاع نور دقیقاً برابر نصف طول موج شان باشد، دیگر آنها را نخواهیم دید! چرا؟ چون هر موجی دارای یک سری قله‌ها و دره هاست که با تفاوت طول موج تکرار می‌شوند. وقتی تفاوت مسیر دو موج، درست نصف طول موج باشد، هر قله ای با یک دره برخورد می‌کند و همدیگر را خنثی می‌کنند. بنابراین اصلاً نوری نمی ماند که ما ببینیم. این همان «تداخل مخرب» است.

حالا به این موضوع فکر کنید که اولاً نور خورشید که سفید به نظر می‌رسد، در واقع مخلوطی از طول موج های بسیار و همه ی رنگ های طیف مرئی است. برای همین است که طلوع و غروب خورشید این همه رنگهای زیبا دارد، چون اثرات تداخلی تحت تأثیر عوامل جوی زیادی است و باعث می‌شود گاهی این رنگ و گاهی رنگ دیگری ببینیم. اما همه ی این رنگ ها را می‌بینیم چون همه ی آنها در نور خورشید وجود دارند. اگر در اثر تداخل مخرب بعضی از رنگها حذف شوند، ما رنگ های دیگر را که غالباً به سمت قرمز گرایش دارند، می‌بینیم. در واقع اگر یکی از رنگ ها از طیف حذف شود، ما رنگ مکمل آن را خواهیم دید. مثلاً اگر آبی حذف شود ما زرد را خواهیم دید. پوسته ی حباب هم در اثر وجود رنگ های مکمل ناشی از تداخل است که اینقدر رنگی است.

 زاویه ای که نور تحت آن به حباب برخورد می‌کند تعیین کننده ی طول مسیری است که شعاع دوم باید بپیماید، اما حباب گرد است و دائم حرکت می‌کند بنابراین طبیعی است که نور در زوایای مختلفی به آن برسد. پس بسته به نقطه ای از حباب که به آن نگاه می‌کنید، طول موج خاصی به خاطر تداخل ناپدید می‌شود و رنگ های دیگری باقی می‌ماند که ما آنها را می‌بینیم. در ضمن ضخامت حباب صابون هم دایماً تغییر می‌کند چون آب موجود در آن بخار می‌شود. پس حتی اگر در یک نقطه به حباب نگاه کنید، باز هم رنگ های متغیری روی حباب می‌بینید. اگر پوسته ی حباب خیلی نازک شود، حتی کوچک تر از طول موج مرئی می‌شود و آن وقت دو شعاع نور در حالتی به هم می‌رسند که تقریباً همیشه باعث تداخل مخرب می‌شود. در این صورت هیچ بازتاب مرئی پدید نمی آید و حباب، سیاه به نظر می‌رسد. حالا به یک حباب صابون نگاه می‌کنید! وقتی بالای حباب، سیاه به نظر می‌رسد یعنی خیلی نازک شده است و به زودی ... بامب! خواهد ترکید.

خطوط متناوب نور و تاریکی روی این لایه ی صابون در واقع باندهای رنگی هستند که از بازتاب و تداخل نور پدید آمده اند این رنگ ها به ضخامت لایه ی صابون بستگی دارند. نظر شما چیست؟ آیا می‌شود از این راه برای اندازه گیری ضخامت لایه صابون استفاده کرد؟

• منبع: تبیان