Trpaslík s hrncom zlata
Ak chcete vidieť všetky farby, ktoré v prírode existujú, pozrite sa na sedemfarebnú dúhu. Tento zaujímavý úkaz bol u najstarších civilizácií spojený s rôznymi poverami. Indiáni napríklad verili, že dúha spája svet živých so svetom mŕtvych. V Írsku si zase mysleli, že na spodnom okraji sedemfarebného oblúka sedí trpaslík s hrncom zlata. Legendami a poverami si ľudia vysvetľovali veci, ktoré nevedeli pochopiť dostupnými vedomosťami.
Veda pokročila, a tak ich už dnes vieme vysvetliť pomocou zákonov fyziky a optiky. Odhalili sme aj tajomstvo krásnej dúhy: Dúha je vždy pred nami, rovnako ako dažďové kvapky, ale slnko je za nami. Je to tak vždy. Poradie farieb je tiež vždy rovnaké. Začína sa fialovou a končí červenou. Výnimkou je len jav, keď máme šťastie a príroda nás poteší dvoma dúhami. Vtedy je tá druhá zrkadlovo obrátená. Druhý prípad je pomerne komplikovaný, pretože lúče svetla sa tu odrážajú až dva razy.
Uhly a farby
Isaac Newton bol prvý vedec, ktorý zákonitosti dúhy objasnil. Použil na to hranol zo skla, cez ktorý nechal prejsť svetlo. Svetlo dopadá na hranol kolmo a na hranole sa láme pod rôznymi uhlami do nádherných farieb. Podľa uhla lomu potom vznikajú rôzne farby. Červená sa napríklad láme pod najväčším uhlom. Tak ako na hranole, funguje tento princíp aj na vodnej hladine alebo zrkadle. Príroda si to zariadila tak, že namiesto hranola použila dažďové kvapky. Pretože ich je veľa, padajú nepravidelne a v rôznych veľkostiach, aj farby, ktoré lámu, sú nepravidelné.
Dĺžka mení farbu, výška intenzitu svetla
Svetlo je druh energie, teda vlnenie elektromagnetického poľa. Pri vlnení je dôležitá výška vĺn, ako aj vzdialenosť medzi špičkami, teda jej vrcholmi. Na základe toho totiž určíme vlnovú dĺžku a amplitúdu vlnenia. Zmena amplitúdy mení intenzitu svetla a zmena vlnovej dĺžky mení zase farbu. Modré svetlo je dôsledkom krátkej vlnovej dĺžky. Veľká vlnová dĺžka je zase príčinou červeného svetla. Farby sa teda navzájom líšia rôznymi vlnovými dĺžkami.
Človek je schopný vidieť len veľmi malú časť celého svetelného spektra. Infračervené svetlo napríklad nevidíme vôbec. Môžeme ho však cítiť. Infračervené svetlo je totiž teplo. Pred ultrafialovým svetlom sa zase chránime opaľovacími krémami.
Čierna nie je farba
Biele svetlo – to je kombinácia všetkých farieb dúhy, ktoré od seba dokážeme oddeliť napríklad lámaním cez hranol. Biela farba v sebe obsahuje všetky farby. Čierna, naopak, nie je farba.
Mesiac nevyžaruje nijaké svetlo a napriek tomu ho vidíme. Umožňuje nám to slnečné svetlo. Keby bol Mesiac taký prefíkaný, že by pohltil všetko svetlo, ktoré naň dopadá, videli by sme ho ako čierny. Stalo by sa to preto, že by nedokázal odraziť nijaké svetlo, a teda ani farbu. Všetko svetlo z predmetov odráža, naopak, biela.
Chlorofyl je molekula
Keď poznáme prírodné zákony, odhaliť tajomstvo farieb nie je také ťažké. Zelené predmety sú tie, ktoré pohltia všetky farby okrem zelenej. Tú odrazia, vďaka čomu ich vnímame ako zelené. Svetlo dobre pohlcujú predmety, ktoré majú veľké molekuly. Aj chlorofyl je molekula. Nachádza sa v rastlinách. Absorbuje, teda pohltí všetko svetlo okrem zelenej. Tú odrazí.
