Farger — fra lys
HAR du noen gang forsøkt å bevege deg i et bekmørkt rom? Eller har du noen gang lukket øynene dine og forsøkt å gå i gang med dine daglige gjøremål? Det virket uten tvil skremmende på deg. Det er virkelig godt å se lyset! Det er så sant som Bibelens inspirerte beretning sier: «Lyset er liflig, og det er godt for øynene å få se solen.» — Pred. 11: 7.
Solen er vår viktigste lyskilde. Hvert sekund dag ut og dag inn omdannes fire millioner tonn av dens stoff til energi. Denne energimengden stråler ut i alle retninger fra solens overflate med en hastighet på om lag 300 000 kilometer i sekundet! Men hva består denne strålingen av? Hvordan kan den gjøre det mulig for oss å se? Og hvordan kan den gjøre det mulig for oss å se en slik mengde av farger?
Det solen avgir
Den energi solen avgir, kalles elektromagnetisk energi eller stråling. Denne strålingen blir ofte betraktet som en strøm av bitte små partikler. Men samtidig taler en om bølgebevegelser i forbindelse med strålingen. Professor Walter J. Moore kom inn på denne tilsynelatende selvmotsigende tanken og sa: «Denne uvillighet hos lyset til å passe ordentlig inn i et enkelt bilde har vært et av de mest innviklede problemer innen fysikken.»
Selv om all stråling, lys innbefattet, beveger seg fra solen med den samme hastighet, er ikke all stråling av det samme slag. Noen slag av stråling har meget lange bølgelengder, som måles i kilometer. Andre har meget korte bølgelengder, som måles i tusendeler av en millimeter eller til og med i milliondeler av en millimeter.
Stråler som har lengre bølgelengder, innbefatter varmebølger og meget lange radiobølger. Og blant de former for utstråling fra solen som har kortere bølgelengder, er ultrafiolette stråler, røntgenstråler, gammastråler og meget korte kosmiske stråler. Men ingen av disse er synlige for det menneskelige øye, og de blir derfor av og til omtalt som usynlig lys. Mellom de lengre varmebølgene og de kortere ultrafiolette bølgene finnes det imidlertid et meget smalt bånd av bølgelengder som er synlige. Den delen vi ser, er derfor bare et smalt bånd midt på et bredt spektrum av bølgelengder, som omfatter alt fra kosmiske stråler til radiobølger og elektromagnetiske bølger.
Stråling som når jorden
Ikke all stråling som solen sender ut mot jorden, når fram til den. Grunnen til det er at jordens atmosfære virker som et skjold. Det som når jorden, er derfor de bølgelengder som kalles synlig lys, foruten en begrenset skala av usynlige bølger. Hvor glade kan vi ikke være for at atmosfæren holder ute det meste av den usynlige strålingen, for hvis den fikk lov til å nå jorden, ville den drepe oss!
På den annen side kan vi være takknemlige for at det synlige lys i så rikelige mengder når jorden. Planter oppfanger energien fra lyset og bruker den for å omdanne karbondioksyd og vann til en enkel sukkerart som er grunnlaget for alle næringsstoffer. Uten denne energien fra lyset ville ikke planter kunne vokse, og ikke noe ville kunne leve på jorden.
Bølgelengder som gir farge
Men lys gir oss mye mer. Det velsigner oss med praktfulle farger og en enestående skjønnhet. Det som er så bemerkelsesverdig, er at det båndet med synlige bølgelengder som gir oss lys og mange farger, er så smalt. Disse bølgene måler bare fra om lag 800 milliondeler av en millimeter fra topp til topp (de strålene som vårt øye oppfatter som røde) til om lag 400 milliondeler av en millimeter (de strålene som vi ser som fiolette).
Ettersom disse strålene beveger seg med lysets hastighet, når bølgene øyet i et antall av mellom 375 billioner og 750 billioner pr. sekund. Disse bølgebevegelsene blir av det menneskelige øye oppfattet som lys, og fargen bestemmes av svingningenes hyppighet.
Lysets utallige farger
Synes du det høres rart ut at lyset skulle bestå av forskjellige farger? Trodde du at alt lys var hvitt? Grunnen til at lyset vanligvis ser ut til å være hvitt, er at alle bølgelengdene er blandet. De er ikke atskilt. Men når bølgelengdene skilles fra hverandre, kan vi se de forskjellige fargene.
Du kan gjøre et forsøk med dette selv ved en anledning. Du kan holde en grammofonplate opp mot lyset og la blikket gli over overflaten med de fine rillene. Lyset vil brytes, og du kan se lysets forskjellige farger. Under et uvær med voldsomt regn har du kanskje også sett hvordan de bitte små vanndråpene i luften har skilt lyset i dets hovedfarger — fiolett, blått, grønt, gult, oransje og rødt — og laget en vakker regnbue.
