Kleuren — Van het licht afkomstig
HEBT u wel eens geprobeerd door een pikdonkere kamer uw weg te vinden? Of hebt u ooit met uw ogen dicht uw dagelijkse bezigheden trachten te doen? U vond het misschien tamelijk beangstigend. Het is een ware opluchting het licht te zien! De geïnspireerde woorden van de bijbel zijn inderdaad waar: „Het licht is ook zoet, en het is goed voor de ogen de zon te zien.” — Pred. 11:7.
De zon is onze belangrijkste lichtbron. Elke seconde van de dag verandert ze 3,5 miljoen ton van haar materie in energie. Vanaf haar oppervlakte wordt deze energie met een snelheid van ongeveer 300.000 kilometer per seconde alle kanten uit verstoven! Van welke aard zijn deze uitstralingen echter? Hoe wordt het zien erdoor mogelijk gemaakt? En hoe komt het dat wij daardoor in staat zijn zoveel verschillende kleuren te zien?
Wat de zon verspreidt
De uitstralingen van de zon worden „elektromagnetische energie” of „straling” genoemd. Deze straling wordt vaak als een stroom kleine deeltjes beschouwd. Tegelijkertijd wordt ze echter ook als een golfbeweging opgevat. Commentaar gevend op dit schijnbaar tegenstrijdige voorkomen, zei professor W. J. Moore: „Deze onwilligheid van het licht om keurig in een schilderijlijstje te passen, is een van de meest verbijsterende problemen van de fysische wijsbegeerte.”
Hoewel alle straling, met inbegrip van het licht, zich vanaf de zon met dezelfde snelheid voortplant, is het niet allemaal dezelfde straling. Er zijn vele soorten van straling. Sommige soorten van straling hebben een zeer lange golflengte, die in kilometers gemeten wordt. Andere hebben een zeer korte golflengte, die in miljoenste en zelfs in miljardste centimeters wordt gemeten.
Tot de soorten van straling met een langere golflengte behoren warmtegolven en de zeer lange radiogolven. En tot de kortere van de zon afkomstige straling rekent men ultraviolette stralen, röntgenstralen, gammastralen en de zeer korte kosmische stralen. Geen van deze zijn echter voor het menselijk oog zichtbaar en daarom worden ze soms onzichtbaar licht genoemd. Tussen de langere warmtegolven en de kortere ultraviolette golven is evenwel een zeer smalle band van golflengten die wel zichtbaar zijn. Het gedeelte dat wij zien is dus slechts een zeer smalle band, gelegen in het midden van een breed spectrum van golflengten die variëren van kosmische stralen tot radiogolven en elektrische stromen.
Straling die de aarde bereikt
Niet alle straling die de zon naar de aarde zendt bereikt deze ook. Dit komt doordat de atmosfeer van de aarde als een schild werkt. Wat de aarde bereikt, zijn dus voornamelijk de golflengten van het zichtbare licht, te zamen met een beperkt deel van de onzichtbare golven. Wat mogen wij blij zijn dat onze dampkring het grootste deel van de onzichtbare straling tegenhoudt, want als ze doorgelaten werd zodat ze de aarde bereikte, zouden wij er allen door gedood worden!
Aan de andere kant kunnen wij dankbaar zijn dat onze aarde zo overvloedig door zichtbaar licht wordt overstroomd. Planten nemen de energie van het licht op en zetten met behulp daarvan kooldioxyde en water in een enkelvoudige suiker om die de basis vormt voor alle voedsel. Zonder deze van het licht afkomstige energie zouden er geen planten kunnen groeien en zou er niets op aarde kunnen leven.
Golflengten die kleur geven
Licht geeft ons echter nog veel meer. Het verschaft ons het zegenrijke genot van een schitterende kleurenpracht. Het opmerkelijke is dat de band van zichtbare golflengten die ons het licht en de vele kleuren verschaffen zo smal is. Deze golflengten variëren — van golftop tot golftop — van slechts ongeveer tachtig miljoenste centimeter — voor het licht dat onze ogen als rood herkennen — tot ongeveer veertig miljoenste centimeter, welk licht wij als violet zien!
