彩色繽紛的世界

1、彩色繽紛的世界我們的眼睛是如何看見光與 分辨顏色 的？我們的眼睛是如何分辨不同波長（顏色）的光呢？為什麼看起來紙白碳黑 ？ 為什麼花紅草綠 ？物體所呈現(xiàn)的顏色，是怎麼回事呢？我們的 視網(wǎng)膜 包含三類錐形對光敏感的細(xì)胞，分別對 不同波長範(fàn)圍 的光有反應(yīng)。如圖上圖中的縱軸代表人的眼睛對於某對應(yīng)波長的光的敏感度。人的眼睛只能感受波長範(fàn)圍在4000-7000埃 的光（電磁）波-我們稱為可見光。波長長於7000埃 的電磁波則稱為紅外光。波長短於4000埃 的電磁波則稱為紫外光。人眼睛主要感應(yīng)波長約6000埃約5500埃約4500埃人 感受顏色紅 Red綠 Green藍(lán) Blue使用的波長單位：埃= 10

2、-10 公尺。不同動物的眼睛和人的眼睛感受的波長範(fàn)圍也不相同。相機(jī)底片對於 光的敏感度也不同於人的眼睛。(右圖為人眼睛對顏色感覺的相對強(qiáng)度）。這三種細(xì)胞主要分佈在中央?yún)^(qū)域。 另外 有一種柱狀的細(xì)胞，對光線的強(qiáng)度更是敏感，但是卻無法分辨顏色（波長）。主要分佈在周邊，用於提供夜間（暗處）的視覺。雖然 只有三種能分辨不同波段（顏色）光的細(xì)胞。但是配合細(xì)胞感光的強(qiáng)弱 ，使我們能分辨多種顏色的光。某些光雖然能同時(shí)刺激 三種感光的細(xì)胞，可是 每一類細(xì)胞感受光的程度並不相同 。如果有一束 6800埃 的光線射入眼睛，只有 紅色 感光細(xì)胞感受到光的訊號，而 藍(lán)色與綠色 感光細(xì)胞 則 對此光線不敏感（反應(yīng)不良）

3、。因此 我們腦海中浮現(xiàn) 紅色 的影像。若是有 5800埃 的光線射入眼睛，則 紅色與綠色 感光細(xì)胞對此光線大約有相同感受。而藍(lán)色 感光細(xì)胞 則視若無睹。於是腦海中 浮現(xiàn) 黃色的影像。（如何從上面圖形中得出這樣的資訊？）但是若是同時(shí)有6000埃 與 5500埃 的光束同時(shí)進(jìn)入眼中，則 眼睛細(xì)胞 和 5800埃 光線 射入時(shí) 有類似的感受， 於是 腦海中 也是出現(xiàn)黃色 的影像。因此藉由 紅，綠，藍(lán) 三種不同強(qiáng)弱的光線組合後 ，可產(chǎn)生 多種的顏色感覺 。 電視或電腦螢?zāi)?便是雖然只產(chǎn)生 紅，綠，藍(lán) 三種螢光小點(diǎn)，卻讓我們看到繽紛的多彩世界。仔細(xì)觀看以下這一個(gè)動畫！它說明了不同色光組合時(shí) ，眼睛的感受

4、？Red + Green = Yellow紅光 + 綠光 = ？ 光Red + Blue = Magenta 紅光 + 藍(lán)光 = ？ 光Green +Blue = Cyan綠光 + 藍(lán)光 = ？ 光Magenta +Green =?紫光 + 綠光 = ？ 光Yellow + Blue = ?黃光 + 藍(lán)光 = ？ 光Magenta +Yellow = ?紫光 + 黃光 = ？ 光紫光+綠光 =（紅光 +藍(lán)光）+綠光=白光當(dāng)三種感光細(xì)胞都均勻收到 約略相等強(qiáng)度的色光時(shí)，我們的腦海中便形成 白光 的感覺。當(dāng)兩種光束線組合成為白光時(shí)（例如：紫光+綠光 ）我們稱他們?yōu)榛パa(bǔ)光。眼睛凝視同樣一種顏色太久時(shí)

