A. 為什麼會有顏色顏色的物理本質是什麼
牛頓三棱鏡實驗
人類關於色彩的研究,其實是從牛頓才開始的,在此之前,人們一直認為白色是一種沒有其他顏色的光,而色彩,則是另外的一種光。
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1665年,剛剛畢業的牛頓,因為鼠疫不得不躲在向下的家裡。在家裡時,牛頓利用三棱鏡做了著名的三棱鏡色散實驗。
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具體操作手段很簡單,牛頓把一個三棱鏡放在太陽底下,陽光透過三棱鏡後,本來沒有顏色的白牆上被分解成了不同的顏色,這些顏色正好對應著彩虹的顏色。
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牛頓對此的結論是:太陽光是由不同顏色(即不同波長)組成的混合光。
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雖然牛頓解決了光是由不同顏色組成的,但為什麼是同一束光線照射的物體,我們看到的花是紅色,而葉子是綠色呢?
物體的色彩
之所以我們看到同一束光照射的物體,有的是藍色,有的是紅色,其實和這些物體本身有關。
我們知道,物體雖然不會發光,但它們卻會吸收光線,比如,當一個物體呈現出」紅色「時,是它吸收了其他不同的顏色,只讓紅色光通過,因此我們看到的物體才呈現出紅色。
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顏色與眼睛
以上內容,是顏色形成的外部原因,事實上,我們之所以能夠感知到顏色,還和我們的眼睛結構有關。我們知道,我們的眼睛有一個呈凸透鏡的晶狀體,光線進入眼睛後,會通過晶狀體倒映在視網膜上,而視網膜相當於人眼睛的大屏幕。
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物體投影在視網膜上後,並不意味著人類可以觀測到物體以及顏色了,事實上,視網膜後面,還有兩種細胞在工作,一種是視桿細胞,一種是視錐細胞。
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我們之所以能感知到顏色,其實和視錐細胞有關。
正常人類的眼睛,一共有三種視錐細胞:紅色,藍色和綠色。
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我們之所以可以看到物體的色彩,其實正是利用紅色和藍色以及綠色的不同比例,才會看到了五彩斑斕的色彩。
比如,我們眼睛中沒有紫色的視錐細胞,但紅色和藍色按照一定比例混合,就可以得到紫色,這一點和繪畫其實很相似。
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之所以說是正常人的眼睛,是因為有一些色盲患者,可能缺少其中一種或者兩種細胞。他們看到的世界,就和我們看到的世界,在色彩上有差異。
文章圖片13所以,顏色的來源離不開兩個條件:
不同波長的電磁波進入到人的眼睛。
經過眼睛裡的視錐細胞「翻譯」後,人類可以感知到不同的色彩。
存在人類尚未發現的顏色嗎?
不知道你有沒有注意到,其實「顏色」在客觀世界裡並不存在。
我們知道,顏色其實是一種電磁波,在電磁波里,只有一小段波長范圍,是可以被我們感知到的,這段波長范圍就是可見光范圍。還有一些我們感知不到的波長范圍,叫做不可見光,比如X光,紫外線,紅外線,這些電磁波的波長范圍是我們感覺不到。
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在可見光范圍內,電磁波的波長不同,對應的顏色也不同,就像聲音一樣,人類也只能聽到特定分貝范圍內的聲音。
而由於我們視錐細胞的限制,我們永遠也不能感知可見光之外的電磁波。
還有,同樣波長的電磁波,在不同人眼裡,可能看到的色彩就不一樣,如果一個人眼睛裡沒有視錐細胞,那麼世界在它眼裡就是黑白灰,沒有顏色。但在我們眼裡,就是繽紛多彩。
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同樣,如果一個人擁有第四種視錐細胞,比如:紫色,那麼他可能看到紫外線的顏色,而紫外線的顏色對我們來說,就是尚未發現的顏色,可悲的是我們一輩子也看不到這個顏色。
下圖從左到右的順序分別是:左1:人眼;左2:紫外線下;左3:模擬的蜜蜂視覺;左四:模擬的四色視錐人類視覺。
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所以,從自然界來說,並不存在顏色,因此也就不存在人類尚未發現的顏色。
但如果從人類的感覺來說,那麼可見光之外的電磁波,都是人類尚未發現的顏色,可惜我們永遠也不會看到這些顏色。