Prisma's en kleuren

[cock]

Prisma’s en kleuren
Als u zich boven de atmosfeer van de aarde bevindt, en niet in de richting van de zon of de aarde kijkt, zult u een zwart (donkerblauw?) uitspansel zien, opgefleurd door sterren. Licht is dus kleurloos en maakt doorzichtig. U kan licht slechts dan waarnemen als het op uw ooglens valt, en via het diafragma naar de hersenen geleid wordt. Het is dus niet verwonderlijk dat het heelal zo donker lijkt, ook al staan er miljarden sterren  Indien u een grotere lens en een groter diafragma heeft, zou u meer “licht” rechtstreeks ontvangen en dus “zien”. Op aarde lijkt de hemel overdag blauw, maar dat is veroorzaakt door weerkaatsing van zonnelicht op de atomen in de atmosfeer.
U kan licht slechts dan waarnemen als kleur, als het a) weerkaatst wordt, en b) op uw ooglens valt, en dan in de hersenen tot een kleurgewaarwording verwerkt wordt. De kleurgewaarwording is subjectief, en men kan, wat kleur betreft, nooit zeker weten of iemand anders exact dezelfde kleurgewaarwording heeft.
Als ik dus lees dat Newton ontdekt heeft dat wit licht dat door een prima valt, geschift wordt, en in zijn zeven componente kleuren ontleed wordt, neem ik dit met een korreltje zout. Zeven is een heilig getal, en Newton was een religieus man. Hij erkende zelf de subjectiviteit van die waarneming: “Hoewel hij erkende dat hij zelf geen zeven kleuren kon onderscheiden en dat overliet aan ‘iemand met scherpere ogen’(…). “(…) “Newton spant zich dus in om vanuit de vooropgezette idee van zeven kleuren (…) een relatie te leggen tussen de zeven noten van de toonladder” (*).
Wat gebeurde er in werkelijkheid bij die bewuste proef? Door een gat in een gordijn viel een streepje, door de atmosfeer gefilterd zonnelicht, door een prisma. Dit prisma was gemaakt van glas, een ander medium dan lucht. Als een lichtstraal vanuit een medium, door een ander medium gaat, dan wordt het gebroken en geschift. Met dit “geschift” wordt bedoeld, dat er veranderingen optreden in de golflengte. Met geschift kan dus niet bedoeld worden dat het prisma “wit” licht (zonnelicht is eigenlijk geel, maar is zodanig helder dat men het als wit interpreteert) scheidt in zijn componenten. In werkelijkheid, moet hetzelfde  ( identieke golflengten) licht respectievelijk een kortere en een langere weg afleggen door het medium waaruit het prisma gemaakt is, waarbij het respectievelijk uit het prisma zal schijnen met kortere en langere golflengten, dan oorspronkelijk het geval was. Deze verschillende golflengten worden weerkaatst door een scherm dat respectievelijk deze golflengten absorbeert, en reflecteert naargelang de golflengten die erop vallen. Dit weerkaatste licht werd door de hersenen van Newton als verschillende kleuren geïnterpreteerd. Het prisma deelt  geen wit licht op in zijn componenten, maar verandert zelf de golflengten die erop vallen.
Graag uw commentaar.
 
(*) Bernard Valeur, “ Licht en geluid”, Uitgeverij Veen, 2012, p. 183

[Jan van de Velde]

 Het prisma deelt  geen wit licht op in zijn componenten, maar verandert zelf de golflengten die erop vallen.
 

is dat jouw bewering, of die van die Bernard Valeur? 

[Michel Uphoff]

Ik raad je aan eerst wat meer basiskennis te vergaren vooraleer je (incorrecte) conclusies formuleert.
 
Lees eens grondig door op brekingsindex, dispersie en de wet van Snellius.

[Anton_v_U]

Het prisma deelt  geen wit licht op in zijn componenten, maar verandert zelf de golflengten die erop vallen.

 
Het scheiden van de kleuren in wit licht door een prisma kun je zien. 
 
De vraag is dan:
(a) is wit licht een combinatie van verschillende golflengtes waarvoor de breking verschillend werkt of
(b) wordt  de kleur van wit licht veranderd en in verschillende richtingen doorgelaten?
 
