物 体 的 颜 色

物 体 的 颜 色 通常通过物体进入我们眼睛的光有三类：反射光、透射光及发射光，而且我们常见到的太阳光，白炽灯光或日光灯光都是白光，它们由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光复合而成。当白光照到物体上时，一部分被物体吸收，另一部分则被物体反射，这就是反射光。不同的物体会反射不同颜色的光，有的反射红光，有的反射蓝光，有的反射绿光，这些反射光进入我们眼睛，我们就看到有的物体是红的，有的是蓝的，有的是绿的，不反射任何光的物体的颜色就是黑的。 不透明体的颜色是由它反射的色光决定的,物体能反射红光,所以为红色.黑色能吸收所有的色光所以为黑色. 透明体的颜色是由它透过的色光决定的,红色只能透过红光,所以为红色.白色能反射所有的色光所以它为白色. 颜色论证—所有物体本无颜色 通常我们说某一物体是红色、绿色等，其实这是一种错误的说法，因为实际上所有自身不会发光的物体都将是没有颜色的，而我们所看到的物体的颜色，那只是被反射过后的自然光相对于未经过任何反射的自然光的一种差别，我们的眼睛通过对前后两种不同的自然光的的差别而区分出差异，使我们错误的感觉到物体就是某种颜色，而应该是物体自身物理结构不同，吸入与反射的自然光程度不一样，而这种各不相同的物理结构通过对自然光的吸入与反射程度不一样现出来。我们所看到的颜色只是自然光之间差异而非物体自身的颜色。 我们知道，牛顿通过三棱镜对自然光进行折射，而产生七种不同颜色的光：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫（实际上七种颜色光之间是平滑过渡的，应该只能说自然光大概分为这七种颜色）。而我们眼睛能看见物体是因为物体反射了自然光，我们看到不同“颜色”的物体，那是因为，各种物体其物理结构各不相同，那么其对于自然光的吸入与反射程度也不尽相同，自然光入射至某一物体，根据其物体的自身结构，它会将其中一部分自然光吸收掉，将其中另一部分自然光反射出来，而人眼就是通过这部分反射的自然光看到物体，至于分辩出物体的颜色，那是因为，反射出来的部分自然光，相对于入射前的自然光（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫颜色组合在一起，处于一种白平衡状态）它的这种白平衡自然受到了破坏，可以这样表示，入射前的自然光处于一种白平衡状态，它是由七种不同颜色的光组合在一起的白平衡，入射时，由于物体自身结构不同，它吸收了自然光中Y种不同颜色的光，同时又反射了自然光中Z种不同颜色的光，这Z种不同颜色的光，再组合在一起进入我们眼睛（我们之所以能看见物体是因为其能反射自然光），公式表示为：7=Y+Z，此时，Z种相对于7种数量上已然减少，  那么两者相对于眼睛来说，必然存在一定的程度上的差别,这种差别的程度，其实就是我们眼睛所看到的颜色，通过三基色原理，我们可以将红、绿、蓝三种原色，通过不同程度的组合而演变出各种各样的颜色出来，那么反射出来的Z种光组合在一起也会表现出一种颜色，也就是说实际上是物体“颜色”的不同，是因为其自身物理结构不能，其反射的自然光不尽相同，反射光的不尽相同，导致其与自然光艳存在的差别也不尽相同，之后进入我们眼睛时自然差别也就不尽相同，这种差别的不同就形成了我们所看到的不同颜色的物体，从而使我们看到不同的颜色。可以这样解释，物体物理结构的不同通过反射光的程度不同的形式表现出来，我们眼睛通过反射光与自然光的差别辩别出颜色。 综上，因为物体本身不会发光，但它会反射光，通过自身物理结构的不同，而反射不同程度的自然光，不同程度的自然光与入射前的处于白平衡状态下的自然光存在一定的差别，这种差别是白平衡光中各种颜色光的暗亮程度的差别，这种差别的对比通过颜色的形式表现出来，所以说物体是其物理结构不同，这种不同通过颜色的形式表现了出来。 