Χρώματα—Από το Φως
ΕΧΕΤΕ προσπαθήσει να βαδίσετε μέσα σ’ ένα σκοτεινό σαν πίσσα δωμάτιο; Ή, κλείσατε ποτέ τα μάτια σας σφιχτά και δοκιμάσατε να κάμετε τις καθημερινές σας δουλειές; Ίσως να το βρήκατε μάλλον τρομακτικό. Είναι πραγματική ανακούφισις να βλέπη κανείς το φως! Οι θεόπνευστοι λόγοι της Βίβλου είναι πράγματι αληθινοί, «Γλυκύ βέβαια είναι το Φως, και ευάρεστον εις τους οφθαλμούς να βλέπωσι τον ήλιον.»—Εκκλησ. 11:7.
Ο ήλιος είναι η κυρία πηγή του φωτισμού μας. Κάθε δευτερόλεπτο από κάθε ημέρα ο ήλιος μεταβάλλει τέσσερα εκατομμύρια τόννους από την ύλη του σε ενέργεια. Αυτή εκπέμπεται σε όλες τις διευθύνσεις από την επιφάνειά του με ταχύτητα άνω των 186.000 μιλίων το δευτερόλεπτο! Αλλά ποια είναι η φύσις αυτών των εκπομπών; Πώς κάνουν την όρασι δυνατή; Και πώς γίνεται ώστε να μπορούμε να βλέπωμε μια μεγάλη ποικιλία χρωμάτων;
Τι Εκπέμπει ο Ήλιος
Οι εκπομπές από τον ήλιο ονομάζονται «ηλεκτρομαγνητική ενέργεια» ή «ακτινοβολία.» Αυτή η ακτινοβολία συχνά θεωρείται σαν ένα ρεύμα μικροσκοπικών μορίων. Αλλά, θεωρείται επίσης σαν να ταξιδεύη κατά κύματα. Ενώ εσχολίαζε αυτή την προφανώς αντιφατική άποψι, ο Καθηγητής Ουώλτερ Ι. Μουρ είπε: «Αυτή η απροθυμία του φωτός να ταιριάση κατάλληλα μέσα σ’ ένα μόνο πλαίσιο εικόνος υπήρξεν ένα από τα περιπλοκώτατα προβλήματα της φυσικής φιλοσοφίας.»
Ενώ κάθε ακτινοβολία, περιλαμβανομένου του φωτός, ταξιδεύει από τον ήλιο με την ίδια ταχύτητα δεν είναι όλη η ίδια. Υπάρχουν πολλά είδη. Μερικά είδη ακτινοβολίας έχουν πολύ μακρά μήκη κύματος, που μετρώνται σε μίλια. Άλλα έχουν πολύ βραχέα μήκη κύματος που μετρώνται σε μικρά κλάσματα χιλιοστών ακόμη και εκατοντάκις χιλιοστών μιας ίντσας.
Οι ακτινοβολίες που έχουν μακρότερα μήκη κύματος περιλαμβάνουν κύματα θερμότητος και τα πολύ μακρά ραδιοφωνικά κύματα. Και μεταξύ των βραχυτέρων ακτινοβολιών που έρχονται από τον ήλιο είναι οι υπεριώδεις ακτίνες, οι ακτίνες Χ, οι ακτίνες γάμμα και οι πολύ βραχείες κοσμικές ακτίνες. Αλλά καμμιά απ’ αυτές δεν είναι ορατή στα ανθρώπινα μάτια κι’ έτσι μερικές φορές ονομάζονται αόρατον φως. Εν τούτοις, μεταξύ των μακροτέρων κυμάτων θερμότητος και των βραχυτέρων υπεριωδών κυμάτων, υπάρχει μια πολύ στενή ζώνη μικρών κυμάτων που είναι ορατά. Έτσι το τμήμα που βλέπομε είναι μόνο μια πολύ στενή ζώνη στο μέσον ενός ευρέος φάσματος μικτών κυμάτων από τις κοσμικές ακτίνες έως τα ραδιοφωνικά κύματα και ηλεκτρικά ρεύματα.
Ακτινοβολίες που Φθάνουν στη Γη
Κάθε ακτινοβολία που ο ήλιος στέλνει στη γη δεν φθάνει εδώ. Αυτό συμβαίνει επειδή η ατμόσφαιρα της γης ενεργεί ως ασπίς. Έτσι ό,τι φθάνει στη γη είναι κατ’ ουσίαν τα μήκη κυμάτων του ορατού φωτός μαζί με μια περιωρισμένη ζώνη αοράτων κυμάτων. Πόσο ευτυχείς μπορούμε να είμεθα γιατί η ατμόσφαιρά μας κρατεί μακρυά το πλείστον της αόρατης ακτινοβολίας, διότι αν αυτή επετρέπετο να φθάση στη γη θα μας εφόνευε όλους!