Er is overtuigend bewijs voor interpretatie (a), ondersteund door bijvoorbeeld het foto elektrisch effect, de theorie van Maxwell enspectraalanalyse.
 
Zie verder de suggestie van Michel. Accepteer om te beginnen dat de snelheid van het licht in een materiaal verschilt van de snelheid van het licht in vacuüm en daarnaast dat de snelheid van licht in een materiaal enigszins afhangt van de golflengte.
 
De verklaring hiervan vind je in de kwantummechanica en kwantumelektrodynamica maar ik raad je aan dat eerst maar even te negeren. Dan is de werking van een prisma prima te verklaren met behulp van het golfkarakter van licht brekingsindex, dispersie en Snellius.

[cock]

is dat jouw bewering, of die van die Bernard Valeur?

Dat zou die man nooit zo durven stellen Jan, dat zou een slechte carrière move zijn. Waar hij wel problemen mee heeft is de arbitraire manier waarop Newton de kleuren van het spectrum benoemt en indeelt.
 
"De brekingsindex van een stof in de wet van Snellius is de verhouding tussen de fasesnelheid van het licht in vacuüm en die in dat medium. Deze wet sluit aan bij het principe van Fermat, dat stelt dat het licht de snelste weg tussen twee punten kiest. (wikipedia, Snellius)
De voortplantingssnelheid is afhankelijk van het medium en het type golf. (wikipedia voorplantingssnelheid)
Het getal van Abbe is een dimensieloos getal dat een maat is voor de dispersie (kleurschifting) van transparante media. (wikipedia, getal van Abe).  
SelmeierverDe Sellmeiervergelijking legt een empirisch verband tussen de brekingsindex n van een transparant materiaal en de gebruikte golflengte λ. De vergelijking wordt gehanteerd om de dispersie van licht in een bepaald medium te bepalen. (wikepedia,Sellmeiervergelijking)."

De vraag is dan:(a) is wit licht een combinatie van verschillende golflengtes waarvoor de breking verschillend werkt of (b) wordt  de kleur van wit licht veranderd en in verschillende richtingen doorgelaten?

Zo kan men het inderdaad stellen Anton, en de moderne natuurkunde geeft u overschot van gelijk als u voort (a) opteert. Maar is die vaststelling objectief, en speelt het medium zelf geen rol?
Uit bovenstaande citaten blijkt dat de kleuren die door dispersie veroorzaakt worden, afhankelijk zijn van het medium, en dus niet van nature aanwezig zijn.  Dus dat het materiaal waaruit de prisma gemaakt is een rol speelt (stelling (b)). Alvast zo begrijp ik het.  Een prisma dat niet van glas gemaakt is, maar van een ander doorzichtig materiaal, kan "wit" licht in andere kleurenvariaties schiften, Waaruit men op de wijze van Newton, zou kunnen besluiten dat wit licht uit andere kleuren is gemaakt.
Zou er dan toch geen argument zijn voor stelling (b)? Of beter dat zowel de golflengte, én de aard van het prisma (het medium) een rol spelen, om te bepalen uit welke componenten wit licht zou gemaakt zijn? De aard van het invallende licht, de aard van het meettoestel (het prisma en waaruit het gemaakt is),  de tijd die licht respectievelijk in het medium doorbrengt, en de perceptie (hoe je het resulaat interpreteert), bepaalt dan de conclusies..

[physicalattraction]

Er zijn wel meer redenen om aan te nemen dat wit licht bestaat uit allerlei kleuren. Je kunt het bijvoorbeeld door gekleurde filters heen laten, waarna er slechts één kleur overblijft, welk filter je ook gebruikte. Je kunt drie verschillende kleuren LEDs (rood, groen en blauw) samen laten schijnen op een oppervlak, dit levert wit licht op. Je kunt het spectrum (golflengte vs lichtintensiteit) meten van zonlicht, en zien dat alle kleuren van rood t/m blauw erin zitten. Je kunt naar een regenboog kijken (dit is prisma werking, maar dan met waterdruppels als medium) en vast stellen dat ook andere media wit licht opsplitsen in rood t/m blauw.
 