光子射到物体上物体吸收光子，原子跃迁到高能级，因为高能级不稳定所以回落到较低的能级，回落的能级不同就会放出不同频率的光子，人看到的就是不同颜色的物体 。 说“物体只显示七种颜色”是不对的，很多植物在紫外光照射下，再由紫外CCD探测到的，是另一个世界。你目前看到的所有物体颜色，全部是因为你的眼睛只能接受这个范围的光，其他波段的光人眼识别不出来，你才觉得物体只会有那几种颜色。 人眼感受到的不只是7种颜色，而是380~780nm的所有光。 我们所说的黑色是可见光以外的我们看不到的其他波段光的反射。假设在黑暗的房间里，你用紫外或者红外光照射一个物体，你仍然看不到，但其实是有光存在的。 当然严格来讲，纯黑就是没有光，比如黑洞。 色彩的本质是电磁波。电磁波由于波长的不同可分为通讯波、红外线、可见光、紫外线、X线、r线和宇宙线等。其中波长为380—780nm的电磁波为可见光。可见光透过三棱镜可以呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光谱。红色光波最长，640—780nm；紫色光波最短，380—430nm在真空中： *10E-7m 红光：7700～6400 橙黄光：6400～5800 绿光：5800～4950 蓝靛光：4950～4400 紫光：4400～4000 大气中光的传播 　光在大气中的入射与反射 　　当光线以一定的角度投射在物体表面时，它会以与入射角大小相同的角度被反弹出来。如图所示，光线以入射角“a”投射到物体表面，在以角度“b”由表面反弹出去，而角度“b”等于角度“a”这就是光的反射。 光在大气中的折射 光在到达大气与透明物体的分界面，或者光在到达密度不同的两层大气的分界面时，会发生传播方向的屈折，我们把这种现象称之为光的折射。光的折射遵从折射定律。 气象学告诉我们，空气的密度的大小主要受气压和气温两个条件的影响。气压指得是单位面积空气柱的重量。大气层包围在地球表面，因此在大气层的低层气压较高，越向上气压越低。气压高则空气密度大，气压低则空气密度小。因此，正常情况下，总是贴近地面的空气密度最大，越向上空气密度越小。温度对空气密度的影响和气压则刚好相反。气温越高，空气的体积越膨胀，空气的密度越小；温度越低，空气收缩，则空气的密度变大。一般越接近地面温度越高（逆温层是个例外）。根据实测所得，在大多数情况下，温度的上下差别不是太大，而气压上下的差别却很显著，因此气压对空气密度的垂直分布所产生的影响远比气温的影响大，这就使得空气密度经常是越向上越小的（当然减小的情况并不是一成不变的）。 　　由于地球上空气的密度随高度的变化，折射率随密度减小而正比例地减小，因此光在大气中传播时，通过一层层密度不同的大气，在各层的分界面处会发生折射，使光线不沿直线传播而是变弯曲，这样当太阳和其他星体的光线进入大气以后，光线就会拐弯，这种现象称天文折射，这使在地面观测得的天体视位置S'比实际位置S高。 　　来自大气某目标物发出的光线，在向接收器传播途中发生屈折的现象称地球折射。  当大气中温度的垂直分布出现异常时，就会引起空气密度垂直变化异常因而产生异常折射。如果下层空气比上层空气冷，也就是出现了强烈的温度逆增时，光线在这种气温随高度升高因而使空气密度随高度锐减的气层中传播，会向下屈折；而光线在气温随高度而降低的气层内传播，会向上屈折。实际大气温度的垂直分布复杂多变，因而会产生丰富多彩的大气光象。 光在大气中的散射 光在大气中散射的上述性质，造成了许多绚丽多彩的光象。 光在大气中的衍射 　　光波在传播过程中，遇到小尺度的障碍物时(指光波波长比障碍物尺度大得多)，光波具有的绕过障碍物而形成明暗相间光环的本领称光的衍射。例如光波可绕过小孔产生衍射，在纸屏上生成明暗相的 衍射光环。 　