颜色的本质

颜色的本质

什么是颜色？颜色是人的视网膜对于各色可见光的反应。可见，光是波长约700～400纳米的电磁波。当上述波长范围的电磁波射入人眼后，视网膜就会依次分别感受到红、橙、黄、绿、蓝、青、紫各色，而若将它们按适当的比例相混，又会感受到白色。由于光具有波粒二象性，联系其波性和粒性的基本关系为式中ε为光子能量，ν和λ分别为光波的频率和波长，联系两者的h为普朗克常数，c为光速。因此，又可将可见光看作能量为1．8～3．0电子伏的光子流。

人们对于颜色本质的认识曾经历了漫长的年代，对颜色科学认识的开端应从英国科学家牛顿（1642—1772）的工作算起。当时牛顿做了如下实验：先用一块三角形棱镜将白色阳光分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，再用另一块棱镜又将上述不同颜色的光组合在一起，这时又重新得到了白光。上述实验的装置和光路见图4—1。

基于上述实验和其他一系列实验，牛顿提出了解释光显色的颜色环图，后人又称牛顿环图（图4－2）。

图4－1　白光的分解与合成

图4－2　颜色环

图中环周围所注的波长数据，与环中扇形的光的颜色相对应，但应注意其中的红紫色，因没有任何单一波长的光与之对应，故称之“非光谱色”；白光除可用颜色环上全部单色光按适当比例混合得到外，还可由颜色环上任何两个对顶位置扇形中的单色光混合得到，这一对光互称“补色”，如图中的黄色和蓝色就互为补色；颜色环上任一有色光都可由其相邻两侧的两单色光混合得到，如红、黄光相混可得橙色光，红、紫光相混可得非光谱的红紫色光；又因红紫色光与绿光互为补色，所以红、紫和绿光三者按适当比例相混，也可得到白光。了解了各色光的合成方法后，我们可以这样推论一下：当设法从白光中滤掉某一单色光后，显然所余部分的光就应呈现其补色，如从白光中滤掉黄光绿时，则应呈现紫色。清楚了光的本质后，就为解释物质颜色的成因奠定了理论基础。