Aquí hay un par de problemas.

1. Un objeto rosado (# FF00FF) parece rosado no porque cada átomo sea rosado (no hay una longitud de onda de luz que el ojo humano perciba como el mismo rosado. Lo que está sucediendo es que un objeto rosado está emitiendo (o reflejando) luz de múltiples longitudes de onda que ingresan al ojo y son detectadas y procesadas para permitirnos percibir su color como rosa. Un solo átomo, por lo tanto, no podría parecernos rosado en condiciones normales porque no emitirá fotones de las longitudes de onda apropiadas lo suficientemente rápido como para que no veamos oscilación, sino un rosa constante.

2. Incluso para colores que corresponden a una sola longitud de onda de luz, necesitaríamos una cantidad significativa de átomos antes de que emita suficientes fotones para formar una distribución estadística estable de longitudes de onda (llamado espectro de emisión), que luego podemos percibir y comparar los colores que hemos experimentado anteriormente. La cantidad de átomos necesarios dependerá, por supuesto, de la tasa de emisión, que es proporcional a la potencia de salida. Para la reflexión, dependería en gran medida de la intensidad de la luz incidente sobre el objeto.

3. Y, por supuesto, las moléculas, los complejos y las estructuras macromoleculares pueden tener espectros muy diferentes en comparación con sus átomos constituyentes individuales, porque los niveles de energía de los electrones cambian drásticamente cuando se forman (o rompen) enlaces. Por ejemplo, el $ Fe ^ {3 +} $ acuoso es amarillo, mientras que el $ Fe ^ {2 +} $ acuoso es verde, mientras que el $ Fe_2O_3 $ sólido es marrón rojizo.

4. Solo alrededor del 10% de la luz que incide en el ojo llega a la retina. Incluso aquellos que golpean la retina pueden no ser detectados.

5. Un ojo humano tiene receptores llamados conos y bastones. Por cierto, una varilla can en realidad responde a un solo fotón que golpea una molécula activa en él, lo que finalmente desencadena un pulso eléctrico por el nervio óptico. Un cono es teóricamente capaz de responder a un solo fotón también, pero por la siguiente razón, un solo fotón nunca es suficiente para que veamos su 'color'.

6. Cada cono absorbe fotones incidentes de diferentes frecuencias con diferentes probabilidades. Así es precisamente como podemos ver muchos colores usando solo 3 tipos de conos, porque la luz de diferentes longitudes de onda se puede distinguir por la cantidad que absorbe cada tipo de cono.

   ( https://en.wikipedia.org/wiki/File:1416_Color_Sensitivity.jpg)

   Pero dado que un fotón solo puede ser absorbido por un solo cono, también implica que la retina y el cerebro necesitan muchos fotones de la misma fuente antes de poder obtener una imagen estadística de la absorción por los 3 tipos de conos, que luego interpreta como un color. Esta es la razón principal por la que necesitamos miles de fotones de una fuente puntual antes de que podamos distinguir claramente su color del de otros objetos. Cuanto menor sea la intensidad de la luz, más difícil será para nosotros distinguir los colores. Y tenga en cuenta que percibimos la combinación de luz roja pura y verde pura (es decir, la combinación de luz de dos frecuencias diferentes) de la misma manera que percibimos la luz amarilla pura (de la frecuencia única apropiada), porque dan como resultado el mismo perfil de absorción para los tres tipos de conos.

7. Los bastones son mucho más densos que los conos, excepto en la fóvea donde casi no hay bastones y, por lo tanto, se puede ver mejor alrededor del punto central en la oscuridad. En la fóvea, los conos sensibles al 'azul' (conos S) también son más raros que los otros dos tipos en aproximadamente un 5%, mientras que los conos sensibles al 'rojo' (conos L) suman aproximadamente 50 % a 75%.

El efecto neto es que necesitas algo así como 100.000 fotones desde el mismo punto incidente en tu ojo antes de que puedas percibir su color con la precisión humana normal, incluso más para la luz azul.

Y finalmente hay dispersión de Rayleigh en la atmósfera de la Tierra, que dispersa la luz 'violeta' (longitud de onda de 400 nm) aproximadamente $ 7 $ veces más fuerte que la luz roja (longitud de onda de 650 nm).

Depende de lo que quieras decir con "ver". En una rejilla de difracción, incluso un fotón caerá en la banda del "color" que le asigna su frecuencia / energía.

Se necesita un gran conjunto de fotones para "ver" la luz que se describe en la electrodinámica clásica. Puede hacerse una idea de cuántos fotones son necesarios para actuar como el electromagnetismo clásico, a partir de este experimento de doble rendija, un fotón a la vez:

Grabación con cámara de fotón único de fotones de una rendija doble iluminada por una luz láser muy débil. De izquierda a derecha: fotograma único, superposición de 200, 1000 y 500000 fotogramas.

El cuadro único tiene quizás 50 fotones; por 200 cuadros, el patrón de interferencia comienza a aparecer. Entonces, respondería que, por 10000 fotones, el color debería ser visible a través de la óptica complicada de la retina del ojo.

Editar después de votar en contra.

Tenga en cuenta que el título de la pregunta se modificó drásticamente después de que respondí. Existe una respuesta con la percepción. Esto cubre la detección de fotones.

Para ver el color de un trozo de materia se requiere (1) una fuente de luz y (2) un trozo de materia. Tercer caso (3) los átomos mismos pueden ser la fuente de luz. Por tanto, su pregunta no está bien formulada. No verá ningún color si no hay luz.

Parece que primero se cae en la pregunta: ¿cuántos fotones se requieren en una determinada zona de la retina para producir un estímulo de color?