Als je toch een andere mening bent aangedaan, kom dan met een wetenschappelijke, begrijpbare en reproduceerbare wijze om dit aan te tonen.

[cock]

Als je toch een andere mening bent aangedaan, kom dan met een wetenschappelijke, begrijpbare en reproduceerbare wijze om dit aan te tonen.

Wat de stelling betreft,  dat diverse transparante mediums invallend licht een andere golflengte (kleur) kunnen geven, is dit wetenschappelijke werk al gedaan door o.a. Sellmeier en Abe. Ik hoef dit dus niet te doen.

Je kunt naar een regenboog kijken (dit is prisma werking, maar dan met waterdruppels als medium) en vast stellen dat ook andere media wit licht opsplitsen in rood t/m blauw.

Het is inderdaad zo dat, als gevolg van een interne reflexie en breking, onder een bepaald hoek, een spectrum kan waargenomen worden dat de ROGGBIV kleuren weergeeft. Als men echter een spectrum bekijkt door een heel grote regendruppel, dan zal het medium water de kleuren op een andere manier schiften. Door het trillen van waterstofbruggen, zal water een blauwe kleur krijgen, en een filterende werking hebben, en dus een ander spectrum veroorzaken door inwerking van het medium.

Je kunt drie verschillende kleuren LEDs (rood, groen en blauw) samen laten schijnen op een oppervlak, dit levert wit licht op.

Dat is juist, trillingen in het led element veroorzaakt rechtstreeks licht. Je zou er kunnen uit besluiten dat wit licht bestaat uit de componenten magenta (een soort Bordeau rood),  grasgroen en cyaan (een soort pruisisch blauw), en  dit  zijn zeker niet de ROGGBIV kleuren. Het zit echter iets ingewikkelder in mekaar. Cyaan en grasgroen geven samen als “secundaire” (som) kleur citroengeel, magenta en cyaan geven violet, de combinatie van cyaan en grasgroen geven hemelsblauw. De combinatie van die “secundaire” kleuren geeft wit licht.
Besluit: wit licht lijkt inderdaad te bestaan uit een combinatie van kleuren, maar dit zijn niet de ROGGBIV kleuren van Newton. En de aard van het medium dat wit licht breekt zal zijn bijdrage hebben aan het spectrum dat tevoorschijn komt.

[Anton_v_U]

Besluit: wit licht lijkt inderdaad te bestaan uit een combinatie van kleuren, maar dit zijn niet de ROGGBIV kleuren van Newton. En de aard van het medium dat wit licht breekt zal zijn bijdrage hebben aan het spectrum dat tevoorschijn komt.

 
Nope, dat is een heel oppervlakkige conclusie. De werkelijkheid is veel subtieler. Het enige dat je hieruit kunt concluderen is dat additieve mening van RBG voor ons er hetzelfde uit ziet als wit licht (met wit in de betekenis van een spectrum waarin alle golflengtes in het zichtbare deel van EM straling ongeveer in gelijke mate voorkomen).
 
Dat is bilogisch/fysisch te verklaren, het volgt uit de subtiele techniek waarmee wij met slechts drie verschillende receptoren zoveel verschillende kleuren kunnen waarnemen.
 
Wij nemen kleur waar met drie soorten kegeltjes: één soort met de grootste gevoeligheid voor blauw, één soort voor groen en één voor rood.
 
Het grappige is dat de sensatie van alle kleuren van zichtbaar licht kan worden verkregen door de juiste mengverhouding van RGB, zoals ook televisieschermen en kleurencamera's doen. Uit de verhouding waarin onze kegeltjes worden geprikkeld, wordt door onze hersenen een kleurinterpretatie gemaakt en uit de sterkte volgt de helderheid. Als wij oranje zien, dan betekent dit dat onze receptoren in de verhouding geprikkeld worden die hoort bij bij oranje licht. Dat kan met oranje licht en het kan met de juiste mengverhouding RGB.
 
