Supongamos que tengo un sólido de color, que corto en dos mitades (ambas son idénticas). Tomo la primera y la corto en dos partes, y luego repito esto una y otra vez. Sé que un solo átomo no tiene color. Así que habrá un punto en el que el sólido pierde su propiedad de ser de color. Me interesa este punto en particular:
Si dividimos repetidamente un sólido de color por la mitad, ¿en qué momento desaparecerá el color?
Lo que dice Vasily Mitch es cierto (+1). Pero algunos objetos son coloridos debido a las interacciones que tienen lugar en una región más grande que un solo átomo.
Los metales reflejan la luz porque los electrones se propagan por el metal. Pueden moverse fácilmente, lo que los hace conductores. Clásicamente, el campo eléctrico oscilante de la luz hace vibrar los electrones, y los electrones vibrantes irradian luz. Resulta que la luz entrante es absorbida y la luz radiada es la reflexión.
Los electrones pueden moverse porque los átomos vecinos no tienen orbitales individuales separados, cada uno con la misma energía. En su lugar, se superponen y forman bandas , estados con muchos niveles de energía estrechamente espaciados.
El cobre es un sólido. El cobre es más conductor a bajas frecuencias. La luz roja e infrarroja se refleja bien, pero la luz azul se absorbe. Por eso el cobre es de color cobre.
Para que esto funcione, tiene que haber suficientes átomos de metal en un sólido con una estructura de banda. El sólido debe ser lo suficientemente grande para que los electrones puedan vibrar e irradiar. El tamaño mínimo es alrededor de una longitud de onda de la luz.
Utilizando esta idea, se puede hacer un polarizador de rejilla . Se depositan finos hilos metálicos sobre un sustrato de vidrio. La luz polarizada en paralelo a los hilos puede excitar a los electrones para que vibren a lo largo del hilo, y se refleja bien. La luz polarizada perpendicularmente a los hilos no puede, y no se refleja. No es posible fabricar alambres lo suficientemente finos para la luz visible, pero funciona para las longitudes de onda infrarrojas y más largas.
Películas finas también puede reflejar la luz de color. Las películas finas son capas espaciadas, en las que la luz se refleja en cada capa. Si el viaje de ida y vuelta a una capa más profunda suma una longitud de onda extra de luz, las reflexiones se suman constructivamente formando un reflejo brillante. Para una longitud de onda diferente, el viaje de ida y vuelta podría añadir una media longitud de onda adicional y las reflexiones se cancelarían.
La luz que viaja a través de una sustancia transparente interactúa con los átomos que atraviesa. Las interacciones ralentizan la luz. El índice de refracción describe el grado de ralentización. $n = c/v$ . Cuando la luz pasa de un medio a otro, parte de ella se refleja y sufre un cambio de fase. Estos se pueden calcular a partir de los dos índices de refracción.
Para que esto funcione, la película debe ser lo suficientemente grande como para formar un sólido o líquido a través del cual la luz pueda viajar. El grosor de las películas debe estar en torno a una longitud de onda de la luz. El área de las superficies reflectantes debe ser al menos así de grande.
Por supuesto, depende de lo que se defina como color.
Si se define como el cambio en el espectro visible de una luz, entonces un solo átomo puede absorber definitivamente un fotón de una longitud de onda preferente y, por tanto, cambian ligeramente el espectro de la luz que pasa. Muchos átomos tienen energías de excitación que caen en el espectro visible
cuando los átomos absorben los fotones, producen el color complementario al de la llama. De forma similar a como la absorción de elementos crea líneas negras en el espectro del sol. El cambio en el espectro de un solo átomo será apenas medible, pero estará ahí.
Sin embargo, si se define el color como algo que puede ser percibido por el ser humano como colorido, entonces mi opinión es que la mota de tinte de docenas de micras debería estar en el límite de la percepción.
Depende del sólido. Los sólidos moleculares obtienen su color, es decir, su reflexión o transmisión óptica, de las moléculas que los componen. Las moléculas se adhieren entre sí mediante fuerzas de Van der Waals, que apenas influyen en sus propiedades espectrales. Algunos sólidos, como el cuarzo (vidrio), el diamante o el rubí, derivan sus colores de las impurezas. Es necesario que una impureza esté rodeada por unas cuantas capas de material matriz para que actúe como en el caso del bulto, es decir, un nanocristal de al menos 50 a 100 unidades de Al2O3, C o SiO2. En los metales, las excitaciones electrónicas colectivas determinan el color. Una vez más, se necesita un nanocristal de 50 átomos como mínimo para acercarse al color a granel. Los colores también pueden ser causados por efectos de interferencia, como en las finas capas de aceite sobre el agua o en los cristales fotónicos, como los que se dan en las alas de las mariposas. En estos casos se necesita un tamaño mucho mayor de múltiples longitudes de onda, es decir, 10.000 o más átomos en cada dirección.
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