Svar:
Allan! Först måste vi fundera på vad är färg? Det är en benämning vi hittat på för synintryck från ljus av olika våglängder. Färg har alltså att göra med hur ögat skiljer på olika våglängder. I det mänskliga ögat finns det tre typer av färgkänsliga receptorer, s.k. tappar. Känsligheten för dessa framgår av figuren i fråga 13824 nedan. Vi har alltså en typ av tappar som i huvudsak är känslig för rött (som vi kallar r), en som är känslig för grönt (g) och en för blått (b). Det är då balansen mellan stimuleringen av r, g och b som avgör vilken färg vi uppfattar.

Det är ingen tillfällighet att tapparna är känsliga för just dessa våglängder: de ligger omkring maximum intensitet i solens spektrum och de absorberas inte av atmosfären. Tappar känsliga för helt andra våglängder skulle vara utan värde, så de skulle inte ha utvecklats.

Med tre olika sortes receptorer finns det många möjliga kombinationer, så därför finns många färger. Sedan är det ganska godtyckligt hur många färger vi givit namn (mörkvitt förekommer t.ex. bara i Bengt Grives konståkningsreferat). Men om vi bara haft två typer av tappar, så hade vi uppfattat färre färger, se Color_blindness och bilden nedan från Wikimedia Commons. I är hur en person med normalt färgseende uppfattar den amerikanska flaggan. Om r-tapparna fattas ser flaggan ut som II, dvs utan den röda färgen. Om man bara har en sorts fungerande tappar uppfattar man bara en gråskala som flaggan V.

Se vidare färg/färgseende, länk 1 nedan, Färgseende och Color_vision. I fråga [5381] finns lite om färgblindhet.

/Peter E 2009-04-27

Svar:
Bra fråga Jenny! Det kan tyckas konstigt att infrarött kommer ut som lila - det hade varit mer naturligt med rött som är grannfärgen. Det beror helt enkel på hur kameran är konstruerad. För att detektera färger har man tre CCDer i varje bildpunkt med ett rött, grönt och ett blått filter. Dessa filter fungerar bra i synligt ljus, så att färgåtergivningen blir korrekt. Det är uppenbarligen så att det är det röda och det blå filtren som släpper in mest infrarött, så att resultatet blir lila, se nedanstående bild.

Se även CCD_cameraArchitecture och länk 1 sidan 29.

/Peter E 2011-05-17

Svar:
Hej Mirjam! Bra fråga!

Komplementfärg är ett besvärligt och dåligt definierat begrepp, se fråga [17926]. Det är dessutom kopplat till hur människan uppfattar färgblandningar. Därför är det lättare att förstå vad som händer i termer av våglängder. Våglängderna är sedan kopplade till känsligheten hos röd-, grön- och blåkänsliga tappar i ögat, se fråga [13824].

Om ett föremål som belyses av vitt ljus (alla synliga våglängder) absorberar alla våglängder utom de röda som reflekteras, så uppfattas föremålet som rött.

Klorofyll t.ex. absorberar blått och rött (se fråga [10888]), så det reflekterade gröna ljuset ger växtbladen sin gröna färg.

Vad händer om grönt ljus absorberas och rött och blått reflekteras? Det beror alltså på tapparnas känslighet för olika våglängder. Man kan blanda färger med appleten Color Addition Simulator. Där kan man se att blandningen rött/blått uppfattas som en färg vi kallar magenta. Observera att denna färg inte finns i spektrum utan är en färg som uppstår vid blandning av flera färger i kombination med ögats färgkänslighet.
/Peter E 2014-05-27

Svar:
Färgseende är ett ganska komplicerat begrepp eftersom det beror både på vilka våglängder ljus som träffar ögat, effektiviteten hos de färgkänsliga sensorerna i ögat (tappar) och hjärnans tolkning av signalerna. Människan har tre sorters tappar känsliga för rött, grönt och blått ljus (grundfärger RGB), se fråga [14998]. Vi har dessutom mer känsliga men "färgblinda" stavar för mörkerseende.

I figuren nedan visas vilka färger som motsvarar olika våglängder. I verkligheten är det kontinuerliga övergångar mellan de olika färgerna, så gränserna är lite "suddiga".

Problemet är att en och samma uppfattad färg kan åstadkommas på flera sätt. Ta gult som exempel. Våglängder mellan 560 och 590 nm uppfattas som gult. Natrium har t.ex. två linjer i gult (589 och 590 nm), se länk 1.

Men man kan även åstadkomma gult genom att blanda lika delar grönt och rött. Pröva med färgblandningsappen Color Addition Simulator.

