Lá cây có màu xanh vì chất diệp lục trong lá hấp thụ mạnh ánh sáng màu đỏ và màu xanh lam để lấy năng lượng quang hợp, còn ánh sáng xanh lục bị hấp thụ ít hơn nên phần lớn bị hắt trả lại hoặc đi xuyên qua lá. Phần ánh sáng xanh lục đó lọt vào mắt ta. Màu của mọi vật đều sinh ra theo cùng một cách: vật giữ lại một số màu và trả lại những màu còn lại.
Chào bạn, đây là Nhà Vật Lý. Hôm nay mình đi tìm câu trả lời cho một câu hỏi mà trẻ con nào cũng từng hỏi. Trên đường đi, mình sẽ ghé qua hàng bàng đỏ lá ở Hà Nội mùa đông, chiếc áo đen phơi nắng, và cả màn hình điện thoại trong túi bạn.
Ánh sáng trắng là hỗn hợp của rất nhiều màu
Isaac Newton đã cho ánh sáng Mặt Trời đi qua một lăng kính thuỷ tinh và thấy nó tách ra thành dải màu từ đỏ, cam, vàng, lục, lam tới tím. Ông còn cho dải màu ấy đi qua một lăng kính thứ hai đặt ngược để gom lại thành ánh sáng trắng. Ánh sáng trắng không phải một màu thuần khiết, mà là tất cả các màu trộn với nhau.
Mỗi màu ứng với một bước sóng ánh sáng. Đỏ có bước sóng dài nhất trong vùng ta nhìn thấy, tím ngắn nhất. Ngoài hai đầu dải màu còn có những ánh sáng mắt người không thấy được: hồng ngoại ở phía sau màu đỏ và tử ngoại ở phía sau màu tím.
Mắt người có ba loại tế bào hình nón nhạy với ba vùng màu khác nhau, đại khái là đỏ, lục và lam. Não so sánh mức kích thích của ba loại tế bào để tạo ra cảm giác về hàng triệu sắc màu.
Vậy màu sắc là chuyện của cả ba bên: ánh sáng chiếu tới, vật liệu của vật, và con mắt cùng bộ não người nhìn.
Diệp lục, cỗ máy ăn ánh sáng đỏ và lam
Trong tế bào lá có những hạt nhỏ chứa diệp lục, phân tử làm nhiệm vụ bắt năng lượng ánh sáng cho quang hợp. Diệp lục hấp thụ mạnh nhất ở vùng lam và vùng đỏ, và hấp thụ kém ở vùng xanh lục.
Ánh sáng xanh lục không bị dùng hết nên bị tán xạ trở ra khỏi lá hoặc đi xuyên qua lá. Khi bạn giơ chiếc lá lên trước nắng, nó sáng màu xanh lục tươi chính là do phần ánh sáng đi xuyên đó.
Một câu hỏi khó hơn là vì sao cây không hấp thụ luôn cả màu xanh lục để lá đen thui và tận dụng hết ánh sáng. Các nhà khoa học vẫn đang thảo luận, với nhiều giả thuyết như hấp thụ quá nhiều có thể làm lá quá nóng hoặc gây hại cho bộ máy quang hợp khi nắng gắt. Đây là chỗ còn mở, không có một câu trả lời dứt khoát.
Điều đáng nói là lá cây vẫn dùng được một phần ánh sáng xanh lục, nhất là ở những lớp tế bào sâu bên trong lá. Màu xanh không có nghĩa ánh sáng đó bị bỏ phí hoàn toàn.
Vì sao hàng bàng Hà Nội đỏ lá vào mùa đông?
Trong lá không chỉ có diệp lục. Còn có các sắc tố màu vàng cam gọi là carotenoit, cùng loại sắc tố làm cà rốt có màu cam. Bình thường diệp lục rất nhiều nên lấn át, ta chỉ thấy màu xanh.
Khi trời lạnh và khô, nhiều cây rụng lá chuẩn bị cho mùa nghỉ. Cây ngừng sản xuất diệp lục mới và thu hồi chất dinh dưỡng từ lá. Diệp lục phân huỷ dần, để lộ ra màu vàng cam vốn đã nằm sẵn trong lá.
Ở một số cây, trong đó có cây bàng, lá còn tạo ra thêm những sắc tố đỏ tía mới trong giai đoạn này. Màu đỏ rực của hàng bàng ở Hà Nội cuối năm là sự kết hợp giữa diệp lục mất đi và sắc tố đỏ sinh ra. Nắng hanh và đêm lạnh thường làm màu đỏ càng đậm.