Dette betyr ikke at lyset bare kan skilles i disse få fargene. Det kan i virkeligheten deles opp i titusenvis av forskjellige bølgelengder som alle sammen frambringer sin nyanse eller tone av grunnfargene. Øyet kan imidlertid ikke skille mellom fargene i to lysbølger hvis de er altfor like hva bølgelengden angår.
Forsøk har vist at det menneskelige øye kan oppfatte om lag 128 forskjellige fargenyanser i synlig lys. Men for at øyet skal kunne skjelne mellom så mange fargenyanser, må lys av én bølgelengde vises på en skjerm, og før det fjernes, må så lys av en bølgelengde som er ubetydelig annerledes, vises ved siden av det. Bare når øyet får anledning til å sammenligne de forskjellige farger, kan det skille mellom over 100 farger i synlig lys.
Kilden til alle farger
Se opp fra bladet et øyeblikk og betrakt de forskjellige ting omkring deg — kanskje en bokhylle, et skrivebord eller til og med gulvet. Finnes det ikke en forbausende mengde forskjellige farger? Men hvor kommer alle fargene fra?
Fargen er ikke i skrivebordet eller i gulvet eller hva det nå kan være du har sett på. Vi sier riktignok at disse tingene har en bestemt farge. Men vi lever i virkeligheten ikke i en verden med fargede gjenstander. De forskjellige tings farge finnes i virkeligheten i det lyset som skinner på dem. Lyset er den eneste fargekilden, og uten lyset ville ikke engang den blekeste farge eksistere.
Hvordan vi kan se lyset
Men hvordan kan det ha seg at vi kan se lyset med dets utallige bølgelengder av farger?
Lys kan ikke ses når det beveger seg gjennom rommet, like lite som radiobølger eller annen stråling kan ses. Det som får lys til å bli synlig for øyet, er de stoffene de faller på.
Hvis vi for eksempel oppholdt oss i et rom hvor det ikke fantes støvpartikler og ikke engang luft, ville vi ikke kunne se lysstrålen fra en blitzlampe som ble tent. En lysstråle i et lufttomt rom er fullstendig usynlig. Når astronautene ute i verdensrommet ’så ut gjennom vinduet sitt, kunne de derfor se den strålende solen, men himmelen var svart. Synsinntrykket blir svart når lys eller farger mangler. Solen lyste ikke opp himmelen, ettersom rommet ikke har stoffer som solens lys kan falle på. Vi kan bare se lys når det faller på en eller annen gjenstand som vil reflektere dets bølger til våre øyne.
Hva er det så som gjør at denne gjenstand ser ut til å ha en bestemt farge? Hvorfor er de fleste planter og trær grønne og himmelen vanligvis blå? Og hvorfor blir himmelen av og til sterkt oransjefarget eller mørkerød nær horisonten om kvelden?
Hvordan farger frambringes på himmelen
Luftlaget over oss er fylt med bitte små partikler av damp og støv. Tidligere var vi inne på at atmosfæren beskytter oss mot livsfarlig stråling. Den virker som et kjempestort speil som reflekterer det meste av denne strålingen, slik at den kastes ut i rommet igjen. Det trenger imidlertid lys gjennom dette skjoldet, og når det skjer, blir mange av lysbølgene spredt av partiklene i luften. Størrelsen på disse partiklene gjør at de kortere blå bølgene blir mye mer spredt enn de andre. Himmelen har derfor en blå farge.
Men når solen er nær horisonten, kan det være annerledes. Når de mer horisontale solstråler skinner gjennom atmosfæren, som er fylt av støvpartikler, blir lysets lengre bølger spredt, og himmelen blir oransjefarget eller rødlig. Da vulkanen Krakatau i 1883 hadde et voldsomt utbrudd og spredte støvpartikler gjennom jordens atmosfære, kunne derfor folk glede seg over a se enestående vakre soloppganger og solnedganger.
Hvordan farger i første rekke frambringes
Det er imidlertid ikke slik at farger i første rekke frambringes ved at lys av visse bølgelengder blir spredt. De fleste gjenstander får sin farge som følge av at de absorberer enkelte av lysets bølgelengder og reflekterer andre.
