## Kleur, reflectie en absorptie

Reflectie of terugkaatsing

Als we in een ruimte staan waar helemaal geen licht is, kunnen we elkaar niet zien. Als je nu een spotlamp laat schijnen op een witte doek, terwijl het verder nog donker is, krijg je natuurlijk een witte kring te zien. Daaromheen is het donker. Dat donker is, zoals we zagen, schaduw.

Maar er gebeurt nog iets. We kunnen elkaar ineens zien, terwijl de spot alleen maar op de doek schijnt en niet op ons. Hoe kan dat?

Dat komt natuurlijk door die witte vlek op de doek. De doek kaatst het licht van de lamp terug. En dat gebeurt niet zoals bij een spiegel netjes in één richting, maar in alle richtingen. Diffuse terugkaatsing noemen we dat. Of met een duur woord: diffuse reflectie. Die witte vlek is, zoals we ook al leerden, een indirecte lichtbron geworden. Doordat het licht van de doek in alle richtingen gaat, valt het ook op ons en kunnen we elkaar zien.

Absorptie

Leggen we nu een zwarte doek op de grond, dan wordt het anders. Dan blijft het donker en kunnen we elkaar nog steeds niet (of bijna niet) zien. Hoe komt dat?

Een zwart oppervlak kaatst (bijna) geen licht terug. Eigenlijk kun je het omdraaien. Een oppervlak dat geen licht terugkaatst, is zwart. Omdat het geen licht terugkaatst, kan het geen indirecte lichtbron zijn, geeft het dus geen (zichtbaar) licht en blijft het dus donker. Zwart dus. Een zwart oppervlak kaatst geen licht terug, maar 'zuigt' het als het ware allemaal op. We zeggen dan dat het oppervlak licht absorbeert. Daardoor wordt een zwart oppervlak vaak ook heel warm. Al dat licht wordt omgezet in warmte.

Kleur

Wat zou er nu gebeuren als we een gekleurde doek onder de lamp leggen?

Bij een rode doek, zien we dan natuurlijk een rode lichtvlekvlek, bij een blauwe doek een blauwe en bij een gele doek een gele.

Maar is dat wel zo natuurlijk? Het licht van de lamp was toch wit? En er gebeurt nog iets. Bij die rode doek ontstaat niet alleen een rode lichtvlek, maar we zien elkaar ook ineens rood. Bij de blauwe en gele doek gebeurt iets dergelijks.

Wat gebeurt hier? Er zijn twee mogelijkheden; twee hypotheses noemen we dat ook wel:

1. Het licht verandert van kleur als het door een gekleurd oppervlak wordt gereflecteerd
2. Alleen het licht van de kleur van de doek wordt gereflecteerd en de rest van het licht wordt door de doek geabsorbeerd.

Welke hypothese klopt? En hoe kunnen we dit testen?

We komen er achter als we bij de rode doek, die dus rood licht terugkaatst, een blauw voorwerp houden. Dan zul je zien dat dat voorwerp niet meer blauw lijkt, maar eerder zwart. En wat betekende zwart ook al weer? Juist, geen licht meer.

Dit laat zien dat de eerste hypothese niet klopt. Want dan zou het rode licht dat van de doek af komt door het blauwe oppervlak blauw worden gemaakt en zien we het blauwe voorwerp gewoon blauw.

Hetzelfde kun je laten zien als je bijvoorbeeld groen licht (van een spot met een groen filter ervoor) laat vallen op de rode doek. Dan lijkt deze ook zwart.

De tweede hypothese klopt dus waarschijnlijk wel. Maar hoe zit dat nou?

Dat kun je misschien bedenken als je even denkt aan de regenboog. Een regenboog zie soms als het ergens in de buurt regent, terwijl de zon schijnt en je met je rug naar de zon staat. Of als je in de felle zon de tuinsproeier aan hebt staan en van de zon af kijkt. Maar het zonlicht was toch wit? Waar komen al die kleuren dan vandaan?

Kennelijk bestaat wit licht uit allerlei kleuren bij elkaar. En door de druppeltjes van de regen worden die 'uit elkaar' gehaald.

Datzelfde kun je laten zien met een prisma (een driehoekig stuk glas). De Engelse natuurkundige Newton (die naam zul je nog vaak horen) was de eerste die dat ontdekte (eind 17e eeuw).