Εξ άλλου, μπορούμε να είμεθα ευγνώμονες διότι το ορατό φως πλημμυρίζει τη γη μας με τέτοια αφθονία. Τα φυτά παίρνουν ενέργεια από το φως και τη χρησιμοποιούν για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακος και του νερού σε απλή ζάχαρη, η οποία είναι η βάσις όλης της τροφής. Χωρίς την ενέργεια από το φως, τα φυτά δεν θα μπορούσαν ν’ αυξάνουν, και τίποτε δεν θα μπορούσε να ζήση επάνω στη γη.
Μήκη Κυμάτων που Δίνουν Χρώμα
Αλλά το φως μάς δίνει πολύ περισσότερα. Μάς δίνει την ευτυχία ν’ απολαμβάνωμε τα λαμπρά χρώματα και την ομορφιά. Εκείνο που είναι πολύ αξιοσημείωτο είναι ότι η ζώνη των μικρών κυμάτων που μάς δίνουν φως και τα πολλά χρώματα είναι πολύ στενή. Αυτά τα μήκη κυμάτων είναι μόνον τριανταδύο εκατομμυριοστά περίπου μιας ίντσας από κορυφή σε κορυφή, τα οποία τα μάτια μας αναγνωρίζουν ως ερυθρά, έως δεκαέξη περίπου εκατομμυριοστά μιας ίντσας τα οποία βλέπομε ως ιώδη!
Ενώ ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, επειδή αυτές οι ακτίνες είναι Φως, τα κύματα που χτυπούν το μάτι είναι περίπου 375 έως 750 τρισεκατομμύρια κατά δευτερόλεπτο. Αυτή τη δόνησι το ανθρώπινο οπτικό σύστημα την ερμηνεύει ως φως, και το χρώμα αντιστοιχεί με τη συχνότητα των δονήσεων.
Τα Πολυάριθμα Χρώματα του Φωτός
Σας φαίνεται παράξενο ότι θα ’πρεπε να μιλούμε για το φως σαν ν’ αποτελήται από διάφορα χρώματα; Νομίζετε ότι αυτό ήταν όλο λευκό; Το Φως συνήθως φαίνεται λευκό στα μάτια μας επειδή όλα τα μήκη κυμάτων της ορατής ακτινοβολίας ταξιδεύουν μαζί. Είναι αχώριστα. Αλλ’ όταν τα μήκη κυμάτων είναι χωρισμένα, μπορούμε να βλέπωμε τα ατομικά των χρώματα.
Θα μπορούσατε να το ελέγξετε αυτό μόνος σας κάποια φορά. Μπορείτε να κρατάτε μια πλάκα γραμμοφώνου μακράς διαρκείας προς το Φως και να κυττάζετε προς την λεπτά χαραγμένη επιφάνεια. Το Φως θα διαθλασθή και μπορείτε να βλέπετε τα διάφορα χρώματα του φωτός. Ή μπορεί να έχετε παρατηρήσει έπειτα από μια βροχοθύελλα πώς τα μικροσκοπικά σταγονίδια νερού στον αέρα διεχώρισαν το ηλιακό φως στα βασικά του χρώματα—ιώδες, κυνανούν, πράσινο, κίτρινο, πορτοκαλλί και κόκκινο—παράγοντας έτσι ένα ωραίο ουράνιο τόξο.
Αυτό δεν σημαίνει ότι το φως μπορεί να χωρισθή μόνον σ’ αυτά τα λίγα χρώματα. Μπορεί πραγματικά να διασπασθή σε δεκάδες χιλιάδων διάφορα μήκη κυμάτων, που το καθένα παράγει μια διαφορετική απόχρωσι των βασικών χρωμάτων! Το μάτι, όμως, δεν μπορεί να διακρίνη μεταξύ του χρώματος ενός κύματος φωτός και του χρώματος ενός άλλου κύματος αν αυτά είναι πολύ όμοια σε μήκος.
Οι μελέτες απεκάλυψαν ότι το ανθρώπινο μάτι μπορεί να διακρίνη περίπου 128 χωριστές αποχρώσεις χρωμάτων στο ορατό φως. Αλλά για να διακρίνη ακόμη και αυτά τα πολλά, ένα μήκος κύματος φωτός πρέπει να προβληθή σε μια οθόνη, και προτού αυτό απομακρυνθή, πρέπει να προβληθή ένα άλλο ελαφρώς διάφορο μήκος κύματος. Μόνον με το να τα συγκρίνη κανείς οπτικώς, μπορεί το μάτι να διακρίνη τη διαφορά πλέον των εκατό χρωμάτων ορατού φωτός.
