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颜色与波长 [复制链接]

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发表于 2011-10-25 09:20:22 |显示全部楼层

我们看到的天空,经常是蔚蓝色的,特别是一场大雨之后,天空更是幽蓝得象一泓秋水,令人心旷神怡,跃跃欲飞。那天空为什么是蔚蓝色的呢?

    在晴朗的天空里空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质,大家知道,太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫组成的,当太阳光通过空气时太阳光中波长较长的红光、橙光、黄光都能穿透大气层,直接射到地面,而波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡,从而使光线散射向四方,使天空呈现出蔚蓝色。

当大雨过后,你是否注意过天会更蓝,越是晴朗的天气,天越蓝,这是因为这样的天气时,空气中的坐标、水滴、冰晶的数量会更多。

    太阳落山时的傍晚,天空不显现蓝色而显现红色,正在下落的太阳也变成暗红色,也是一样的道理。由于傍晚的光在照射到你这个地方的路上所遇到的众多的微粒,使得阳光中的紫色的和蓝色的部分往四面八方散射开去,仅留下一点点使你的肉眼看得见的橙红色光线因为它们的波长长、波浪大,翻过了路上的障碍。

根据上面所述,大家知道了这都是由于波长造成的。

    1666 年,英国科学家牛顿第一个揭示了光的色学性质和颜色的秘密。他用实验说明太阳光是各种颜色的混合光,并发现光的颜色决定于光的波长。

    为对光的色学性质研究方便,将可见光谱围成一个圆环,并分成九个区域,称之为颜色环。颜色环上数字表示对应色光的波长,单位为纳米( nm),颜色环上任何两个对顶位置扇形中的颜色,互称为补色。例如,蓝色( 435 480nm )的补色为黄色( 580 595nm )。通过研究发现色光还具有下列特性:( l )互补色按一定的比例混合得到白光。如蓝光和黄光混合得到的是白光。同理,青光和橙光混合得到的也是白光;( 2 )颜色环上任何一种颜色都可以用其相邻两侧的两种单色光,甚至可以从次近邻的两种单色光混合复制出来。如黄光和红光混合得到橙光。较为典型的是红光和绿光混合成为黄光;( 3 )如果在颜色环上选择三种独立的单色光。就可以按不同的比例混合成日常生活中可能出现的各种色调。这三种单色光称为三原色光。光学中的三原色为红、绿、蓝。这里应注意,颜料的三原色为红、黄、蓝。但是,三原色的选择完全是任意的;( 4 )当太阳光照射某物体时,某波长的光被物体吸取了,则物体显示的颜色(反射光)为该色光的补色。如太阳光照射到物体上对,若物体吸取了波长为 400 435nm 的紫光,则物体呈现黄绿色。这里应该注意:有人说物体的颜色是物体吸收了其它色光,反射了这种颜色的光。这种说法是不对的。比如黄绿色的树叶,实际只吸收了波长为 400 435um 的紫光,显示出的黄绿色是反射的其它色光的混合效果,而不只反射黄绿色光。

不同波长的光照射到人眼视网膜上,将给大脑不同的感觉,这种感觉称为色觉。人们就是凭自己的色觉来辨别物体的颜色,一般人的眼睛可分辨 120 多种颜色,如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下,有经验的人可分辨 13000 多种颜色。人眼为什么能分辨这么多种颜色呢?现代科学研究认为:人眼中的锥状辨色细胞有三种,每一种细胞擅长接收一种颜色的光,但对可见光内所有波长的光也能发生程度不同的反应。这三种锥状辨色细胞分别对红、绿、蓝色光最敏感。因此,人们选择这三种颜色作为光的三原色。彩色电视机也是根据上述理论制成的彩色显示过程。

当眼睛接受了混合光之后,三种色觉细胞都按自己的规律兴奋起来;产生三种视觉信号。经视神经传到大脑,但是,大脑对每一个单独信号并不感兴趣,而是把它们总合在一起,形成一个综合的色觉,这就是人们感觉到的所接收混合光的颜色。根据人的色觉特点,当红、绿、蓝三种色光按千变万化的比例混合时,就会使人感觉到千差万别的颜色。

    我们知道,在没有光线的暗室中,或在漆黑的夜里,谁也无法辨认出物体的颜色,只有在光照射下。物体的颜色才能为人眼所见。所以,物体的颜色是光和眼睛相互作用产生的,是大脑对投射在视网膜上不同波长光线进行辨认的结果。

我们日常所说物体的颜色,是指在日常环境里太阳光照射时物体所呈现的颜色。称之为物体的本色,在特殊环境里物体呈现的颜色,称之为衍生色。例如,在阳光照射下树叶呈绿色,这是其本色,而在红光照射下,这一绿色的树叶呈现黑色,改用紫外线照射时,它又呈火红色,这后两种颜色是衍生色。一个物体的本色只有一个,而衍生色可有几个,故我们说物体的颜色时,若不作特殊说明即指物体的本色。

物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射,实质上决定于物质的结构,不同的物质结构对不同波长的光吸收能力不同。我们知道:光是由光子组成的。不同波长的光由不同能量的光子组成。波长 λ和能量 E 间的关系为 E=hc/λ,式中普朗克常数,c为光速。当光子射到物体上时,某波长的光子能量与物质内原子的振动能,或电子发生跃迁时所需能量相同时,就易被物质吸收,其它波长的光就不易被吸收。物质对光的选择吸收,就造成了各自的颜色。对同一种物质,改变其内部结构时,颜色也会改变。如碘化汞在正方晶系时呈红色,而加温到 127 ℃使晶形转变为斜方晶系时却成蓝色。这主要因物质结构的改变,对光的选择吸收也发生了改变。人们已根据这一点,制成了变色涂料等物质。另外,如溶剂、荧光等也会影物质的颜色。

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发表于 2011-10-26 09:01:19 |显示全部楼层
光的三原色:红绿蓝
颜料的三原色:红黄蓝

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