Красный — это цвет, который ассоциируется со страстью, энергией и теплом. Но что заставляет вещи казаться красными для наших глаз? Ответ кроется в свойствах света и в том, как наши глаза воспринимают разные длины волн.
Когда белый свет падает на объект, некоторые длины волн поглощаются, а другие отражаются. Отраженные длины волн определяют, какой цвет видят наши глаза. Красные объекты отражают более длинные длины волн света — около 700 нанометров — и поглощают другие длины волн.
В наших глазах есть специальные рецепторные клетки, называемые колбочками, которые чувствительны к разным длинам волн света. Когда колбочки, которые обнаруживают красный свет, стимулируются, наш мозг интерпретирует это как красный цвет. Поэтому любой объект, который отражает много света с длиной волны 700 нм обратно в наши глаза, будет казаться красным.
Есть несколько способов, которыми материалы могут отражать красный свет и приобретать красный цвет:
| Материал | Причина красного цвета |
|---|---|
| Рубин | Следовые количества хрома поглощают синий и желтый свет, оставляя красный |
| Кровь | Белок гемоглобина сильно отражает красный свет при насыщении кислородом |
| Красная краска | Содержит красные пигменты, которые поглощают другие цвета и отражают красный |
| Красные цветы | Покраснеть пигменты из растительных молекул, таких как антоциан |
| Красная одежда | Окрашено синтетическими молекулами красного красителя |
Как вы можете видеть, красный цвет может возникать из-за множества молекул и соединений, которые поглощают некрасные длины волн и отражают красные.
Переходные металлы, такие как хром, органические пигменты из растений и синтетические красители — все это примеры химических веществ, которые избирательно отражают и пропускают красный свет. Когда эти отражающие красный свет молекулы присутствуют в материале, он будет выглядеть в некотором оттенке красного.
Говоря о цвете, важно различать основные цвета света и основные цвета пигмента.
Основные цвета света — красный, зеленый и синий. Смешивание различных количеств этих цветных огней может дать большинство других цветов. Этот принцип используется в телевизорах, компьютерных мониторах и других дисплеях для создания цвета.
Основные цвета пигмента, например, краски и красителей, — это голубой, пурпурный и желтый. Это происходит потому, что пигменты поглощают одни длины волн и отражают другие. Например, красный пигмент поглощает зеленый и синий свет, отражая красный. Сочетание основных пигментов в разных соотношениях также может давать много цветов.
Таким образом, красный свет является основным цветом, в то время как красный пигмент на самом деле отражает только красный и поглощает другие цвета. Это различие объясняет, почему разные материалы могут казаться красными, хотя они содержат разные пигменты.
Красная окраска очень распространена в растительном и животном мире. Эволюция привела ко многим случаям, когда красная окраска развивалась, потому что она давала некоторое преимущество.
Одна из причин заключается в том, что красный пигмент антоциан обеспечивает защиту от солнечного излучения. Многие красные фрукты, листья и цветы содержат антоциан. Красный цвет предупреждает хищников о том, что растение может быть ядовитым или невкусным.
Животные также могут извлечь выгоду из красной окраски. Некоторые используют ее в качестве предупреждения, как, например, краснобрюхая черная змея. У других есть красные отметины, которые служат камуфляжем в их естественной среде обитания, как, например, у красного тетерева в вереске.
Люди, вероятно, ассоциируют красный цвет с опасностью и страстью из-за наших инстинктивных реакций на красный цвет в природе. Красный цвет сигнализировал об угрозах на протяжении всей нашей эволюции, но также о спелости и сладкой, богатой питательными веществами пище, такой как ягоды. Это может определять эмоциональный эффект красного цвета.
Чтобы понять, почему определенные материалы кажутся красными, полезно немного разобраться в том, как глаза распознают цвет.
У человеческих глаз есть два типа световых рецепторов — палочки и колбочки. Палочки распознают яркость и движение, в то время как колбочки отвечают за распознавание цвета.
| Тип колбочек | Распознавание цвета |
|---|---|
| S-колбочки (короткая длина волны) | Синий свет |
| M-колбочки (средняя длина волны) | Зеленый свет |
| L-колбочки (длинная длина волны) | Красный свет |
У нас есть три типа колбочек, которые активируются разными длинами волн света. Когда мозг получает сигналы от колбочек, он интерпретирует их как цвет.
Например, когда активируются только L-колбочки (красные колбочки), мы видим красный цвет. Если активируются L- и M-колбочки (красный и зеленый), мы видим желтый. Наш мозг объединяет комбинации ответов колбочек, чтобы мы могли воспринимать весь спектр цветов.
Итак, вкратце, красные объекты отражают свет, который максимально активирует L-колбочки. Эта стимуляция колбочек интерпретируется как красный цвет визуальной обработкой в нашем мозге.
Пигменты кажутся красными, потому что они поглощают некоторые длины волн света, отражая при этом красные длины волн. Это избирательное поглощение и отражение придает пигментам их характерный цвет.
Молекулярная структура пигментов определяет, какие длины волн поглощаются. Факторы могут включать:
Разработка пигментов с определенными спектрами поглощения позволяет химикам производить огромное количество цветных соединений. Большинство синтетических красных красителей и пигментов производятся путем настройки молекулярной структуры органических химикатов для точной настройки их поглощения света.
В целом, настройка типов связей и колец будет контролировать, какие цвета поглощает молекула пигмента при попадании белого света. Этот профиль поглощения напрямую влияет на то, какой цветной свет отражается и воспринимается красными колбочками нашего глаза.
В то время как природа выработала множество красных органических пигментов, люди также создали чисто синтетические красные красители и пигменты. Они позволяют нам окрашивать широкий спектр коммерческих продуктов в красный цвет.
Некоторые примеры синтетических красных красителей и пигментов включают:
Химики могут модифицировать эти структуры для получения определенных оттенков и свойств. Нацелившись на то, как молекулы поглощают и отражают свет, можно разработать красные красители на молекулярном уровне.
Эти синтетические красные красители позволяют нам окрашивать ткани, краски, пластик и многие другие коммерческие продукты в красный цвет. Это расширяет палитру красных цветов за пределы того, что доступно в природе.
Существует множество оттенков красного — от кроваво-красного до цвета пожарной машины и ржаво-красного. Конкретный оттенок зависит от точного спектра поглощения материала.
Хотя все красные материалы поглощают зеленый и синий свет, они могут поглощать разное количество длин волн оранжевого и желтого цвета.
Например:
Баланс длин волн, поглощаемых и отражаемых обратно, определяет окончательный оттенок красного цвета. Незначительные изменения в молекулярной структуре красного пигмента могут изменить то, какие цвета он поглощает.
Факторы окружающей среды также могут изменить внешний вид красного цвета. Другие цвета, окружающие его, могут изменить то, как глаз воспринимает красный объект. Качество окружающего света также влияет на оттенки, которые мы наблюдаем.
Красный — яркий, эмоционально насыщенный цвет, который природа развила, чтобы сигнализировать о многих значениях. Материалы кажутся красными, потому что их молекулярная структура поглощает некрасные длины волн, отражая только свет, обнаруженный красными колбочками нашего глаза. Многие натуральные и синтетические пигменты избирательно фильтруют свет таким образом. Конкретный атомный состав пигментов определяет нюансы конечного красного цвета, который мы наблюдаем. Поэтому в следующий раз, когда вы увидите что-то красное, вы будете знать, что оно обязано своим появлением увлекательному взаимодействию между светом, химией и человеческим восприятием.