5、，會造成對這種顏色的刺激產(chǎn)生較弱的感受。例如一直凝視著一塊藍(lán)色的圖案，若是突然轉(zhuǎn)往注視白色反射面時(shí)，眼睛對於藍(lán)色的刺激變成比較弱，於是視網(wǎng)膜原先接收藍(lán)色圖案的區(qū)域，相對於藍(lán)色的互補(bǔ)光（紅色與綠色）相對有較強(qiáng)的感受，於是腦海中會浮現(xiàn)剛才相同的圖案，不過腦中的感覺變成為藍(lán)光 的互補(bǔ)光- 黃光 的圖案。從 照明強(qiáng)度高的地方突然進(jìn)入黑暗的地方時(shí)，眼睛一時(shí)無法感受 物體的顏色，只覺得 黑黑暗暗的一片，是不是類似的道理呢？若是考慮 紫光 + 黃光 = （紅光+ 藍(lán)光） + （紅光+ 綠光）白光+紅光 =粉紅色 光三種感光細(xì)胞都會感受到刺激，但是紅光的信號感受特別的強(qiáng)。這類的光束，稱為飽和光束 (satur

6、ated).平常的太陽光包含著各種不同波長的光束，會同時(shí)刺激三種感光細(xì)胞。因此 我們感覺太陽光是白色的強(qiáng)光。*注意：千萬不要直視太陽光，會損傷你的眼睛。*休息一下！眼睛是不是累了！等一下再繼續(xù)吧！可不要凝視螢?zāi)惶绵?！偶而望一望遠(yuǎn)處的東西！上面我們討論光束直接進(jìn)入我們眼睛的情形。接下來讓我們想一想當(dāng)我們看著一張白紙的情景。你是否注意到看起來白色的東西，大多本身是可以透光的。倒啤酒時(shí)冒出的泡泡，是什麼顏色的？白雲(yún)不是由水氣 或 冰 組成的嗎？起霧時(shí)看到的是？ 茫茫的一片！煙囪冒出冉冉的？ 煙水煮開時(shí)，冒出？ 的蒸汽！當(dāng)所有不同波長的光照射到白紙（反射面）時(shí)，光線會朝各個(gè)不同方向反射 （散射），因

7、為紙張的表面實(shí)際上是凹凸不平的。這種 凹凸不平的尺度大小遠(yuǎn)大於光的波長。光線反射時(shí)，入射角均會等於反射角。但是因?yàn)榉瓷涿娉鞣N不同的反射面，因此 光線朝向各個(gè)不同方向反射。我們眼睛的三種感光細(xì)胞會 均勻接收到不同波長的刺激，因此感覺那是 白色 的表面。如圖註：上圖中有顏色的圖案 應(yīng)該都是能夠透光（透明）的。一張薄薄的紙張，透過它在背面也能看到些微的白光透過，不是嗎？若是多加幾張紙，顏色開始出現(xiàn)灰灰的 ， 再加則顏色漸深，直到厚厚的很多張紙時(shí)變成黑黑的一片了！所看到的烏雲(yún) 和這種情形類似嗎？即使 我們所談的物質(zhì)不是紙張，而是可以其他透光的物質(zhì)。例如 透明的冰塊，若是你在它的表面用細(xì)且尖的工具敲

8、一敲，是不是看到白白的顏色呢？原本透明的玻璃若是破碎時(shí)，將他敲成 細(xì)細(xì)的粉末後，結(jié)果會變成？ 你試過嗎？ 試一試！因?yàn)樽兂杉?xì)粉末時(shí)，光線各種波長的光會均勻的散射開來，抵達(dá)眼睛後會 .你現(xiàn)在知道 (白色物體的顏色）為什麼 鹽巴 是白色的嗎？ 可是加到水裡後 卻又？為什麼 砂糖 是白色的嗎？可是加到水裡後 卻又？為什麼 雪花 是白色的嗎？可是加到水裡後 卻又？為什麼 天上的雲(yún) 是白色的嗎？可是加到水裡後 卻又？為什麼 冰塊刨成刨冰後 是白色的嗎？可是加到水裡後 卻又？為什麼 . 是白色的嗎？可是加到水裡後 卻又？你是不是也想一些類似其它的例子呢？ (當(dāng)你的習(xí)題）願(yuàn)意 交交作業(yè)（告訴我）嗎？請按 電

