Färger — från ljuset
HAR du någon gång försökt hitta i ett beckmörkt rum? Eller har du försökt blunda och ändå utföra dina dagliga göromål? Du kanske fann det ganska skrämmande. Det är en verklig lättnad att få se ljuset! Bibelns inspirerade ord är verkligen sanna: ”Ljuset är ljuvligt, och det är gott för ögonen att få se solen.” — Pred. 11:7.
Solen är vår viktigaste ljuskälla. Varje sekund under dygnets tjugofyra timmar förvandlar den fyra millioner ton av sin materia till energi. Denna energi sänds ut i alla riktningar från dess yta med en hastighet av omkring 300.000 kilometer i sekunden! Men vad är det för strålar som kommer från solen? På vilket sätt möjliggör de seendet? Och hur kommer det sig att vi tack vare dem kan se en så stor mångfald färger?
Vad solen sänder ut
Det som sänds ut från solen kallas elektromagnetisk energi eller strålning. Denna strålning betraktas ofta som en ström av små partiklar. Men på samma gång betraktas den också som en vågrörelse. Professor Walter J. Moore kommenterade detta skenbart motsägande betraktelsesätt: ”Denna ljusets ovillighet att snällt passa in i en enhetlig bild har varit ett av naturfilosofins mest förbryllande problem.”
Även om all strålning, däribland ljusets, färdas från solen med samma hastighet, är den inte alls likadan för övrigt. Det finns många olika sorters strålning. Vissa sorter har mycket lång våglängd, som mäts i kilometer. Andra har mycket kort våglängd, som mäts i bråkdelar av milliondels centimeter eller till och med i milliarddels centimeter.
Strålning med längre våglängd inbegriper värmevågor och de mycket långa radiovågorna. Bland den kortvågiga strålning som kommer från solen finner vi ultravioletta strålar, röntgenstrålar, gammastrålar och de mycket kortvågiga kosmiska strålarna. Men inga av dessa strålar är synliga för det mänskliga ögat och kallas därför ibland osynligt ljus. Mitt emellan de långa värmevågorna och de korta ultravioletta vågorna finns det ett mycket smalt band av våglängder, som är synliga. Den del vi kan se är alltså bara ett mycket smalt band i mitten av ett brett spektrum av våglängder — från kosmiska strålar till radiovågor och elektriska strömmar.
Strålning som når jorden
Inte all strålning som solen sänder mot jorden når ända hit. Det beror på att jordens atmosfär fungerar som en sköld. Det som når jorden är alltså i huvudsak det synliga ljusets våglängder plus en begränsad mängd osynliga vågor. Vi kan verkligen vara glada att vår atmosfär hindrar största delen av den osynliga strålningen, eftersom den skulle döda oss allesammans om den tilläts nå jorden!
Å andra sidan kan vi vara tacksamma för att det synliga ljuset är så överflödande på jorden. Växterna tillgodogör sig energin från ljuset och använder den till att omvandla koldioxid och vatten till en enkel sockerart, som är grundvalen för all föda. Utan denna ljusenergi skulle växterna inte kunna växa, och ingenting skulle kunna leva på jorden.
Våglängder som sätter färg på tillvaron
Men ljuset ger oss mycket mer. Det välsignar oss med strålande färger och skönhet. Vad som är så märkligt är att bandet av synliga våglängder, som ger oss ljuset och de talrika färgerna, är så smalt. Dessa våglängder mäter från cirka åttio milliondels centimeter — från vågberg till vågberg — vilket vårt öga uppfattar som rött, till omkring fyrtio milliondels centimeter, vilket vi urskiljer som violett!
Eftersom dessa strålar rör sig med ljusets hastighet, blir antalet våglängder som går igenom ögat mellan cirka 375 och 750 billioner per sekund. Människans synorgan tolkar denna vibration som ljus, och färgen beror på vibrationernas frekvens.
Ljusets talrika färger
Tycker du att det verkar underligt att vi talar om ljuset såsom sammansatt av olika färger? Du kanske trodde att det var vitt alltsammans? Ja, det ser i allmänhet vitt ut för våra ögon, eftersom alla våglängderna i den synliga strålningen färdas tillsammans. De är inte skilda åt. Men när våglängderna är åtskilda, kan vi se deras individuella färger.