De fleste planter og trær er for eksempel grønne, noe som skyldes den bestemte måten pigmentmolekylene i klorofyllet er ordnet på. Når sollyset faller på klorofyllet, blir de fleste av de kortere, fiolette og blå bølgene absorbert, og det samme gjelder de fleste av de lengre, røde bølgene. Disse lysbølgene blir benyttet av planter og trær ved framstillingen av næringsstoffer. De grønne lysbølgene blir imidlertid stort sett reflektert, og det er grunnen til at planter og trær ser grønne ut.
Fargene på menneskelagde ting, for eksempel maling, fargestoffer, blekk eller tusj, frambringes på samme måten. Disse stoffenes pigmentmolekyler absorberer visse bølgelengder — eller vi kan si at de fjerner en viss del av det smale båndet i spektret. De reflekterer så den delen som ikke er blitt absorbert eller fjernet. Det er således en kombinasjon av de reflekterte bølgelengdene — det vil si en blanding av alle de farger i lyset som ikke blir absorbert — som gir farge til de fleste av de gjenstander vi ser.
En rød kjole er derfor rød fordi fargestoffet reflekterer det røde lyset og absorberer de andre bølgelengdene. Asfalt er svart fordi molekylene i dens pigment absorberer alle bølgelengdene og reflekterer svært lite av noen av dem. På den annen side oppfatter vi en gjenstand som hvit når den reflekterer alle lysets farger like godt.
Pigmentene reflekterer i det minste lys av noen bølgelengder. Hvis to fargestoffer reflekterer bare én bølgelengde hver, skulle resultatet teoretisk bli svart hvis de ble blandet. Men som vi vet, kan vi blande blå og gul maling og få en grønn farge. Det skyldes at både den blå og den gule malingen reflekterer grønt lys. Når de blir blandet, blir så blått lys absorbert av det gule pigmentet, og gult lys blir absorbert av det blå pigmentet. Det grønne lyset blir således reflektert både av den blå og av den gule malingen, og resultatet blir en grønn maling!
Vi blir slått av forundring over alle de forskjellige lyskombinasjoner som reflekteres av de ting som omgir oss. Ettersom ingen bølgelengde blir helt og holdent absorbert, ser vi en lang rekke farger i den verden som omgir oss. Det er blitt anslått at det finnes om lag ti millioner farger!
Det er ikke bare hvordan en gjenstand absorberer og reflekterer lyset, som bestemmer dens farge, men også selve lysets beskaffenhet. Sollysets energi blir fordelt jevnt gjennom alle fargene, men slik forholder det seg ikke med kunstig lys. Lysrør, som ofte blir brukt i forretninger, sender ut et lys som inneholder mye av de blå bølgelengder. Lyset fra lyspærer mangler imidlertid blå bølgelengder, og det er derfor gulaktig. Dette kan ha innvirkning på de ting du kjøper.
Du kjøper kanskje en rød kjole i en forretning som har lysrør. Men når du kommer utenfor i sollyset, blir du kanskje forbauset over at den i virkeligheten er mye rødere enn du trodde at den var. Grunnen til det er at lysrørene, som sender ut et lys som inneholder mye av de blå bølgelengder, ikke framstilte en tilstrekkelig mengde lys av røde bølgelengder som kunne reflekteres av kjolen. I en forretning som er opplyst ved hjelp av vanlige lyspærer, kan du på den annen side tro at du kjøper en svart dress, men når du så kommer utenfor i sollyset, kan du finne at den er blå! Lyset fra lyspærene i forretningen inneholdt ikke noen blå bølgelengder som kunne reflekteres, og ettersom dressen absorberte alle de andre bølgelengdene, så den svart ut.
Farger på en annen måte
Det finnes imidlertid enda en viktig måte farger blir frambrakt på, og det er ved hjelp av overflatestrukturen på enkelte gjenstander. Mange av de aller vakreste fargene hos levende organismer er et resultat av at deres kropper skiller de forskjellige lysbølgene fra hverandre på en bestemt måte.
En sommerfugl kan for eksempel se ut til å være metallisk blå når en ser på den ovenfra, mens den kan se karmosinrød ut når en betrakter dens vinger fra siden. De forskjellige fargene framkalles ved den måten lyset brytes på av de fine furene i vingenes overflate. Dette kan vises ved hjelp av et forsøk. Mykt voks kan presses mot den blå vingen, og da vil vokset få sommerfuglens farge. Men når overflaten på vokset glattes ut, forsvinner fargen!
Lyset velsigner oss i sannhet med mange gode ting. Selve livet er avhengig av lyset fra solen. Og hvor mange gleder bringer ikke lyset oss ved sine mange praktfulle farger! Hvem bør vi så takke for alt dette? Vi bør naturligvis takke Skaperen. Ja, la oss takke Jehova, som ga oss solen for at den skulle lyse for oss. — Jer. 31: 35.