Daar deze stralen zich met de snelheid van het licht voortplanten, wordt het oog per seconde door een aantal golven van tussen de circa 375 en 750 biljoen getroffen. Deze trilling vertolkt het menselijk gezichtsorgaan als licht van een kleur die met de frequentie van de trillingen overeenkomt.
De talrijke kleuren van het licht
Schijnt het u vreemd toe dat wij het licht als een samenstelling van verschillende kleuren moeten beschouwen? Dacht u dat het allemaal wit was? Nu, gewoonlijk ziet het licht er voor onze ogen wit uit omdat alle golflengten van de zichtbare straling zich gelijktijdig en te zamen voortplanten. Ze zijn ongescheiden. Wanneer de golflengten echter gescheiden worden, kunnen wij hun afzonderlijke kleuren zien.
U zou dit bij gelegenheid eens voor uzelf kunnen nagaan. Houdt u bijvoorbeeld eens een langspeelplaat tegen het licht en kijkt u dan langs het fijngeribbelde oppervlak ervan. Het licht zal gebroken en teruggekaatst worden en u kunt de diverse kleuren van het licht zien. Wellicht hebt u na een regenbui ook wel eens opgemerkt hoe de kleine waterdruppeltjes in de lucht het zonlicht in zijn fundamentele kleuren verstrooien — violet, blauw, groen, geel, oranje en rood — zodat er een prachtige regenboog ontstaat.
Dit betekent niet dat het licht slechts in deze weinige kleuren gescheiden kan worden. In werkelijkheid kan het in tienduizenden verschillende golflengten worden gesplitst die elk een andere tint of schakering van de fundamentele kleuren geven! Het oog evenwel kan geen onderscheid maken tussen de kleur van de ene lichtgolf en die van een andere lichtgolf als de golflengten ervan te dicht bij elkaar liggen.
Uit onderzoekingen is gebleken dat het menselijk oog ongeveer 128 afzonderlijke kleurschakeringen in het zichtbare licht kan onderscheiden. Om het echter mogelijk te maken dit grote aantal van elkaar te onderscheiden, moet er op een scherm licht van één bepaalde golflengte worden geprojecteerd en moet er, alvorens dit te verwijderen, licht van een iets andere golflengte naast geprojecteerd worden. Slechts door visuele vergelijking kan het oog het verschil zien tussen meer dan honderd kleuren in het zichtbare licht.
De bron van alle kleur
Wendt u eens een ogenblik uw ogen af van de gedrukte bladzijde vóór u en kijkt u eens aandachtig naar bepaalde dingen om u heen — misschien een boekenkast, een schrijfbureau of zelfs de vloer. Is het niet verbazingwekkend hoe groot daarvan de verscheidenheid van kleur is? Waar komt alle kleur echter vandaan?
Kleur is niet in het schrijfbureau, de vloer of waar u maar ook naar kijkt aanwezig. Het is waar dat wij gewoonlijk zeggen dat deze dingen een bepaalde kleur hebben, maar de waarheid is dat wij niet in een wereld van gekleurde voorwerpen leven. De kleur van de dingen bevindt zich in werkelijkheid in het licht dat erop schijnt. Licht is de enige kleurenbron, en zonder licht kan zelfs niet de zwakste kleur bestaan.
Het licht zien
Hoe komt het echter dat wij het licht met zijn ontelbare kleur-golflengten kunnen zien?
Licht kan niet worden gezien terwijl het zich door de ruimte voortplant, net zo min als radiogolven en andere straling. Wat het licht voor het oog zichtbaar maakt, zijn de stofdeeltjes waarop het valt.