Du kan undersöka detta själv någon gång. Du kan hålla upp en LP-skiva mot ljuset och titta längs dess fint fårade yta. Ljuset bryts, så att du kan se ljusets olika färger. Eller också kanske du har lagt märke till hur de små vattendropparna i luften efter en regnskur har delat upp solljuset i dess grundfärger — violett, blått, grönt, gult, brandgult och rött — och frambringat en vacker regnbåge.
Detta betyder inte att ljuset bara kan delas upp i dessa fåtaliga färger. Det kan i själva verket delas upp i tiotusentals olika våglängder, var och en med sin särskilda nyans eller skiftning av dessa grundfärger! Ögat kan emellertid inte skilja mellan två våglängders färger, om dessa våglängder ligger alltför nära varandra.
Undersökningar har visat att människoögat kan urskilja omkring 128 olika färgnyanser hos det synliga ljuset. För att man ens skall kunna skilja mellan så många måste ljus av en våglängd projiceras på en skärm, och innan detta ljus avlägsnas måste ljus av en något annorlunda våglängd projiceras intill på skärmen. Endast genom att jämföra dem med varandra kan ögat se skillnad mellan mer än hundra olika färgnyanser i det synliga ljuset.
Källan till alla färger
Lyft blicken från det du nu läser och titta noga på saker och ting omkring dig — kanske en bokhylla, ett skrivbord eller till och med golvet. Är det inte häpnadsväckande vilken mångfald av färger det finns? Men varifrån kommer alla färgerna?
Färgen finns inte i skrivbordet, golvet eller vad du nu tittat på. Vi säger visserligen att dessa ting har en viss färg. Men sanningen är att vi inte lever i en värld av färgade föremål. Färgen hos saker och ting finns i själva verket i ljuset som lyser på dem. Ljuset är den enda källan till färger, och utan ljus existerar inte ens den svagaste färg.
Hur man kan se ljuset
Men hur kommer det sig att vi kan se ljuset med dess oräkneliga våglängder och färger?
Man kan inte se ljuset när det färdas genom rymden, liksom man inte heller kan se radiovågor och annan strålning. Det som får ljuset att bli synligt för ögat är de materiella föremål som det faller på.
Om vi till exempel befann oss i ett rum som saknade både dammpartiklar och luft, skulle vi inte kunna se ljusstrålen eller ljusets väg genom rummet, om man slog på en strålkastare. En ljusstråle i vakuum är helt osynlig. När astronauterna befann sig i rymden och tittade ut genom fönstret, såg de den lysande solen, men himlen var svart. Svart är frånvaro av ljus eller färg. Solen lyste inte upp himlen, eftersom rymden inte innehåller några substanser som solljuset kan falla på. Vi kan se ljuset bara när det träffar något föremål som reflekterar dess vågor till vårt öga.
Men vad är det då som får ett föremål att anta en viss färg? Varför är de flesta växter och träd gröna och himlen vanligtvis blå? Och varför blir himlen ibland djupt orange eller röd nära horisonten på kvällen?
Himlens färger
Vår himmel är fylld med luft, men också med små partiklar av ånga och damm. Som tidigare nämnts skyddar atmosfären oss mot dödsbringande strålning. Den fungerar som en väldig spegel, som reflekterar en stor del av denna strålning tillbaka ut i rymden. Ljuset tränger emellertid igenom denna sköld, men när det gör det, sprids många av dess vågor av luftpartiklarna. Dessa partiklar har sådan storlek att de kortare blå vågorna sprids mycket mer än andra. Därför har himlen blå färg.
Men när solen befinner sig nära horisonten, kan det vara annorlunda. När solen vid ett sådant tillfälle skiner genom en dammfylld atmosfär, gör den mera vågräta vinkeln att de längre ljusvågorna sprids mer, så att himlen blir djupt orange och röd. När vulkanen på ön Krakatau hade ett våldsamt utbrott år 1883, slungades dammpartiklar ut i hela jordatmosfären, och hela världen fick uppleva ett antal underbart vackra soluppgångar och solnedgångar.
Hur det mesta av färgen frambringas
Men spridandet av vissa våglängder hos ljuset är inte det viktigaste sättet på vilket färger frambringas. De flesta föremål får sin färg till följd av att de absorberar vissa våglängder hos ljuset och reflekterar de övriga.