Al die kleuren bij elkaar noemen we het spectrum.

Kleuren mengen

Als je al die kleuren van het spectrum weer bij elkaar doet, dan krijg je weer wit licht. Dat blijkt ook al te kunnen met een beperkt aantal kleuren licht. Dat noemen we de primaire kleuren. Dat zijn Rood, Groen en Blauw (vaak aangeduid als RGB bij beeldschermen e.d.).

Kleuren mengen: licht .....................................................en ..........................................verf

Bij het mengen van (transparante, doorzichtige) verfkleuren werkt het precies andersom: als je dan alle kleuren mengt, krijg je zwart. Dat is eigenlijk ook niet zo vreemd. Want we zagen dat een gekleurd oppervlak een indirecte lichtbron is. En zo'n oppervlak absorbeerd altijd al het licht, behalve de kleur van het oppervlak. Daarom heeft het ook die kleur. Want dat is de enige kleur die het terugkaatst. Maar als je alle verfkleuren mengt, wordt al het licht geabsorbeerd. En dan houd je dus geen licht over. Ofwel, zwart. Ook dat werkt al met een beperkt aantal kleuren bij elkaar (in de praktijk werkt dat niet helemaal volledig). De basiskleuren zijn dan echter iets anders, namelijk Cyaan (een lichte blauwe kleur), Magenta (een soort paars-rood) en geel. Vaak aangeduid als CMY (met de Y van yellow). Bij printers bijvoorbeeld.

Bij het mengen van dekkende verf werkt het nog wat ingewikkelder. Dan heb je zowel de basiskleuren CMY nodig als de primaire kleuren RGB.

Schilderkunst

In de schilderkunst wordt dit natuurlijk allemaal uitgebreid gebruikt. Daar gaat het overigens niet alleen om het mengen van kleuren, maar ook om het gebruik van schaduw (donker dus, zwart) en perspectief (dieptewerking; maar dat is een heel ander hoofdstuk). Vooral schilders als Leonardo da Vinci, Rembrandt, Caravaggio en Zurbarán waren meesters in het gebruik van schaduw en licht. In Utrecht had je in de 17e eeuw de Carravagisten die hier ook mee experimenteerden. Deze Utrechtse Carravagisten waren een inspiratiebron van Rembrandt.

Mona Lisa van Leonardo da Vinci Narcissus van Carravagio

San Serapio van Francisco de Zurbarán De Nachtwacht van Rembrandt van Rijn

Infrarood en ultraviolet

Het spectrum van het zonlicht bevat niet alleen de zichtbare kleuren van rood tot violet. Aan de ene kant is er ook nog het infrarood (infra betekent: onder, beneden). Dat duiden we vaak aan met IR-licht of IR-straling. Die straling kunnen mensen niet zien, maar wel voelen. Het is vooral die straling die maakt dat we het zonlicht als warm aanvoelen. We noemen dat dan ook wel warmtestraling. Alle oppervlakken geven die warmtestraling af, alleen zien we dat niet. Hoe warmer het oppervlak, hoe meer warmtestraling. Dat kun je zichtbaar maken met een infraroodcamera. Dan krijg je dus een warmtebeeld van het oppervlak (ook wel een thermogram genoemd). IR-licht wordt ook gebruikt door de afstandsbediening van je tv.

Aan de andere knt van het spectrum hebben we het ultraviolet (ultra betekent: voorbij, boven). Dat duiden we vaak aan als UV-licht of UV-straling. Ook dat UV-licht kunnen we niet zien. We voelen het ook niet. Maar we merken het wel. Het is vooral de UV-straling die makt dat we verbranden als we in de zon liggen. UV-stralen maken de cellen in onze huid kapot. Dat kan ook leiden tot huidkanker. Je moet er dus erg mee oppassen: goed insmeren met zonnebrandcrème. Of nog beter: niet teveel in de zon liggen.

Voor 3 vmbo en mavo met een NOVA-licentie: bestudeer paragraaf 5.2 van NOVA NASK1 kgt 3 en maak de opgaven.

(Voor H/V-leerlingen met een NOVA-licentie die deze quest doen: bestudeer deze zelfde paragraaf van NOVA Nask1 kgt en paragraaf 7.1-4 van NOVA natuurkunde Max h/v 1+2 en maak de opgaven)