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      我們的世界如此美麗,這些顏色是如何制造出來的?

      放大字體??縮小字體 時間:2022-01-25 09:30    熱度:85
      光帶給這個世界光明,人類和許多動物,由于有了眼睛,能夠接受和感受光,才認識了這個。。。

      光帶給這個世界光明,人類和許多動物,由于有了眼睛,能夠接受和感受光,才認識了這個世界,享受著春夏秋冬的美景。

      如果沒有光,這個世界就一片黑暗,人們就什么也看不到,而有了光,才照射出這個世界的五彩繽紛萬紫千紅??赡苡腥苏J為,這個世界本來就是彩色的,光只不過是照亮了這個彩色的世界而已。

      其實不然,世界本無色,是光賦予了世界彩色其實,這個世界除了物質,還充滿了能量。電磁波是我們世界最主要的能量傳遞方式,其中的傳遞媒介就是光子。因此電磁波也可以叫做光波,光波在不同的波段和頻率,可以分為很多種,主要有無線電波(包括長波、中波、短波、微波)、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。

      除了可見光,其余的光波都是看不見的,但用相應的儀器就能讓它們顯形,射電和各種射線望遠鏡,就能夠看到或接收到這些看不見的光波。電磁波的波長從公里級到阿米級(1阿米=10^-18米)。

      一般來說,無線電波波長從3000米或更長到0.1毫米;紅外線波長從0.1毫米到760納米;可見光波長從760納米到380納米;紫外線波長從380納米到10納米;X射線波長從10納米到1皮米;伽馬射線波長小于10^-12米,最高能量的伽馬射線波長可短至10^-30米!

      光波是波長越短,頻率越高,能量越高。波長短于可見光的光波,頻率就比可見光要高,因此能量就更大。如紫外線、X射線、γ射線對生物和人體有殺傷力,尤其X光和γ射線,照射過量即可置人于死地。

      波長與頻率的關系遵循公式:c=λf或λ=c/f或f=c/λ。這里c為光速,λ為波長,f為頻率。

      人眼能夠看到的就是可見光。而可見光是一種復合光,不是無色的。一般分為紅橙黃綠青藍紫七色,波長從760納米到380納米漸漸縮短,因此可見光里面紅光能量最低,紫光能量最高。陽光就是這樣的復合光,通過三菱鏡,可以把這些不同顏色的光通過折射分散開來,叫色散。

      一般來說,七色光的波長范圍約為:紅光760~622納米;橙光621~597納米;黃光596~577納米;綠光576~492納米;青光491~450納米;藍光449~435納米;紫光434~380納米。

      嚴謹地說,這七種顏色沒有明確的分界線,是漸變的,由760納米的紅光漸變成380納米的紫光,波長再短就成了紫外線了,人眼看不到。不同顏色的波長只是相對而言,只是為了便于說明,并沒有嚴謹準確的界限,因此各種資料在敘述不同的顏色光的波長時,數據并不完全一樣。

      由于可見,光有這么多顏色,各種顏色通過不同比例搭配,理論上就可以調配出無數的顏色,這個世界光怪陸離的顏色就是可見光調配出來的。

      可見光是如何為這個世界調色的呢?我們世界由各種各樣奇形怪狀的物質組成,這些物質對光線既有吸收功能,也有反射折射散射功能。不同的物質,對不同波段光的吸收率不一樣,反射折射散射方式和比例也不一樣,這樣,被吸收的光人眼就看不到了,而不被吸收的光人眼就看到了,不同物體就呈現出不一樣的顏色了。

      比如某個物體主要吸收700納米左右的紅光,反射被人眼看到的就是綠色;而如果主要500納米左右的青綠色光,反射出來被人眼看到的就是紅色。

      那么,同樣的物質,比如磚塊、鐵塊、石頭、沙子等,為啥不會模糊一片,還是會被人眼區別呢?這是因為這些物體只是大致相同,形狀還是略有差別,并沒有完美得一模一樣,位置角度也不同,這樣,雖然它們吸收和反射光的波長大致差不多,但吸收反射量是會有差別的,于是人眼看到的顏色就有區別。

      比如,同樣一棵樹的樹葉,吸收和反射光的波長都差不多,因此我們看到的樹葉總體是綠色的。但每一片樹葉形狀、大小和向著光源的方位還是有區別的,我們看到的樹葉就有明有暗,顏色也不完全一樣,就有了層次感。

      理論上,我們看到什么顏色的物體,就是這個物體對這種顏色具有排斥性,將這種顏色的光反射回來,而被吸收的則是人眼沒有看到的顏色,也就是與看到的顏色互補波段的光。如果某種物體對什么光都反射,或者對什么光都吸收,我們看到的就是白色或黑色。

      白色和黑色對光能夠絕對反射和吸收嗎?光既然有顏色,這個世界上某種物體如果一點光都不吸收,或者將光全部吸收,會怎樣呢?這就是理論上的白體和黑體。物體的反射率ρ表明物體防輻射的本領,所謂白體就對光的反射率為ρ=1,人們看到的這種物體就是純白的;而與之相反的就是黑體,是對光輻射的吸收率α=1,也就是來者不拒,全部吸收。

      所謂白體和黑體吸收和反射的不僅僅是可見光,而是所有的電磁輻射,包括全部吸收或反射無線電、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽馬射線,才能叫白體和黑體,也叫絕對白體和絕對黑體。

      現實世界沒有真正完美的白體黑體,只有接近的。白雪是針對可見光的白體,因為沒有污染的白雪對可見光反射率接近ρ=1,因此人眼看到是潔白的。但白雪對紅外線完全沒有抵抗力,幾乎是α=1的吸收,因此相對紅外線來說白雪就是黑體。

      美國普渡大學阮修林教授團隊發明了一種超白漆,這種油漆對陽光的反射率達到98.1%,而市場上的白色反射率只有90%,由此款可以輻射制冷的硫酸鋇超白漆成為吉尼斯紀錄中最白的油漆。

      這種油漆覆蓋下的物體,最高可比環境溫度降低11℃。阮修林在接受媒體采訪時表示,如果用超白漆覆蓋1000平方英尺的屋頂,估計可以得到10千瓦的制冷功率,這比使用中央空調更強大。

      可見,白體不但看起來是白色,還是節能減排的最好技術呢。

      而英國薩里納米公司開發了一種叫做Vantablack的材料,將這種材料涂抹在雕像上,人類肉眼再也看不見雕像的三維凹凸細節,只能看到一個黑色平面,即便用強光也無法把它照亮。據稱,這種材料可以吸收99.96的入射光線,意味著其反射率只有0.04%,因此被稱為黑體。

      因此,這個世界的物質如果都是由白體或黑體組成,我們人眼就只能看到一個黑白世界了。還有,人眼和人腦是在光源環境下長期進化出來的,因此對各種色彩具有感光能力,如果感光細胞出了問題,就會出現色盲癥狀,對某種顏色失去辨別能力,或者只能看到灰白世界。


       

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