De flesta träd och växter är till exempel gröna till följd av den speciella anordningen hos de färgbärande delarna i klorofyllmolekylen. När solljuset träffar klorofyllen, absorberas största delen av de kortare, violetta och blå vågorna hos ljuset och likaså största delen av de längre, röda vågorna. Dessa våglängder hos ljuset används av träden och växterna vid framställning av näringsämnen. Men i huvudsak de gröna ljusvågorna återkastas, och därför ser träden och växterna gröna ut.
Färgnyanserna hos produkter som framställts av människan, till exempel målarfärg, färgämnen och bläck, uppstår på samma sätt. Deras färgmolekyler absorberar vissa våglängder — eller vi skulle kunna säga att de tar undan en viss del av det smala bandet av våglängder. Sedan återkastar de den del som inte absorberats eller tagits undan. Det är alltså kombinationen av de reflekterade våglängderna — det vill säga blandningen av alla färger hos ljuset som inte absorberas — som ger färg åt de flesta föremål vi ser.
En röd dräkt är alltså röd, därför att färgämnet absorberar eller tar undan de andra våglängderna och återkastar det röda ljuset. Asfalt är svart, därför att molekylerna hos dess färgämnen absorberar alla våglängder och återkastar mycket få om ens några av dem. Å andra sidan uppfattar vi ett föremål såsom vitt, när det reflekterar alla färger hos ljuset lika mycket, så att summan blir vitt ljus.
Färgämnen reflekterar åtminstone några våglängder av alla färger. Om två olika färger teoretiskt reflekterade en enda våglängd vardera, skulle resultatet bli svart när man blandade dem. Men i praktiken kan vi blanda blå och gul färg och få grön färg. Detta beror på att både blå och gul färg också reflekterar grönt ljus. När de blandas absorberas alltså blått ljus av det gula färgämnet och gult ljus av det blå färgämnet. På så sätt återstår grönt ljus, som är gemensamt för båda, och detta ljus reflekteras, så att målarfärgen blir grön!
De många olika kombinationer av ljus som reflekteras från tingen omkring oss slår en med häpnad. Eftersom ingen våglängd absorberas helt och hållet, ser vi världen omkring oss i en underbar färgskrud. Man har beräknat att det existerar omkring tio millioner olika färger!
En faktor som har betydelse för ett föremåls färg, förutom hur det absorberar och reflekterar ljuset, är ljusets karaktär. Energin hos solljuset fördelar sig jämnt över hela färgskalan, men så är inte fallet med artificiellt ljus. Lysrören, som används i affärer och varuhus, utstrålar mycket blått ljus. Glödlampor däremot saknar blå våglängder och avger därför ett gulaktigt sken. Detta kan påverka valet av färg när man handlar.
Du kanske till exempel köper en röd dräkt i en affär med lysrör. Men när du kommer ut i solljuset utanför, kanske du blir förvånad över att se hur mycket rödare dräkten i själva verket är. Detta beror på att lysrören med koncentration av blått ljus inte avgav tillräckligt mycket ljus av röda våglängder som kunde återkastas av dräkten. I en affär med glödlampsbelysning kan du tro att du köper en svart kostym. Men när du kommer ut i solen, märker du att den är blå! Inne i affären avgav inte glödlamporna några blå våglängder som kunde reflekteras, och eftersom kostymen absorberade alla andra våglängder, såg den svart ut.
Färger frambringas genom en annan princip
Det finns ännu en viktig princip varigenom färger frambringas, och det är genom vissa föremåls ytstruktur. Många av de vackraste färger som levande organismer prålar med är en följd av hur deras kroppar delar upp ljuset i dess olika våglängder.
Ta till exempel en fjäril som är metallblå när man betraktar den ovanifrån, men klarröd när man tittar längs vingens yta. De olika färgerna frambringas genom det sätt varpå ljuset bryts av vingens fint rafflade yta. Detta kan man visa genom ett experiment. Man trycker ett mjukt vaxstycke mot vingen, och vaxstycket får samma färg som fjärilen. Men när vaxstyckets yta jämnas ut, försvinner färgen!
Ljuset skänker oss verkligen många välsignelser. Livet självt är beroende av solljuset som flödar ner över vår planet. Men vilken underbar gåva får vi inte dessutom av ljuset med tanke på dess mångfald av lysande färger! Och vem bör vi tacka för dessa välsignelser? Den store Skaparen, naturligtvis. Ja, tacka ”HERREN [Jehova], han som har satt solen till att lysa om dagen”. — Jer. 31:35.