Η Πηγή Όλων των Χρωμάτων
Για μια στιγμή σηκώστε τα μάτια σας από την έντυπο σελίδα και κυττάξτε προσεκτικά ωρισμένα πράγματα γύρω σας—ίσως μια βιβλιοθήκη, ένα γραφείο ή ακόμη το πάτωμα. Δεν είναι εκπληκτικό τι μεγάλη ποικιλία χρωμάτων υπάρχει; Αλλά από που έρχονται όλα τα χρώματα;
Το χρώμα δεν υπάρχει στο γραφείο, στο πάτωμα ή σ’ οποιοδήποτε αντικείμενο στο οποίον ίσως κυττάξατε. Είναι αλήθεια ότι μπορούμε να μιλούμε γι’ αυτά τα πράγματα ότι είναι ωρισμένου χρώματος. Αλλ’ η αλήθεια είναι ότι δεν ζούμε σ’ ένα κόσμο έγχρωμων αντικειμένων. Το χρώμα των πραγμάτων είναι πραγματικά στο φως που πέφτει επάνω τους. Το φως είναι η μόνη πηγή χρώματος, και χωρίς το φως δεν υπάρχει ακόμη και η πιο ελαφρά απόχρωσις.
Βλέποντας το Φως
Αλλά πώς συμβαίνει ότι μπορούμε να βλέπωμε το φως με τα αναρίθμητά του μήκη κυμάτων των χρωμάτων;
Δεν μπορούμε να βλέπωμε το φως καθώς ταξιδεύει μέσω του διαστήματος περισσότερο απ’ όσο μπορούμε να ιδούμε τα ραδιοφωνικά κύματα ή άλλη ακτινοβολία. Εκείνο που κάνει το φως να γίνεται ορατό στο μάτι είναι οι υλικές ουσίες επάνω στις οποίες πέφτει.
Επί παραδείγματι, αν βρισκώμεθα σ’ ένα δωμάτιο χωρίς μόρια σκόνης ή και χωρίς αέρα, δεν θα μπορούσαμε να ιδούμε την ακτίνα ή τη γραμμή του φωτός από ένα φλας αν άναβε. Μια ακτίνα φωτός στο κενό είναι εντελώς αόρατη. Έτσι όταν οι αστροναύτες στο διάστημα κύτταζαν έξω από το παράθυρό τους μπορούσαν να βλέπουν τον λαμπρό ήλιο, αλλά ο ουρανός ήταν μαύρος. Το μαύρο είναι η απουσία φωτός ή χρώματος. Ο ήλιος δεν εφώτιζε τον ουρανό επειδή το διάστημα δεν έχει ουσίες επάνω στις οποίες το Φως του ήλιου να μπορή να πέση. Μπορούμε να βλέπωμε το Φως μόνον όταν αυτό χτυπά κάποιο αντικείμενο που ανακλά τα κύματά του στα μάτια μας.
Τότε, λοιπόν, τι κάνει ένα αντικείμενο να φαίνεται ωρισμένου χρώματος; Γιατί τα περισσότερα φυτά και τα δένδρα είναι πράσινα και ο ουρανός συνήθως είναι γαλάζιος; Και γιατί ο ουρανός μερικές φορές παίρνει χρώμα βαθύ πορτοκαλί ή κόκκινο κοντά στον ορίζοντα το βράδυ;
Παραγωγή Χρώματος στον Ουρανό
Ο ουρανός μας είναι γεμάτος από αέρα, καθώς επίσης και από μικροσκοπικά μόρια ατμού και σκόνης. Προηγουμένως εσημειώσαμε ότι η ατμόσφαιρα μάς προασπίζει από θανατηφόρο ακτινοβολία. Ενεργεί σαν ένας γιγάντιος καθρέπτης για να ανακλά το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ακτινοβολίας πίσω στο διάστημα. Εν τούτοις, το φως εισδύει σ’ αυτή την ασπίδα, αλλά ενώ εισδύει, πολλά από τα κύματά του διασκορπίζονται από τα μόρια του αέρος. Το μέγεθος αυτών των μορίων είναι τέτοιο ώστε τα βραχύτερα κυανά κύματα διασκορπίζονται πολύ περισσότερο από άλλα. Έτσι ο ουρανός έχει ένα κυανούν χρώμα.