在大气中传播的日光或月光遇到小云滴(小雨滴或小冰晶)等障碍物时，会绕过这些障碍物而产生衍射。当天空中存在由均匀小云滴组成的透光高层云或透光高积云时，月光在透过云层时遇云滴而产生衍射，由于云滴大小均匀，形成的衍射环能迭加，从而出现以月亮为中心的一圈圈明暗相间彩色光环，这就是华。 蔚蓝天空与小试验 　　在晴朗无云的日子里，若有人问你，天空是什么颜色？你一定会肯定地回答：天空是蔚蓝色的。宇宙飞船上的宇航员可以看到地球壳体外笼罩着蔚蓝色的大气层，我们也可在晴朗日子里站在旷野中看到蔚蓝的天空，而且天气越晴朗，天空的蓝色越显得澄澈。天空为什么呈蔚蓝色呢？ 　　有人猜想，天空中含有一种蓝色的气体，或者大气本身就是蓝色的。事实究竟怎样？为了解答这个问题，有人做过这样的实验：用一根大约三尺长的玻璃管，玻璃管的两口各用玻璃板封闭起来。太阳光柱可由两端通过此管。先把管中的空气完全抽出，然后把空气、盐酸以及丁烷基亚硝酸盐蒸汽的混合物再灌进去。在数分钟内就起化学反应，产生出微细而均一的质点，浮悬在这混合气体之内。当太阳光线通过此管时，起初这些质点还少，我们看到管中先有暗的深青色。然后因为化学作用继续进行，质点的数量增加，光中的颜色也跟着愈变愈鲜明，蓝色光辉愈变愈浓。平时，我们也能见到这类现象，例如，当我们看到人在窗口抽香烟时，烟被室外阳光照射，呈现蓝色，袅袅上升。 　　天空呈蔚蓝色也是这个道理。当太阳光射入地球大气层时，遇到大气分子和其它微粒而被散射，这些大气分子和微粒本身是不会发光的，但是由于它们散射了太阳光，每一大气分子就变成了一个散射光的光源。它们向四面八方发射出光来。在高空没有多少飘尘粒子，故以分子散射(瑞利散射)为主，散射光的光强与入射光的波长四次方成反比。阳光所含的七种色中，紫、蓝、青光等的波长短，最容易被大气分子散射出来；而波长较长的橙、红、黄等颜色的光波透射力最强，被散射便弱，他们能透过这些大气分子而保持原来的射程方向。这样光波的分离作用就此发生，在高空的散射光便以紫、蓝、青光等为主。另外，散射光线的颜色与微粒的大小有密切关系，微粒越小，则只有短光波遭到散射，对下层空气分子散射来讲，主要是蓝色光线被散射出来。因此我们看到的天空是蔚蓝色的，而且天气越晴好，天空越蓝。 　　那末高空天空的颜色是否也是蓝色的？不一定。愈到高空，天空的颜色愈灰暗，甚至变成黑灰色。 　　原来，愈到高空，空气愈稀薄，空气分子数减少得很厉害，分子散射出的光辉就逐渐变弱，天空的亮度因此就愈来愈暗，由青色（离地约8公里以上）递变为暗青色（离地约11公里），再递变为暗紫色（离地约为13公里），只有那最易被散射的紫色光波才被高层稀疏的空气分子散射出来。到二十公里以上的高空，分子更稀少了，散射作用几乎 海市蜃楼与小试验 　　从前，有一个骆驼队在炎气熏人的沙漠中踌躇前进。酷暑和干燥的天气使得旅行者疲乏不堪，皮袋中的水已经喝完了，嘴唇干得发裂，这时他们多么想能喝到一口清凉的水啊！突然，在遥远的前方沙漠间，出现了一个湖，湖的两岸高耸着宫殿和寺院，给他们带来了莫大的希望和清凉的预感。于是快速朝前奔去。走过一个沙丘又一个沙丘，但湖泊、宫殿和寺院仍在遥远的地方，忽暗忽亮，忽隐忽现。过了一会儿，突然湖水、宫殿、寺院全部消失得无影无踪了。 　　1957年7月，我国勘探队在戈壁滩上也看到了这种奇迹。 　　在平静无风的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等处偶尔会在空中或"地下"出现高大楼台、城廓、树木等幻景，我们称这种现象为海市蜃楼。我国山东蓬莱海面上常出现这种幻景。在我国古代传说中，认为蜃乃蛟龙之属，能吐气而成楼台城廓，又说海市是海上神仙的住所，它位在“虚无飘渺间”，因而得此名。宋朝沈括在《梦溪笔谈》中这样写道：“登州海中时有云气，为宫室台观，城堞人物，车马冠盖，历历可睹。” 　　