Som synes finns inte vitt bland färgerna nedan eftersom ingen enskild våglängd uppfattas som vitt (se figuren nedan). Vitt är alltså en blandning av lika delar rött, grönt och blått (R+G+B). Svart är heller ingen färg, utan det är frånvaron av ljus vi kallar svart.

Sedan kan man komplicera problemet ytterligare genom att vissa människor t.ex. saknar receptorer för någon eller alla grundfärger (defekt färgseende, se Defekt_färgseende). Djur har ofta bara två sorters receptorer, men vissa insekter har fyra receptorer varav en för ultraviolett.

Vad gäller vilken färg vi uppfattar att ett föremål har, så bestäms det av vilka våglängder som absorberas och vilka som reflekteras. Om en tröja belyses med vitt ljus och reflekterar endast rött, så kommer vi att uppfatta den som röd. Om vi belyser samma idealiskt röda tröja med bått ljus, kommer tröjan att uppfattas som svart.

Det som bestämmer vilka färger som absorberas och vilka som reflekteras är molekylstrukturen.

Se även fråga [1553], Färgseende och Color_vision.

Se vidare massor av svar med nyckelordet färg/färgseende.

/Peter E 2016-10-03

Svar:
Transparens (genomskinlighet) är en materialegenskap som innebär att ljus släpps igenom, och att detaljer bakom det transparenta materialet kan urskiljas klart, till skillnad från translucens (genomlysande) där bakomvarande detaljer är suddiga. Vanligt fönsterglas, vatten och bergkristall är transparenta för synligt ljus. Färgade genomskinliga ämnen är absorberande för vissa färger i det synliga spektrumet.

Transparenta och genomlysande material absorberar inte ljusenergin. Det beror på att ljusets fotoner inte har rätt energi för att göra excitationer i materialets molekyler eller kristallgitter. För synligt ljus är det elektronernas excitationer som är relevanta, medan infraröd strålning kan absorberas av atomernas rörelser. (Transparens_(optik))

Färgen hos en kristall bestäms inte av kristallstrukturen utan av förekomsten av tillstånd som kan absorbera ljus med en viss våglängd. För synligt ljus med våglängder 750 - 400 nm är fotonenergin 1.65 - 3.1 eV (se länk 1).

Både kol (diamant) och kisel har fyra kovalenta bindningar. Normalt befinner sig elektronerna i valensbandet, se nedanstående figur från Band_gapList_of_band_gaps.

En perfekt, ren diamant är helt genomskinlig. Kisel är grått med en metallisk lyster. Hur kan vi förstå detta?

För att kristallen skall bli färgad måste synligt ljus kunna växelverka med elektroner. Dessa måste lyftas från valensbandet till ledningsbandet där de är fria att röra sig över hela kristallen. För detta måste de passera det förbjudna området - bandgapet.

Kols fyra kovalenta bindningar är mycket starka medan kisels är betydligt svagare. Detta reflekteras i att bandgapet för diamant är 5.5 eV och för kisel 1.11 eV (länken band_gap ovan). Maximala energin för synligt ljus är 3.1 eV (se ovan), vilket betyder att synligt ljus inte kan växelverka med diamant. En ren diamant är alltså genomskinlig och ser färglös ut.

En anledning till att kolbindningarna är mycket starkare (kol bildar mycket stabila kedjor medan kiselkedjor är ganska instabila) är att kolatomen är mycket mindre än kiselatomen vilket gör kovalenta bindningar i kol kortare och därmed starkare.

En annan skillnad mellan kol och kisel är att diamant är en isolator (inga fria elektroner som kan transportera ström) medan kisel är en halvledare med elektroner som lätt kan exciteras till ledningsbandet vid rumstemperatur.

Med det låga värdet på bandgapet i kisel kan en kiselkristall absorbera alla våglängder, så kisel ser gråaktigt ut. Eftersom det även finns en del elektroner i ledningsbandet (metaller har många elektroner i ledningsbandet) är det inte förvånande att kisel har en metallisk lyster.

Om en diamant innehåller föroreningar (andra ämnen än kol) eller om kristallstrukturen inte är perfekt tillkommer mindre bandgap vilka kan exciteras med synligt ljus. Dessa diamanter blir därför färgade.

Se vidare Diamond_color, DiamantFärg och Silicon.

/Peter E 2016-11-11

Svar:
Mycket bra fråga Matilda!

Låt oss börja med att reda ut vad lila är.

Wikipedia säger: Lila färger ligger mellan rött och blått. Andra ord för samma färgområde är violett och gredelin. (Lila)

För en fysiker är denna definition förvirrande. "ligger mellan rött och blått". Mellan i vilken dimension? Det naturliga vore våglängd, men det är ju inte alls fallet, se nedanstående figur från ColorSpectral_colors. Lila (eller violett) är ju de kortaste våglängder som ögat kan uppfatta, se figuren i fråga [14998]. Lila ligger ju intill det icke synliga ultraviolett (Ultraviolett_strålning).