Αλλά όταν ο ήλιος είναι κοντά στον ορίζοντα το πράγμα διαφέρει. Η περισσότερον οριζόντια γωνία του ηλιακού φωτός που λάμπει μέσ’ από μια ατμόσφαιρα φορτωμένη από σκόνη τείνει να διασκορπίση τα μακρύτερα κύματα του φωτός, κάνοντας τον ουρανό να παίρνη μια εμφάνισι με χρώμα βαθύ πορτοκαλί και κόκκινο. Έτσι, το έτος 1883, όταν το ηφαίστιο Κρακατόα εξερράγη βιαίως και διασκόρπισε μόρια σκόνης στην ατμόσφαιρα της γης, ο κόσμος απήλαυσε μια σειρά εξαιρετικά ωραίων ανατολών και δύσεων του ηλίου.
Πώς Παράγονται τα Περισσότερα Χρώματα
Ο διασκορπισμός, όμως, ωρισμένων μηκών κύματος φωτός δεν είναι ο κυριώτερος τρόπος παραγωγής χρωμάτων. Πάρα πολλά αντικείμενα λαμβάνουν το χρώμα των με το ν’ απορροφούν ωρισμένα μήκη κυμάτων φωτός και ν’ ανακλούν τα άλλα.
Επί παραδείγματι, τα περισσότερα φυτά και δένδρα είναι πράσινα, λόγω της ιδιαίτερης διευθετήσεως των χρωστικών μορίων των στη χλωροφύλλη. Όταν το ηλιακό φως πέφτη επάνω στη χλωροφύλλη, τα περισσότερα των βραχυτέρων κυμάτων ιώδους και κυανού φωτός απορροφώνται και το ίδιο γίνεται με τα περισσότερα από τα μακρότερα ερυθρά κύματα. Αυτά τα μήκη κυμάτων φωτός χρησιμοποιούνται από τα φυτά και τα δένδρα στην κατασκευή της τροφής. Κυρίως, όμως, ανακλώνται τα πράσινα κύματα φωτός και αυτός είναι ο λόγος γιατί βλέπομε τα φυτά και τα δένδρα πράσινα.
Τα χρώματα των κατασκευασμένων από ανθρώπους πραγμάτων, όπως είναι τα χρώματα ζωγραφικής, οι βαφές και οι μελάνες παράγονται κατά τον ίδιο τρόπο. Τα χρωστικά των μόρια απορροφούν ωρισμένα μήκη κυμάτων—ή θα μπορούσαμε να πούμε ότι αυτά αφαιρούν ένα ωρισμένο τμήμα της στενής ζώνης του φωτός. Κατόπιν ανακλούν το μέρος που δεν απορροφάται, δηλαδή δεν αφαιρείται. Έτσι ο συνδυασμός των ανακλωμένων μηκών κυμάτων—δηλαδή, το μίγμα όλων των χρωμάτων φωτός που δεν απορροφώνται—δίνει χρώμα στα περισσότερα αντικείμενα που βλέπομε.
Έτσι μια κόκκινη ενδυμασία είναι κόκκινη επειδή η βαφή απορροφά, ή αφαιρεί, τα άλλα μήκη κύματος και ανακλά το κόκκινο φως. Η άσφαλτος είναι μαύρη επειδή τα μόρια του χρώματός της απορροφούν όλα τα μήκη κύματος, και ανακλούν πολύ λίγο από κάποιο απ’ αυτά. Εξ άλλου, βλέπομε ένα αντικείμενον ως λευκό όταν ανακλά εξ ίσου όλα τα χρώματα του φωτός, τα οποία μαζί περιλαμβάνουν το λευκό.
Τα τεχνητά χρώματα πράγματι ανακλούν τουλάχιστον μερικά μήκη κύματος όλων των χρωμάτων. Θεωρητικώς, αν από δυο χρώματα το καθένα ανακλά μόνον ένα μήκος κύματος, όταν αυτά αναμιχθούν θα προκύψη μαύρο. Αλλά καθώς είναι, μπορούμε ν’ αναμίξωμε μπλε και κίτρινο χρώμα και να λάβωμε πράσινο χρώμα. Αυτό συμβαίνει επειδή το μπλε χρώμα επίσης ανακλά το πράσινο φως, και το κίτρινο χρώμα επίσης ανακλά το πράσινο φως. Έτσι, όταν αυτά αναμιχθούν, το μπλε φως απορροφάται από το κίτρινο χρώμα και το κίτρινο φως απορροφάται από το μπλε χρώμα. Αυτό αφήνει το πράσινο φως, κοινό και στα δύο, για ν’ ανακλασθή, παράγοντας πράσινο χρώμα!
