Коричневый — это обычный цвет, который мы видим вокруг себя, от стволов деревьев и почвы до различных искусственных объектов. Но откуда берется этот цвет? Ответ кроется в том, как свет взаимодействует с материей.
Цвет, который мы воспринимаем как объект, основан на том, какие длины волн видимого света поглощаются, а какие отражаются. Когда белый свет (который содержит все видимые длины волн) падает на объект, определенные длины волн поглощаются, а другие отражаются. Отраженные длины волн определяют, какой цвет видят наши глаза.
В случае коричневого цвета это составной цвет, состоящий из красного, зеленого и небольшого количества синего света. Когда все эти длины волн смешиваются вместе, мы воспринимаем их как коричневые. Но для того, чтобы объект поглотил правильную комбинацию длин волн и стал коричневым, его химический состав и структура должны быть правильными.
Многие натуральные коричневые материалы, такие как почва, дерево и опавшие листья, получают свой цвет от коричневых пигментов. Эти пигменты представляют собой сложные органические молекулы, обладающие особыми свойствами, которые позволяют им поглощать некоторые длины волн и отражать другие.
Некоторые распространенные коричневые пигменты, встречающиеся в природе, включают:
– Меланины – они встречаются в волосах, коже, перьях и некоторых раковинах морских существ. Меланины поглощают все длины волн и рассеивают обратно коричневый цвет.
– Каротиноиды – каротиноиды поглощают синий и зеленый свет, отражая обратно желтые, оранжевые и коричневые оттенки. Они встречаются в растениях и микробах и отвечают за цвет осенних листьев.
– Танины – Эти фенольные соединения, которые содержатся в древесине, листьях и некоторых ягодах, сильно поглощают синие длины волн, придавая им коричневый цвет.
– Оксиды железа – Эти неорганические соединения встречаются в почвах и глинах и дают цвета от желтовато-коричневого до темно-красно-коричневого.
Когда белый свет сталкивается с одним из этих коричневых пигментов, вот что происходит с различными видимыми длинами волн света:
| Длина волны | Поглощение |
|---|---|
| Фиолетовый (380-450 нм) | В основном отражается |
| Синий (450-495 нм) | Сильно поглощается |
| Зеленый (495-570 нм) | Частично поглощается |
| Желтый (570-590 нм) | Отражается |
| Оранжевый (590-620 нм) | Отражается |
| Красный (620-750 нм) | Отражается |
Как показано в этой таблице, коричневые пигменты поглощают значительное количество длин волн синего цвета, но отражают большую часть желтого, оранжевого и красного. Когда все эти отраженные длины волн смешиваются, наши глаза и мозг воспринимают их как коричневые. Точный оттенок коричневого зависит от конкретного количества каждой длины волны, поглощенной по сравнению с отраженной.
В некоторых случаях коричневые цвета производятся не пигментами, а физической структурой материала. Они называются структурными цветами. Они возникают, когда свет отражается и рассеивается микроскопическими структурами на поверхности таким образом, что испускает коричневые длины волн.
Примеры структурных коричневых цветов включают:
– Перья – Микроскопическая структура бородок перьев отражает коричневый цвет посредством эффектов интерференции. Изменяя расстояние между бородками, птицы могут выращивать перья с различными оттенками коричневого цвета.
– Насекомые – У некоторых жуков и бабочек есть микроскопические бороздки на панцире или крыльях, которые мешают световым волнам отражать коричневые оттенки.
– Минералы – Такие материалы, как агат и тигровый глаз, получают свои волнистые коричневые узоры из волокнистых структур, которые рассеивают свет.
Таким образом, в то время как пигменты производят коричневый цвет посредством химического поглощения на молекулярном уровне, структурные цвета получают коричневый цвет посредством физического взаимодействия со световыми волнами.
Наконец, восприятие коричневого цвета также зависит от нашей зрительной системы. В глазу специализированные рецепторы, называемые колбочками, реагируют преимущественно на разные длины волн света. Существует три основных типа колбочек:
| Тип колбочки | Пиковая чувствительность |
|---|---|
| S-колбочки | Синий свет |
| M-колбочки | Зеленый свет |
| L-колбочки | Красный свет |
При взгляде на коричневый объект сильно стимулируются колбочки M и L (реагирующие на зеленый и красный). Колбочки S (синие) активируются лишь слабо. Этот паттерн активации отправляется в зрительную кору мозга, которая интерпретирует сигналы как коричневые.
Таким образом, коричневый цвет в конечном итоге формируется в мозге на основе относительных реакций различных колбочек. Даже искусственный «коричневый» свет, который излучает смесь нескольких узких полос света, может активировать тот же рисунок колбочек и восприниматься как коричневый.
Подводя итог, можно сказать, что существует несколько основных способов взаимодействия света с веществом для создания коричневого цвета:
– Коричневые пигменты, которые избирательно поглощают определенные видимые длины волн
– Микроскопические структурные механизмы, которые отражают коричневые длины волн
– Колбочки и нейронная обработка зрительной системы глаз-мозг
Коричневый цвет – это действительно сложный визуальный опыт. Мир вокруг нас наполнен сложной физикой, химией, биологией и нейробиологией, которые создают этот обильный цвет во всех его оттенках и полутонах. Так что в следующий раз, когда вы увидите знакомую коричневую почву, дерево или опавший лист, подумайте о скрытых взаимодействиях со светом, которые создают коричневый цвет.