9、子郵件你知道白色的油漆是怎麼調(diào)成的嗎？以上這些物質(zhì)都是可透光的（透明的）,因?yàn)樗麄儍?nèi)部的原子無法吸收可見光波段 (約 3800-7000埃) 的光線。所有進(jìn)入的光線幾乎都被散射出去。（仍然有少部份會被吸收）當(dāng)光線由一介質(zhì)進(jìn)入另一介質(zhì)時(shí) , 若是光線對於兩介質(zhì)的折射率相差越多 , 會有越多光線反射。 若是越接近 , 則透過的光越多。當(dāng)兩介質(zhì) 折射率一樣時(shí) , 則看不到反射光。光在鹽巴中的折射率和 在空氣中相差很多，可是和光在水中的折射率相差較少。因此 當(dāng)一大塊鹽巴表面沾上水後 , 你會發(fā)現(xiàn)鹽巴的顏色（白色）稍微變成 . ( 再多滴一些水就更明顯了?。┊?dāng) 方糖 剛碰到水時(shí)，是不是也類似呢？當(dāng) 刨冰

10、 剛碰到水時(shí)，是不是也 .甚至當(dāng)你的白衣服沾上水時(shí) , 看起來顏色是不是也 .還有 . 也是有類似的情形耶！若是 各種波長的光都被吸收一點(diǎn)，則會顯現(xiàn)灰色的感覺。吸收量越多 , 則物體會越接近 黑色（當(dāng)所有顏色的光都被吸收時(shí)）。通常金屬的表面由於電子可以自由的活動。而光線就是電磁波 -電場與磁場在空間中交替著變換著。於是 電子受到電磁場的影響而來回振盪 , 也因此消耗了光部份的能量。光線也大多被反射回去（約70-80%)。金屬對於所有光線都一視同仁，因此金屬屬不透光的。光線只能深入金屬表層很短的距離。（遠(yuǎn)小於本身的波長便被電子來回振盪新產(chǎn)生的電磁波所抵銷）除非非常薄的金屬片可稍稍透光，例如一片

11、CD 片大部份都是反光的面。可是當(dāng)你拿起來靠近眼睛 , 然後正對著 日光燈 看過去，是不是可以看到日光燈管（光源的影像）呢！試一試吧！聽說過可以透光的鏡子吧？是不是同樣的道理呢？灰色物質(zhì)的表面會 反射大部份的光線 ，可是鏡子也是反射大部份的光線。他們的不同點(diǎn)在那裡呢？接下來讓我們想一想光線透過物質(zhì)後到達(dá)我們眼睛的情形。想像 光線經(jīng)過一塊特別會吸收藍(lán)色光線的透光玻璃後，所看到的光線會是？顏色若是物質(zhì)會強(qiáng)烈吸收藍(lán)色光線，而且反射其他的光線，則又是如何？黃色的衣服 , 黃色的紙張，黃色染料，黃色的油漆，黃色的. 和這種情形有關(guān)嗎？透過 黃色的濾光片（只透過黃色光束）看藍(lán)色的色紙，感覺會是什麼顏色呢？

12、當(dāng)光線 疊在一起時(shí)，我們用相 加 的方式。當(dāng)透過濾光片看東西時(shí)，某些光透不過去（被減 掉了）。白色光經(jīng)過黃色濾光片時(shí)，絕大部份藍(lán)色光被吃(吸收 )掉了，剩下 紅光 + 綠光 於是眼睛感覺所見到的是黃光。雖然 紅光 + 綠光 會合成黃光。但是紅色漆 + 綠色漆 卻組合成？ 色（如果不確定的話：拿彩色顏料調(diào)一調(diào)試一試?。t色漆會吸收藍(lán)光與綠光，綠色漆則吸收藍(lán)光與紅光，於是.只有少數(shù)光能反射出來，因此顏料相加後感覺越來越暗)調(diào)和 油漆或染料顏色時(shí)，所用的三種基本顏色油漆是紅紫色 (Magenta) + 黃色 + 本頁的背景色（淡藍(lán) cyan），可不是 紅，藍(lán)，黃喔！分別吸收 綠光 ，藍(lán)光 與 紅光。若將三種混合在一起，則所有光線都被吸收了！於是呈現(xiàn)烏黑黑的一片！對於光線選擇性的吸收使我們看見綠草與紅花。染料顏色的疊加：參考