Η ποικιλία στους συνδυασμούς του φωτός, καθώς αυτό αντανακλάται από τα πράγματα που είναι γύρω μας, συγκλονίζει τη φαντασία. Επειδή κανένα μήκος κύματος δεν απορροφάται πλήρως, βλέπομε τον κόσμο μας σε μια θαυμασία παράταξι χρωμάτων. Έχει υπολογισθή ότι υπάρχουν περίπου δέκα εκατομμύρια χρώματα!
Ένας παράγων στο χρώμα ενός αντικειμένου, εκτός από τον τρόπο με τον οποίον απορροφά και ανακλά το φως, είναι η φύσις του ιδίου του φωτός. Η ενέργεια του ηλιακού φωτός διανέμεται ομαλώς μέσω των χρωμάτων, αλλ’ αυτό δεν συμβαίνει και για το τεχνητό φως. Οι λαμπτήρες φθορισμού που συχνά χρησιμοποιούνται στα καταστήματα είναι δυνατοί σε κυανούν φως. Εν τούτοις, οι λαμπτήρες πυρακτώσεως δεν έχουν μπλε μήκη κύματος, κι’ έτσι εκπέμπουν ένα κιτρινωπό φως. Αυτό μπορεί να επηρεάζη τα ψώνια σας.
Επί παραδείγματι, μπορείτε ν’ αγοράσετε κόκκινη ενδυμασία σ’ ένα κατάστημα που έχει λαμπτήρες φθορισμού. Αλλ’ όταν βγήτε έξω στο ηλιακό φως δυνατόν να εκπλαγήτε όταν δήτε πόσο πιο κόκκινη είναι πράγματι η ενδυμασία. Αυτό συνέβη επειδή οι λάμπες φθορισμού, με συγκέντρωσι κυανού φωτός, δεν παρήγαγαν ένα επαρκές ποσόν ερυθρών μηκών κύματος ώστε ν’ ανακλάται από την ενδυμασία. Ή, σε ένα κατάστημα που φωτίζεται με λαμπτήρες πυρακτώσεως, δυνατόν να νομίζετε ότι αγοράζετε μια μαύρη ενδυμασία. Αλλ’ όταν βγήτε έξω στο ηλιόφως την βρίσκετε μπλε! Στο κατάστημα το φως των λαμπτήρων πυρακτώσεως δεν παρείχε καθόλου μπλε μήκη κύματος προς ανάκλασιν, και αφού η ενδυμασία απορροφούσε όλα τα άλλα μήκη κύματος, εφαίνετο μαύρη.
Χρώματα με Μια Άλλη Μέθοδο
Υπάρχει ακόμη μια άλλη σπουδαία μέθοδος με την οποίαν παράγονται τα χρώματα, και αυτή είναι με την κατασκευή της επιφανείας μερικών αντικειμένων. Πολλά από τα ωραιότερα χρώματα που επιδεικνύονται από ζώντα πλάσματα προκύπτουν από τον τρόπο που τα σώματά των χωρίζουν το φως στα κύματα που το αποτελούν.
Εξετάστε, επί παραδείγματι, μια πεταλούδα που φαίνεται με μεταλλικό μπλε χρώμα όταν την βλέπη κανείς από πάνω, αλλά φαίνεται κατακόκκινη όταν την δη κατά μήκος της επιφανείας της φτερούγας. Τα διάφορα χρώματα παράγονται από τον τρόπο που το φως διαθλάται από την ωραία αυλακωμένη επιφάνεια της φτερούγας. Αυτό μπορεί ν’ αποδειχθή. Μαλακό κερί μπορεί να πιεσθή επάνω στην μπλε φτερούγα, και το κερί θ’ αποκτήση το χρώμα της πεταλούδας. Αλλ’ όταν η επιφάνεια του κεριού λειανθή, το χρώμα εξαφανίζεται!
Αλήθεια, το φως μάς κάνει ν’ απολαμβάνωμε πάρα πολλά καλά πράγματα. Η ζωή η ίδια εξαρτάται από τις ακτινοβολίες από τον ήλιο που λούζουν τον πλανήτη μας. Αλλά τι θαυμάσιο δώρο από το φως με το πλήθος των μεγαλοπρεπών χρωμάτων! Και ποιον θάπρεπε να ευχαριστούμε γι’ αυτές τις ευλογίες; Φυσικά, τον Μεγάλον Δημιουργό. Ναι, ευχαριστούμε τον Ιεχωβά, ’που έδωσε τον ήλιο για φως.’—Ιερ. 31:35.