Para observar lo que está pensando a simple vista en una habitación oscura, necesita:

• ya sea un trozo de materia que sea lo suficientemente grande junto con un haz de luz que sea lo suficientemente brillante

• o un trozo de materia que emite suficiente luz por sí mismo para ser notado y visto como si tuviera un color

Debe saber que sus resultados serán diferentes en una habitación oscura y bajo la luz del día:

• en una habitación oscura, los puntos de luz que observará serán claramente visibles por encima de un cierto umbral

• a la luz del día, necesitará más luz, la luz circundante "derretirá" los estímulos

Si algún físico aquí puede calcular la potencia en términos de fotones, así es como podría probar su pregunta:

Vaya a Photoshop y cree una imagen en negro, ahora dibuje algunos puntos de 1x1 píxeles en ella y mire la imagen con un aumento del 100%:

(mira de cerca hay puntos rojos, verdes, azules, magentas)

Personalmente tengo una pantalla 4k de 15 pulgadas, por lo que es posible, conociendo la resolución de la pantalla y la geometría de sus subpixeles, determinar el tamaño del punto. También puede calcular la cantidad de fotones emitidos por un punto si conoce el valor de cada color en términos de potencia radiométrica.

La cantidad de fotones que golpean su retina dependerá del tamaño del píxel, el color del píxel (el espectro de emisión del píxel con un color RGB determinado) y su distancia a la pantalla.

Lo interesante aquí es que la respuesta que busca depende del color del píxel:

• Es casi imposible para mí ver los píxeles azules a menos que me acerque mucho a la pantalla

• Lo mismo ocurre con los píxeles rojos y magenta, pero aún puedo verlos y su color a una distancia mayor (aproximadamente 2 veces más).

• Los píxeles verdes son mucho más brillantes (no porque emitan más fotones, sino más probablemente porque mi retina es más sensible al verde), todavía puedo ver el punto a + - 8 veces la distancia, PERO, después de uncierto umbral, solo veo un punto monocromático, no green uno.

Ahora puede ver que la respuesta a su pregunta es más complicada que implícita en la forma en que la hizo.

El color es un fenómeno biológico / mental, no físico.

Esto está muy bien ilustrado por el color rosa, o el hecho de que la luz roja y la luz azul juntas forman la luz rosa:

Los colores primarios de la luz son rojo, verde y azul, no por motivos físicos, sino porque esas son las longitudes de onda a las que nuestros ojos son sensibles.

Las curvas de respuesta para cada color son algo amplias, como consecuencia de eso: si la luz amarilla incide en nuestros ojos estimula un poco los receptores rojos y un poco los verdes. Si nuestro ojo es estimulado por una luz roja mezclada con una luz verde, las señales producidas por las células son indistinguibles del amarillo. Así es como los monitores de computadora nos engañan haciéndonos creer que producen un espectro.

El rosa no es un color en la medida en que no haya una sola longitud de onda de luz que pueda etiquetar de manera significativa como "rosa"; TIENE que ser una mezcla. La razón es que si tuviera una longitud de onda entre el rojo y el azul, no estimularía los receptores rojos y azules de la misma manera que lo hace la luz amarilla para los receptores rojos y verdes: la longitud de onda entre el rojo y el azul es simplemente verde. Percibimos el "color" rojo + azul no como una interpolación, sino como una alucinación no física completamente nueva de un "color" que realmente no "existe" en el mundo real.

Como han señalado otros, los átomos individuales sí tienen un color. Estos dan los espectros característicos de las lámparas de neón o los espectros de absorción de las capas externas de las estrellas. Cuando diferentes átomos están juntos en una mezcla, vemos su color general como una mezcla (marrón, quizás). O, si los átomos están lo suficientemente cerca para que sus funciones de onda se superpongan (es decir, tienen un enlace químico), entonces la longitud de onda característica de toda la colección podría cambiar (IIRC, esta es la razón por la que ciertos metales como el oro tienen colores anómalos).

Básicamente, las longitudes de onda de la luz están todas en la naturaleza.En cuanto al color, es un producto de nuestra mente y nuestros ojos.

Cada tipo de átomo tiene un espectro de absorción / transmisión específico, al igual que cada tipo específico de molécula, p. ej. una molécula de agua que son dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. El espectro es qué frecuencias / longitudes de onda de luz son emitidas o absorbidas por la molécula y qué cantidad de cada frecuencia / longitud de onda. Interpretamos diferentes frecuencias / longitudes de onda como diferentes colores.

Si puede estimular un solo átomo para que produzca suficiente luz con la suficiente rapidez, podrá ver el color (una mezcla de todas sus frecuencias de emisión). Entonces, la respuesta es que solo se necesita un átomo, en las condiciones adecuadas.

Cuando tienes más átomos, cada uno puede emitir menos fotones en promedio para dar la misma intensidad general. Existe la ventaja adicional de que los átomos se distribuyen en un área más amplia, lo que significa que se puede estimular más retina al mismo tiempo.

El resto de tu pregunta es sobre biología, no sobre física, es decir, ¿qué tan sensible es el ojo humano a la luz y cuánta luz se necesita para poder ver el color? Esta es la pregunta que todos los demás han respondido.

Creo que la pregunta está mal planteada.Incluso los átomos individuales pueden "tener un color" si define tener un color como la emisión de fotones con una cierta frecuencia.La pregunta debería ser más bien: ¿cuántos de estos fotones por vez necesita absorber el ojo humano para percibir el color correspondiente?Sin embargo, esta es más una cuestión biológica que física.

En primer lugar, los átomos individuales tienen color; El color tiene diferentes longitudes de onda liberadas por el átomo cuando está excitado.En segundo lugar, para ver el color se necesitan aproximadamente 0,1 milímetros cuadrados de átomos, porque así de pequeño puede ver el ojo desnudo.