Az anyagoknak mitől van olyan színe amilyen?

Általában a láncmolekulák a felelősek a színekért. A láncmolekulákban az elektronok delokalizálva vannak, és ide-oda rezegnek a molekula teljes hosszában. Kvantummechanikában létezik erre a "dobozba zárt elektron" modell, ami megmutatja, hogy különböző rezgési állapotok fenntartásához mekkora energia szükséges az elektronnak. Az elektron rezgési állapotai egymástól szeparált állapotok, csak bizonyos szintek léteznek, átmenet nincs.

Alapesetben az elektron abban a rezgési állapotban van, amihez a legkisebb energia kell. Ha viszont jön egy foton, és annak a fotonnak az energiája pont annyi, amennyi az alapállapot, és egy másik rezgésállapot energiájának különbsége, akkor elnyelődik. Mivel a foton energiája hullámhossz függő, csak bizonyos színű fotonok nyelődnek el bizonyos anyagokban, így lehet az, hogy ugyanannak az anyagnak ugyanolyan színe van mindig.

Az első válaszoló leírta a lényeget (illetve nagyon fontos a 4. válaszoló kiegészítése), de pár dologban megpróbálnám pontosítani.

1. Nem feltétlenül "láncmolekulák" felelnek a színekért (már ha ez a kifejezés hosszabb, nem elágazó molekulákat akar jelenteni), és nem feltétlenül színesek. A válaszoló valószínűleg a konjugált kettős kötéseket tartalmazó molekulákra gondol, amelyek lehetnek "láncszerűek" (pl. karotinoidok), de lehetnek gyűrűsek is (pl. klorofill). A lényeg az, hogy a molekula könnyen gerjeszthető legyen, a gerjesztési hullámhossz a látható tartományba essen. Ez általában jellemző a konjugált kettős kötéseket tartalmazó molekulákra, de másokra is (pl. halogének).

2. Nem tudok olyanról, hogy egy elektronnak lenne "rezgési állapota". Én legalábbis nem hallottam ilyenről. A válaszoló valószínűleg arra gondol, hogy az atomokon, molekulákon belül az elektronok csak meghatározott energiaszintű pályákon lehetnek, így csak adott mennyiségű energiát tudnak felvenni, adott energiájú fotont elnyelni.

3. "bizonyos színű fotonok"

Ez már tényleg kicsit a kötekedés kategória, de egy fotonnak nincs színe (bár azért érthető, mire gondolt a válaszoló).

A szín egy érzet, ami az agyban képződik. Még az sem biztos, hogy ugyanazt a tárgyat ugyanolyan körülmények között két ember ugyamolyan színűnek érzékeli. Persze valamilyen szinten megfeleltethető a hullámhossznak, de különböző spektrmok is okozhatnak hasonló szín érzetet (színkeverés).

A fotonnak a frekvenciája nem egy fuüggvény, "tüske", hanem egy adat.