One of the most striking properties about life is that it has color. To understand the phenomenon of color, it helps to think about light as a wave. But, before we get to that, let's talk a little bit about waves in general. Imagine you're sitting on a boat on the ocean watching a cork bob up and down in the water. The first thing you notice about the motion is that it repeats itself. The cork traces the same path over and over again... up and down, up and down. This repetitive or periodic motion is characteristic of waves. Then you notice something else... using a stopwatch, you measure the time it takes for the piece of cork to go over its highest position down to its lowest and then back up again. Suppose this takes two seconds. To use the physics jargon, you've measured the period of the waves that cork is bobbing on. That is, how long it takes a wave to go through its full range of motion once. The same information can be expressed in a different way by calculating the wave's frequency. Frequency, as the name suggest, tells you how frequent the waves are. That is, how many of them go by in one second. If you know how many seconds one full wave takes, then it's easy to work out how many waves go by in one second. In this case, since each wave takes 2 seconds, the frequency is 0.5 waves per second. So enough about bobbing corks... What about light and color? If light is a wave, then it must have a frequency. Right? Well... yes, it does. And it turns out that we already have a name for the frequency of the light that our eyes detect. It's called color. That's right. Color is nothing more than a measure of how quickly the light waves are waving. If our eyes were quick enough, we might be able to observe this periodic motion directly, like we can with the cork and the ocean. But the frequency of the light we see is so high, it waves up and down about 400 million million times a second, that we can't possibly see it as a wave. But we can tell, by looking at its color, what its frequency is. The lowest frequency light that we can see is red and the highest frequency is purple. In between all the other frequencies form a continuous band of color, called the visible spectrum. So, what if you had a yellow pencil sitting on your desk? Well, the sun emits all colors of light, so light of all colors is hitting your pencil. The pencil looks yellow because it reflects yellow light more than it reflects the other colors. What happens to the blue, purple and red light? They get absorbed and the energy they are carrying is turned into heat. It is similar with objects of other colors. Blue things reflect blue light, red things reflect red light and so on. White objects reflect all colors of light, while black things do exactly the opposite and absorb at all frequencies. This - by the way - is why it's uncomfortable to wear your favorite Metallica t-shirt on a sunny day.
אחת התכונות המדהימות ביותר של החיים זה שהם בצבע. כדי להבין את התופעה של צבע, זה עוזר לחשוב על אור כגל. אבל, לפני שנגיע לזה, בואו נדבר מעט על גלים באופן כללי. דמיינו שאתם יושבים על סירה בים וצופים בפקק עולה ויורד במים. הדבר הראשון שאתם מבחינים בו בנוגע לתנועה הוא שהיא חוזרת על עצמה. הפקק עוקב אחרי אותו מסלול שוב ושוב... למעלה ולמטה למעלה ולמטה. התנועה המחזורית היא טיפוסית לגלים. אז אתם מבחינים במשהו אחר... בשימוש בשעון עצר, אתם מודדים את הזמן שלוקח לפיסת השעם לעבור את הנקודה הגבוהה שלו לנקודה הנמוכה ושוב לגבוהה. נניח שזה לוקח שתי שניות. כדי להשתמש במונחים פיזיקליים, אתם מדדתם את הפרק של הגל בו הפקק מתנודד. זה, כמה זמן שלוקח לגל לעבור את כל מנעד התנועה שלו פעם אחת. אותו מידע יכול להיות מבוטא בדרך אחרת על ידי חישוב תדירות הגל. תדירות, כמו שהשם מציע, אומרת לכם כמה תכוף הגל. שזה אומר, כמה מהם עוברים על שניה. אם אתם יודעים כמה שניות לוקח כל גל שלם, אז זה קל לחשב כמה גלים עוברים כל שניה. במקרה הזה, מאחר וכל גל לוקח 2 שניות, התדירות היא 0.5 גלים לשניה. אז מספיק על פקקים מתנועעים... מה עם אור וצבע? אם אור הוא גל, אז חייבת להיות לו תדירות. נכון? ובכן... כן, יש לו. ומסתבר שכבר יש לנו שם לתדירות של אור שהעיניים שלנו יכולות לראות. זה נקרא צבע. זה נכון. צבע הוא לא יותר ממידה לכמה מהר האור מתנודד מולנו. אם העיינים שלנו היו מהירות מספיק, אולי היינו יכולים להבחין בתנועה המחזורית הזו ישירות, כמו שאנחנו רואים את הפקק והים. אבל התדירות של האור שאנחנו רואים היא כה גבוהה, היא עולה ויורדת בערך 400 מליון מליון פעמים בשניה, שאנחנו לא יכולים לראות אותו כגל. אבל אנחנו יכולים להגיד, על ידי הסתכלות על הצבע, מה התדירות. התדירות הנמוכה ביותר של אור שאנחנו יכולים לראות היא אדום והגבוהה ביותר היא סגול. ביינהם כל התדירויות האחרות יוצרות רצועה המשכית של צבע, שנקראת המנעד (ספקטרום) הנראה. אז, מה אם היה לכם עיפרון צהוב מונח על השולחן? ובכן, השמש מפיצה את כל הצבעים של האור, אז אור בכל הצבעים פוגע בעיפרון שלכם. העיפרון נראה צהוב בגלל שהוא מחזיר אור צהוב יותר משהוא מחזיר את הצבעים האחרים. מה קורה לאור הכחול, הסגול ולאדום? הם נספגים והאנרגיה שהם נושאים הופכת לחום. זה דומה לחפצים בצבעים אחרים. חפצים כחולים מחזירים אור כחול, דברים אדומים מחזירים אור אדום וכך הלאה. לבן מחזיר את כל הצבעים, בעוד ששחור עושה בדיוק ההפך וסופג את כל התדירויות. זה - דרך אגב - הסיבה שכל כך לא נוח ללבוש את חולצת מטאליקה האהובה עליכם ביום שמשי.