List, ktorý starne, mení farbu. Stráca molekuly chlorofylu a nahrádza ich molekulami karoténu. Ten sa nachádza predovšetkým v mrkve, preto je oranžová. Aj list v záverečnej fáze starnutia má podobnú – hnedo?oranžovú farbu.
Citrón ružu neodfarbí
Kráľovná kvetov má v stonke molekuly chlorofylu. Krásny kvet, ktorý obdivujeme, však farbia na červeno molekuly antokyánu. Ten obsahujú aj jablká alebo červené víno. Vieme už, že ho ako červené vnímame preto, že pohltí všetky farby okrem červenej. Keďže tú odrazí, môžeme spievať pesničky o červenom jabĺčku. V prírode sa síce dejú zvláštne veci, ale nič sa nedeje svojvoľne, čo znamená, že na základe poznania zákonov fyziky sa dá všetko zdôvodniť. Aj to, prečo je jablko dvojfarebné. Napríklad z polovice či aspoň z tretiny zelené. Niektoré farbivá v jablku totiž na svoju aktiváciu potrebujú svetlo. Ak je polovica jablka obrátená k slnku, tvorí sa tam viac antokyánu, zatiaľ čo na odvrátenej strane nie.
Foto: Roman Benický
Farba predmetov a rastlín závisí aj od toho, v akom druhu prostredia sa nachádzajú. Antokyán sa v kyslých látkach farbí na červeno, ale v zásaditých na modro. Ak do červenej tekutiny nakvapkáme kyslý citrón, zmení farbu. Keď pokvapkáme citrónom ružu, farbu nezmení. V červenej ruži sa antokyán už nachádza v kyslom prostredí, ktoré pridaním citrónu nemôžeme urobiť ešte kyslejším. Navyše, ide o úplne inú zlúčeninu.
Modrá je v prírode vzácna
Vo voľnej prírode existuje málo modrých farbív. Je to preto, že modrá má krátku vlnovú dĺžku. Naopak, zelenú v nej nájdeme takmer všade. Je to dobré, pretože zelené rastliny vyrábajú chlorofyl, ktorý je veľmi dôležitý. Bez neho by sme všetci pomreli. Umožňuje rastlinám produkovať kyslík, ktorý dýchame. Takže, aj keď máme oči zatvorené a nič nevidíme, priamym dôsledkom toho, prečo sú rastliny zelené, je to, že dýchame, a teda aj cítime.
(Voľne spracované z prednášky.)
Doc. Dr. Christiane R. Timmelová (1971)
Christiane Timmelová sa narodila v nemeckom Zwickau v roku 1971. V roku 1994 absolvovala Drážďanskú univerzitu, kde získala diplom z chémie. Pracovala pod dohľadom profesora Petra Hore na Oxfordskej univerzite, najskôr ako hosťujúca študentka, neskôr ako študentka postgraduálneho štúdia, keď získala EPA Florey štipendium Kráľovninej akadémie. V roku 1998 sa stala doktorka Timmelová odbornou asistentkou v chémii na St. Hilda´s College v Oxforde a taktiež štipendistkou Kráľovskej spoločnosti Dorothy Hodgkinovej. V súčasnosti je držiteľkou štipendia univerzitného výskumu Kráľovskej spoločnosti a v roku 2003 získala učiteľské štipendium na St. Hilda´s College. Vedecká práca Dr. Timmelovej sa zameriava na skúmanie účinku magnetických polí, na chemické a biologické systémy, čo zahŕňa široké spektrum výskumu od skúmania pôsobenia magnetických polí na rekombinačné radikálové reakcie a fenoménu paramagnetickej konvekcie až po aplikáciu elektrónovej paramagnetickej rezonancie na štúdium biologických a biochemických systémov.
Článok vznikol na základe prednášky uskutočnenej v rámci projektu Detská univerzita Komenského. Vydavateľstvo PEREX z každého ukončeného ročníka vydáva zborník vo forme pestro ilustrovanej knižky sumarizujúcej obsah prednášok z daného ročníka. Knižka z prvého ročníka (2003) je už vypredaná, vydania z ročníkov 2004, 2005, 2006, 2007 a 2008 si môžete objednať za cenu 5€ (151 Sk) + poštovné na tel. čísle 02/4959 6270 od 8. do 14. hodiny, alebo emailom na adrese predplatne@pravda.sk.