Vì thế lá chuyển màu không phải lá bị nhuộm từ bên ngoài, mà là lá thay đổi những gì nó hấp thụ và trả lại.
Áo đen, áo trắng và màu dưới ánh đèn
Áo trắng hắt trả gần như mọi màu, áo đen hấp thụ gần như mọi màu. Năng lượng ánh sáng bị hấp thụ biến thành nhiệt, nên áo đen phơi nắng nóng hơn áo trắng rõ rệt. Đó là lý do người làm việc ngoài trời mùa hè hay chọn đồ màu sáng.
Màu của vật còn phụ thuộc ánh sáng chiếu vào nó. Một quả cà chua đỏ dưới ánh đèn chỉ có màu xanh lam sẽ trông gần như đen, vì không có ánh sáng đỏ nào để nó hắt lại. Đèn trong cửa hàng quần áo, quầy thịt cá được chọn để làm hàng hoá trông tươi hơn.
Đó là lý do bạn hay thấy chiếc áo mua trong cửa hàng ra ngoài nắng thì màu khác đi. Khi mua đồ quan trọng về màu, hãy mang ra gần cửa sổ, xem dưới ánh sáng ban ngày.
Ánh đèn LED trắng rẻ tiền thường thiếu một số vùng màu, nên màu da và thức ăn dưới loại đèn này có thể trông nhợt hơn so với dưới ánh nắng.
Trộn ánh sáng khác trộn màu vẽ
Màn hình điện thoại không có điểm ảnh màu vàng hay màu trắng. Mỗi điểm ảnh gồm ba điểm nhỏ đỏ, lục, lam. Bật đỏ với lục, mắt bạn thấy vàng. Bật cả ba, bạn thấy trắng. Đây là cách trộn cộng: càng thêm ánh sáng càng sáng.
Màu vẽ và mực in thì ngược lại. Mỗi lớp màu hấp thụ bớt một số ánh sáng, nên càng trộn nhiều màu, màu càng tối và đục. Trộn hết các màu nước trong hộp, bạn được một màu nâu xám. Máy in dùng mực xanh lơ, hồng sẫm, vàng và đen theo cách trộn trừ này.
Hai cách trộn khác nhau đến mức người làm thiết kế hay gặp chuyện màu trên màn hình rất tươi nhưng in ra giấy lại xỉn. Màn hình đang phát ánh sáng, còn tờ giấy chỉ có thể hắt lại ánh sáng.
Câu hỏi để bạn nghĩ tiếp: bầu trời xanh vì không khí tán xạ ánh sáng lam mạnh hơn, nhưng vì sao đám mây lại trắng, còn mây sắp mưa thì xám đen?
Câu hỏi thường gặp
Màu đen có phải là một màu không?
Về vật lý, màu đen là khi gần như không có ánh sáng nào tới mắt, do vật hấp thụ hết. Trong hội hoạ và đời sống, ta vẫn gọi đen là một màu, nhưng nó không ứng với một bước sóng nào.
Vì sao có người bị mù màu?
Người mù màu thường thiếu hoặc có một loại tế bào hình nón hoạt động khác thường, phổ biến nhất là khó phân biệt đỏ và lục. Tình trạng này hay di truyền và gặp ở nam nhiều hơn nữ; muốn biết chắc cần đi khám mắt.
Cây có lá màu đỏ tía có quang hợp được không?
Có. Những lá đỏ tía vẫn chứa diệp lục, chỉ là sắc tố đỏ có nhiều đến mức che lấp màu xanh. Chúng vẫn quang hợp, dù hiệu suất có thể khác so với lá xanh cùng loài.
Vì sao quả chín đổi màu?
Khi quả chín, diệp lục ở vỏ phân huỷ và quả tạo ra các sắc tố vàng, cam, đỏ. Màu sặc sỡ giúp động vật dễ tìm thấy quả, ăn và mang hạt đi xa.
Lăng kính tách ánh sáng trắng bằng cách nào?
Thuỷ tinh làm chậm các màu với mức hơi khác nhau, tím bị chậm nhiều nhất, đỏ ít nhất, nên mỗi màu bị bẻ một góc khác nhau khi đi qua lăng kính và tách ra thành dải.