Als we 7 soorten ROGGBIV kegeltjes hadden, dan zou RGB nooit wit kunnen opleveren en televisies waren een stuk ingewikkelder en duurder.

[physicalattraction]

Wat de stelling betreft,  dat diverse transparante mediums invallend licht een andere golflengte (kleur) kunnen geven, is dit wetenschappelijke werk al gedaan door o.a. Sellmeier en Abe. Ik hoef dit dus niet te doen.

 
Het werk van Sellmeier geeft een verklaring waarom we bij verschillende materialen in verschillende richtingen een verschillend spectrum kunnen waarnemen. Het is geen bewijs dat een materiaal de kleur (golflengte) van licht doet veranderen. Integendeel, het verklaart aan de hand van de bekende dispersie dat een transparant materiaal wit licht opsplitst in verschillende kleuren. Waarom denk je dat dit een bewijs zou zijn van het feit dat een prisma de kleur van licht verandert?

[Michel Uphoff]

De hamvraag is:
 
Ben je er inmiddels, alle materiaal doorgelezen hebbende, van overtuigd dat licht van bijvoorbeeld een ster of de Zon bestaat uit een enorme reeks verschillende golflengten of niet?

[cock]

Ben je er inmiddels, alle materiaal doorgelezen hebbende, van overtuigd dat licht van bijvoorbeeld een ster of de Zon bestaat uit een enorme reeks verschillende golflengten of niet?

Heb ik de indruk gegeven dat ik dat betwijfelde Michel? Ik heb ook nooit gesuggereerd dat ik de lichtsnelheid in het vacuum betwijfelde zoals Anton leek te suggereren.
Wat ik wel betwijfel is of men door gebruik van een glazen prisma en de ROGGBIV kleuren die eruit te voorschijn komen, kan besluiten dat wit licht een mengeling is van die ROGGBIV kleuren, zoals Newton doet, een stelling die ik in mijn jonge jaren voorgeschotelt kreeg. Ik denk dat er aanwijzingen,zijn dat interne reflexies binnen het prisma, de aard van het prisma, en de subjectiviteit van de waarneming (de biologische component) die twijfel rechtvaardigen.
Anton's tekst heeft mij aan het denken gezet, en ik zal me er verder in verdiepen. De teksten waarnaar u en Anton naar verwees heb ik slechts oppervlakkig gelezen, en moet ik nog in de diepte bestuderen.
Interessant lijkt wel de invalshoeken van licht, en de uittredende hoeken. Dat is zware kost, en dat bestuderen zal me nog wat zweet en tranen kosten. Bovendien zien we slechts dit licht dat op onze ooglens valt, en dat maakt ook een hoek. Maar kom dat moet ik nog bestuderen en (eventueel verkeerde) conclusies uit trekken.
In ieder geval moet mijn begintekst aangepast worden dat is me duidelijk. Wat ik ook nog wil doorgronden, is wat Anton schreef over de mengverhoudingen van (rechtstreeks bv. led licht) RGB die wit licht geven.
Nog een vraagje: als wit licht samengestelt is uit componenten (verschillende golflengten), of dat het op zichzelf kan waargenomen worden als wit licht (monochromatisch wit licht, met één golflengte), dat was vroeger een groot filosofisch probleem: was wit licht "zuiver" of was het onzuiver (samengesteld) zoals Newton beweerde. Dit probleem is nu opgelost, in die zin dat het samengesteld is, maar kan het ook zuiver voorkomen (als één golflengte).?

[Anton_v_U]

Ga vooral door met je pogingen om mensen als Newton en Maxwell te overtreffen maar als je na eeuwen wetenschap nog steeds de mogelijkheid van monochromatisch wit licht open laat, wordt dat moeilijk.

[Michel Uphoff]

Heb ik de indruk gegeven dat ik dat betwijfelde Michel?

Meer dan een indruk, je stelde het:

In werkelijkheid, moet hetzelfde  ( identieke golflengten) licht respectievelijk een kortere en een langere weg afleggen door het medium waaruit het prisma gemaakt is, waarbij het respectievelijk uit het prisma zal schijnen met kortere en langere golflengten, dan oorspronkelijk het geval was.