Als wij ons bijvoorbeeld in een kamer zouden bevinden waarin geen stofdeeltjes of zelfs geen lucht aanwezig was, zouden wij de lichtstralen of lichtbundel van een zaklantaren die werd aangedaan niet kunnen zien. In het luchtledige is een lichtstraal volkomen onzichtbaar. Wanneer astronauten in de ruimte dus uit het venster kijken, kunnen zij wel de stralende zon zien, maar het uitspansel is zwart. Zwart is de afwezigheid van licht of kleur. De zon doet het uitspansel dus niet oplichten, omdat er in de ruimte geen stoffen zijn waarop het zonlicht kan vallen. Wij kunnen het licht alleen zien wanneer het een voorwerp treft dat de lichtgolven ervan naar onze ogen zal terugkaatsen.
Maar hoe komt het dan dat een voorwerp een bepaalde kleur te zien geeft? Waarom zijn de meeste bomen en planten groen en is de lucht gewoonlijk blauw? En waarom wordt de lucht ’s avonds vlak bij de horizon soms dieporanje of rood?
De kleur van de lucht
Onze dampkring is gevuld met lucht, alsook met hele kleine damp- en stofdeeltjes. Eerder hebben wij opgemerkt dat de atmosfeer ons tegen dodelijke straling beschermt. Ze werkt als een reusachtige spiegel waardoor deze straling merendeels naar de ruimte wordt teruggekaatst. Licht dringt echter door dit schild heen, maar voor een groot deel worden de lichtgolven dan door de luchtdeeltjes verstrooid. De afmeting van deze deeltjes is van dien aard dat de kortere blauwe golven veel meer worden verstrooid dan de andere. Zodoende heeft de lucht een blauwe kleur.
Het kan echter verschil maken als de zon even boven de horizon staat. De meer horizontale hoek waaronder het zonlicht door een met stof beladen dampkring schijnt, maakt dat de langere lichtgolven verstrooid worden, waardoor de lucht een dieporanje en rode kleur gaat aannemen. Zo kwam het dat er indertijd, na de hevige uitbarsting van de Krakatau in 1883, waarbij er stofdeeltjes door de dampkring van de aarde werden verspreid, overal op aarde een reeks zonsopgangen en zonsondergangen van opmerkelijke schoonheid waargenomen kon worden.
Hoe de meeste kleuren ontstaan
De verstrooiing van licht van bepaalde golflengten is echter niet de belangrijkste manier waarop kleur ontstaat. De meeste voorwerpen verkrijgen hun kleur door licht van bepaalde golflengten te absorberen en de andere lichtgolven terug te kaatsen.
Zo zijn als gevolg van de bijzondere rangschikking van de pigmentmoleculen in het chlorofyl de meeste bomen en planten groen. Wanneer het zonlicht op het chlorofyl valt, worden de kortere violette en blauwe lichtgolven merendeels geabsorbeerd, en dat is ook zo met het merendeel van de langere rode golven. Het licht van deze golflengten wordt door de bomen en planten gebruikt voor het maken van voedsel. Voornamelijk de groene lichtgolven worden echter gereflecteerd en daarom hebben bomen en planten voor ons een groene kleur.
De kleuren van dingen die door mensen zijn gemaakt, zoals verf, kleurstoffen en inkten, ontstaan op dezelfde manier. De pigmentmoleculen absorberen bepaalde golflengten — wij zouden ook kunnen zeggen dat ze een bepaald gedeelte aan de smalle band van lichtgolven onttrekken. Vervolgens kaatsen ze het gedeelte terug dat niet geabsorbeerd — ofte wel onttrokken — wordt. Het is dus de combinatie van de teruggekaatste golflengten — dat wil zeggen: het mengsel van alle lichtkleuren die niet geabsorbeerd zijn — waardoor de meeste voorwerpen die wij zien hun kleur ontvangen.
Een rood kledingstuk is rood omdat de verfstof de andere golflengten absorbeert — of: aan het licht onttrekt — en rood licht terugkaatst. Asfalt is zwart omdat zijn pigmentmoleculen alle golflengten absorberen en er maar een heel klein gedeelte van reflecteren. Een voorwerp geeft ons echter een witte kleurindruk wanneer het alle kleuren van het licht die te zamen wit licht vormen — gelijkmatig terugkaatst.