Om man i stället uttrycker det som att lila är en blandning av blått och rött så blir det mer förståeligt. Gå till appen Color Addition Simulator och blanda blått och rött, så får du en färg som liknar lila i nedanstående figur (400-450 nm). Detta att en färg kan åstadkommas både genom blandning av två eller tre grundfärger (Rött, Grönt, Blått) och som ett våglängdsband beror på hur vårt färgsinne fungerar, se fråga [20354] för fler exempel.

Solen strålar i vitt ljus (se nedan). Atmosfären sprider korta våglängder (blått) mycket mer än långa (rött). Därför blir himlen blå och solen gul.

Efter denna långa inledning till din fråga: varför är inte himlen lila. Det är flera effekter som gör att de korta lila våglängderna inte bidrar, framför allt att de absorberas (försvinner i stället för att spridas) i atmosfären. Det är alltså mest det blå ljuset som sprids och ger himlen sin färg. Ibland, speciellt vid solnedgång när ljuset faller in snett mot atmosfären, kan himlen se grön ut. Detta beror på att även en del av det blå ljuset absorberats, och nästa färg (grönt) dominerar.

Varför solen är vit och inte som man kanske tror gul, diskuteras i fråga [1553].

I fråga [841] och [13750] diskuteras mer i detalj de fysikaliska effekter (spridningens våglängdsberoende) som gör att ljuset sprids och himlen blir blå.

/Peter E 2017-10-24

Svar:
Hej Petri!

Jag antar du refererar till din fråga [20879]. Du har helt rätt i att det är konfunderande.

Det grundläggande problemet är att man har olika definitioner av färg. Antingen är färg definierad som färgen vid maximum hos en temperaturstrålare med en viss temperatur, se Temperaturspektrum-generator.

Färg kan även skapas genom att blanda grundfärgerna rött/grönt/blått, se Color Addition Simulator. Gult kan till exempel skapas genom att minska intensiteten på blått om man utgår från vitt.

Ögats förmåga att särskilja färger beror ju på känslighetskurvorna hos tre olika sorters tappar känsliga för rött/grönt/blått.

I fråga [1553] och [12409] diskuteras solens färg ganska ingående.

Vad gäller stjärnornas färger varierar färgen med temperaturen. I HR-diagrammet (färg-magnituddiagrammet, se
HR-diagram) nedan visas ett urval stjärnor med sin från temperaturen definierade färg.

Vi ser att solen hamnar i det gula området. Så solen klassificeras som en gul dvärgstjärna. Men jag hävdar ändå med en dåres envishet att solen utan atmosfärens inverkan av ögat uppfattas som vit.

Färg är en utmärkt artikel om färg med bland annat följande definition:

Ordet färg syftar på en rad olika företeelser. I vardagslivet kan det oftast användas utan krav på definition eller specificering, men för mera specifika ändamål finns flera olika, och delvis motsägande, betydelser av ordet. Färg kan syfta på det vi ser som färg, men det kan också ges en fysisk definition som utgår från våglängder hos elektromagnetisk strålning. Färg kan också definieras med utgångspunkt från processer i vårt visuella system eller genom att specificera vilka pigment eller andra metoder som har använts för att skapa färgintrycket.

Se även länk 1 och fråga [20354].

Se https://phet.colorado.edu/en/ för fler simuleringar av, bland annat, fysikaliska effekter.

Tillägg november 2020

Hur kan det komma sig att just solen blir vit, medan vi uppfattar att andra stjärnor har olika färger? Det vi uppfattar som färg är ju kombinationen av våglängdsfördelningen hos det infallande ljuset och känsligheten hos ögats tre receptorer. Känsligheten har utvecklats genom evolutionen. Fördelningen som gör solen vit är helt enkelt det optimala för människan - vi har ju utvecklats med solen som huvudsaklig ljuskälla.

/Peter E 2020-01-31

Svar:
Olika våglängder av ljus uppfattas av ögat som olika färger, se fråga [21177], fråga [13824] och nedanstående tabell. Vissa kombinationer av färger kan uppfattas som en annan färg, t.ex. en blandning av blått och gult uppfattas som grönt.

Om lampan bara producerar grönt ljus och endast reflekterar rött, så kommer du att se svart, dvs ingen strålning. Detta om den röda väggen är en perfekt reflektor. Om väggen är fluorescerande (se fråga [2439]) kan det gröna infallande ljuset orsaka t.ex. röd strålning. Se fråga [17168] för definition av reflektion.

Se även länk 1 och 2.

/Peter E 2021-05-11