....

Het prisma deelt  geen wit licht op in zijn componenten, maar verandert zelf de golflengten die erop vallen.

 

Hier twee afbeeldingen. Een van 'wit' licht (in feite een min of meer gelijkmatige verdeling van vele verschillende golflengten dat wij als 'wit' licht benoemen):

wit lichtprisma 2439 keer bekeken

 

Jij stelt dat het het prisma is dat de golflengten verandert, en voor de kleurenwaaier zorgt.

Dat niet correct is,  is heel eenvoudig aan te tonen als we licht van werkelijk één golflengte (monochromatisch licht dus), bijvoorbeeld een groene en een rode laserstraal (klik) door een prisma sturen:

GroenRoodLaserPrisma 2439 keer bekeken

 

Geen spoort van een kleurenwaaier, van invloed van het glas op de golflengte. Dat is volstrekt logisch want er treedt geen dispersie op als er geen verschil van golflengte/frequentie is.

 

De teksten waarnaar u en Anton naar verwees heb ik slechts oppervlakkig gelezen, en moet ik nog in de diepte bestuderen.

 

Het lijkt mij verstandig eerst die teksten grondig te bestuderen, en te pogen ze te begrijpen. Anders heeft dit topic weinig interessants meer te bieden.

[cock]

Besluit:
Elk scheikundig element dat geagiteerd wordt, (bv. Door opname van een elektron), zendt fotonen uit in een eigen specifieke golflengte. Die golflengte wordt bepaalt door de aard van het element, de aard van de agitatie en de temperatuur van dat element. Een lichtbron die bestaat uit verschillende elementen en temperaturen kan dus verschillende golflengten uitzenden met verschillende intensiteit (aantal uitgezonden fotonen per tijdseenheid).
Een menselijk oog neemt kleuren waar omdat onze ogen lichtgevoelige pigmenten bevatten die de golflengtes filteren en splitsen in rood groen en blauw. De receptoren die rood, groen, en blauw omzetten heten kegeltjes. De receptoren die de lichtintensiteit waarnemen heten staafjes. Natuurlijke selectie heeft de apen (waartoe de mens behoort) een natuurlijk voordeel gegeven, als ze bv; rijpe van onrijpe vruchten konden selecteren. Sommige dieren kunnen meer kleuren zien, sommige minder. Een groot aantal dieren kan geen kleuren zien en hebben er geen receptoren voor. Deze dieren zien enkel ziet enkel zwart (afwezigheid van op het oog vallende fotonen) over tinten grijs, tot wit (verzadiging van de receptoren).
Dank voor uw respons op mijn posten, ik heb er veel uit geleerd.
PS. Nog even een model voor het gedrag van licht in een prisma
De baan van licht wordt volgens het principe van Femat bepaalt door de regel dat de baan van  dat licht in een medium bepaald wordt door het gegeven  dat  licht de snelste weg kiest tussen twee punten. Het klinkt ergens tegenstrijdig dat licht b.v. intern gereflecteerd wordt als het zich beweegt in een transparant lichaam bv. een prisma.
Een mogelijke verklaring: licht kan men beschouwen als een golfverschijnsel. Golven kunnen niet gedeeltelijk uittreden uit een medium. Uittreden kan zich slechts voordoen als een volledige golflengte uittreedt (vergelijk het met de discrete banen van elektronen, die ook niet op een halve afstand van hun baan kunnen liggen). Gebroken golven weerkaatsen (zoals watergolven tegen een dijk), en blijven dit doen tot ze met een volledige golflengte kunnen uittreden. Dit zal ook de hoek van uittreding van licht uit het prisma bepalen.
Graag uw commentaar
Nota. Deze tekst is geschreven voor ik de laatste post van Michel Uphof grondig kon lezen, maar dat doe ik nu.

[jkien]

 ... Anders heeft dit topic weinig interessants meer te bieden.

 
Dan even afgedwaald: dat duivelse prisma van een photoshopkunstenaar onttrekt zich aan de wetten van de natuur. Ook bij uittree buigen de lichtstralen van de normaal af.
 

foutplaatje 2439 keer bekeken