Pigmentkleurstoffen reflecteren in werkelijkheid op zijn minst enkele golflengten van alle kleuren. Als twee kleuren beide slechts één golflengte terugkaatsten, zou er, theoretisch gesproken, wanneer ze werden gemengd zwart ontstaan. Toch kunnen wij, als wij blauwe en gele verf mengen, groene verf krijgen. Dit komt doordat blauwe verf ook groen licht terugkaatst en gele verf ook groen licht terugkaatst. Wanneer ze gemengd worden, absorbeert het gele pigment blauw licht en absorbeert het blauwe pigment geel licht. Hierdoor blijft er voor beide slechts groen licht over om terug te kaatsen, zodat de verf groen wordt!
De dingen om ons heen reflecteren het licht dus in verschillende combinaties van golflengten. Het aantal van zulke combinaties is onvoorstelbaar groot. Aangezien geen enkele golflengte totaal geabsorbeerd wordt, zien wij de wereld om ons heen in een wonderbare kleurenscala. Naar schatting bestaan er ongeveer tien miljoen kleuren!
In verband met de kleur van een voorwerp is het niet alleen van belang hoe het licht erdoor wordt geabsorbeerd en teruggekaatst, doch ook de aard van het licht zelf is een factor van betekenis. De energie van het zonlicht wordt evenredig over alle kleuren verdeeld, maar dit is niet het geval met kunstlicht. De TL-buizen die vaak in winkels worden gebruikt, geven veel blauw licht. Gloeilampen geven echter geen „blauwe golflengten” en stralen dus een geelachtig licht uit. Dit kan van invloed zijn als u inkopen doet.
U koopt bijvoorbeeld een rode jurk in een winkel met TL-verlichting. Wanneer u echter buitenkomt, in het zonlicht, staat u er wellicht van te kijken hoeveel roder de jurk in werkelijkheid is. Dit komt doordat de TL-buizen, met een hoge concentratie van blauw licht, niet genoeg „rode golflengten” produceren die door de jurk teruggekaatst kunnen worden. Het kan ook zijn dat u in een winkel met gloeilampverlichting denkt dat u een zwart kostuum koopt. Als u echter buiten in het zonlicht komt, bemerkt u dat het blauw is! Het licht van de gloeilampen in deze winkel gaf geen „blauwe golflengten” die teruggekaatst konden worden, en aangezien het kostuum alle andere golflengten absorbeerde, leek het zwart.
Kleuren op een andere manier
Er bestaat nog een andere belangrijke methode om kleuren voort te brengen, en wel door middel van de oppervlaktestructuur van sommige voorwerpen. Vele van de prachtigste kleuren waarmee levende schepselen zijn uitgedost, zijn het resultaat van de manier waarop het lichaam van deze dieren het licht in zijn samenstellende golven doet uiteenvallen.
Beschouw bijvoorbeeld eens een vlinder die een metaalblauwe kleur vertoont wanneer men er van bovenaf op kijkt, maar een karmozijnrode kleur heeft als men er over zijn vleugeloppervlak naar kijkt. De verschillende kleuren ontstaan door de manier waarop het licht door het fijn gegroefde oppervlak van de vleugel wordt gebroken en teruggekaatst. Dit kan men aantonen. Men drukt zachte was tegen de blauwe vleugel en de was zal dezelfde kleur als de vlinder krijgen. Maar wanneer men het oppervlak van de was gladstrijkt, verdwijnt de kleur!
Licht verschaft ons werkelijk het zegenrijke genot van heel veel goede dingen. Het leven zelf is afhankelijk van de zonnestraling waarmee onze planeet wordt omgeven. Maar wat een bijzonder mooie extra uitkering ontvangen wij nog van het licht in de vorm van een menigte schitterende kleuren! En wie dienen wij voor deze zegeningen te danken? De Grote Schepper vanzelfsprekend. Ja, dank „Jehovah, de Gever van de zon tot een licht”. — Jer. 31:35.