为了说明这种现象，假如有条件，我们不妨先做一个“海市蜃楼”的实验： 　　在一间不通风的屋里，把一块长1.5米，宽20厘米的平滑铁片，横放在几根用铁管（或用木棍代替）做成的小柱子上，在薄铁片上撒播薄薄一层沙，做成沙漠型的表面。用深色的纸剪成树和骆驼，贴在一块毛玻璃上（乳白色玻璃）上，把玻璃板放在铁片的一端，和铁片垂直，使树和骆驼露在沙层上面。在玻璃板后下方，用一只手电筒向上照射，在铁片的另一端看去，好象树木和骆驼后面衬托着明亮天空一样。然后，用小的煤球炉三只，放在铁片下面来加热（或用一只长型的炭盆，有条件时用长型的电炉加热最为理想）。加热时，要注意铁片各处加热要均匀，特别是靠近毛玻璃一端三分之二的地方。 　　这样，当加热一定时间以后，用手靠近沙面，感到很热时，开始沿薄铁片往毛玻璃方向观察。你就能发现沙面下方出现树木和骆驼的倒影，好象树木和骆驼旁边有湖水时所形成的倒影一样。这种现象就是“海市蜃楼”。 　　在炎热的夏天，有时在柏油马路上也能看到房屋、树木的倒影。这实质上也是一种“蜃景”现象。 　　那末，自然界中的海市蜃楼又是怎样形成的？ 　　海市蜃楼是一种反常的折射现象，它是光线在垂直方向密度不同的大气层中传播，经过折射造成的结果。常分为上现、下现和侧现海市蜃楼。 下现蜃景示意图 　　当水平方向的大气密度很不同，使大气折射率在水平方向存在很大不同的时候，便可能出现侧向蜃景。 虹 和 霓 　　历史上，曾经有人见过四条彩虹并列在空中奇景，那是1948年9月24日今晚6时左右，在苏联列宁格勒的尼瓦河上空出现的。当时天空中是一片乌云，后来从海面上突然吹来了一阵充满水滴的风，一瞬间乌云下出现了太阳，整个天空中马上横贯一条光彩夺目的虹。同时，在它的不远上方生成了色彩倒排的双虹，这虹是由日光在尼瓦河上反射而形成的。数分钟后，在主虹内侧直接相连处，生成了狭细的三虹，以后又出现了四虹，其宽度只有第一道虹的三分之一。彩色也大大减淡。最后两条虹最鲜艳部分是深红色带。四条虹在天空中的时间约15~20分钟之久。 　　人们常见的是一条虹，偶而能见到两条虹并列悬挂在空中。含七种色光的太阳光线，射入大气中的水滴(雨滴或雾滴)，各种色光经历折射和反 射后，可在雨幕或雾幕上形成彩色光弧环。当光弧环对观测者所张的角半径约42度， 光环的彩色排序是内紫外红时，称为虹。 在虹的外面，有时还出现较虹弱的彩色光环，光环对观测者所张的角半径约为520，彩色环的排序与虹相反即内红外紫，称为霓或副虹。 虹 霓 日 月 晕 环 　　天空中有一层高云，阳光或月光透过云中的冰晶时发生折射和反射，便会在太阳或月亮周围产生彩色光环，光环彩色的排序是内红外紫。称这七色彩环为日晕或月晕，统称为晕。其中对观测者所张的角半径为22度的晕最为常见，称22度晕，偶尔也可看到角半径为46度的晕和其他形式的与晕相近的光弧。由于有卷层云存在才出现晕，而卷层云常处在离锋面雨区数百公里的地方，随着锋面的推进，雨区不久可能移来，因此晕就往往成为阴雨天气的先兆。 日晕 月晕 佛  光 　 　佛光这个词取自德文，原意为圣像周围的光环。佛光指粗糙表面上人的头影周围的亮光或当人的影子映落在覆盖有露珠的草地表面时他的头影周围的亮光。在这种情况下，你的头影四周没有彩色，只有一个白色晕圈。虽然产生佛光有两类自然作用过程，但景象看上去是一样的。一类过程必须有露水珠(产生的景象可称作露水佛光)；另一类只要求一个粗糙表面(称作干燥佛光)。 1）露水佛光 极　光 　太阳是一个庞大而炽热的气体球，在它的内部和表面进行着各种化学元素的核反应，产生了强大的带电微粒流，并从太阳发射出来，用极大的速度射向周围的空间。当这种带电微粒流射入地球外围那稀薄的高空大大气层时，就与稀薄气体的分子猛烈地冲击起来，于是产生了发光现象，这就是极光。 第 13 页 共 19 页