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关于颜色,这几个有趣的问题你一定问过!

来源:百度知道日报-科学工坊 2017-04-21     

关于颜色,这几个有趣的问题你一定问过,可你知道答案吗?的头图

  首先,我们用几句话概括一下什么是“光”。光不是上帝说有才有的,光是一种波,准确来说,是一个电磁波。和其它波一样(如声波),它有波长,根据波长的不同,光分为可见光和不可见光。我们人眼能感受到的可见光的波长一般介于400到700纳米之间。以上对于光的详细物理描述可以参考高中物理课本,不过我们这次给你讲点更有趣儿的事。

  1、为什么彩虹里没有粉色?

  彩虹为我们按波长的顺序展现了各种可见光,波长最长的是红色,波长最短的是紫色。这七种颜色是最纯净的颜色,在生活中也可以把它们叫做“单色光”,即不能再被折射成其它颜色(注意,这并不是单色光在物理学上的准确定义,而是生活中我们习惯这么叫而已)。不过,现实生活中,颜色往往没有这么简单。

  有一天,我电脑旁的花瓶里正好插着一朵粉色的玫瑰,我仔细盯着它看,发现粉色的花瓣里既能看到红色,又能看到紫色。

  事实的确是这样,当一束混杂着这两种颜色的光线从一个点射入我们的眼睛的时候,我们大脑要做的就是把这些两种基本的颜色先识别出来,再把这两种颜色混合,最后形成了我们感受到的粉色。也就是说,每当我们看到某种颜色的时候,大脑都会先自动地把这个颜色所包含的所有单色光(也就是彩虹中的七种)识别出来,再经过混合(即不同波长光波的叠加),从而让我们感受这个色彩缤纷的世界。

  所以,为什么彩虹里没有粉色呢?那是因为彩虹把阳光按照波长的顺序依次折射成七种单色光。而红光和紫光恰好是可见光波长的两个极端,一个最长,一个最短。所以这两种颜色在彩虹中绝对没有可能重叠在一起。于是,即使我们可以在其它地方看到粉色,但是在彩虹里绝对看不到。

  玻璃是透明的,那我为什么还能看到它?

  先抛结论:这些透明的东西,如玻璃,纯水和钻石,会降低光波的传播速度。

  我们都知道,光是世界上跑得最快的东西,而且光速在物理学中是一个常数,即一个数值不变的量。不过,我们要澄清一点,这“最快的光”是指在真空中传播的光。一旦光在另外一种介质中传播(如空气),那么它就会变慢了。

  如果在水中,光的速度仅仅是在真空中速度的75%;到了玻璃中则会降低到69%;如果到了钻石里面,那么它仅仅只剩42%的速度了。

  其实这也没什么大事儿,不过传播的速度的改变,会有这么一个结果:当光波穿越两种不同介质时,如空气-水和空气-玻璃,在传播速度变慢的同时,也会改变传播的方向,即“折射现象”。

  咱现在用一个物理老师从没讲过的例子来理解这个折射现象。请你想象一下,五个人横着手拉手在水泥地上始终排成一排,当他们以一个角度跑向一片沙地时,第一个进入沙地的人会跑得比别人慢,而那个还没进入沙地的人,会被那些跑得慢的人拽到一边去。所以,当他们五个最终都进入沙地,以一个更慢的速度向前跑时,已经和原来的方向大不相同了。当他们跑出沙地时,相同的情况就会重演一次,再改变一次方向。光的折射就是这个道理。

  所以,我们之所以能看到玻璃,是因为这些透明的东西把光线打乱了。我们并不能直接看到玻璃,但是我们会察觉到哪里不太一样,有什么东西在阻止着光线的正常传播。

  为什么龙虾煮完了就变红了?

  万变不离其宗。生龙虾的外壳看起来是棕黑色的,棕黑色并不是一个“单色”,而是很多种颜色的混合:红、黄、橙、黑、甚至是蓝色。一个重要的事实是,这些色素是有机色素,而不是咱们打印机里的那些无机色素。所以,当我们把它们煮了的时候,高温会破坏这些有机色素的结构,让它们失去活性,只有红色没有被破坏。所以,当这些龙虾在锅里变红的时候,我们知道再焖一会儿就可以上桌了。

  为什么海水是蓝色的,但是自来水却没颜色?

  有个奇怪的事儿不知你发现没有,如果你让一个小孩子画个正在流水的水龙头,几乎所有小孩都会选择蓝色的笔去画自来水。不过要是有一天你发现你家水龙头流出来的水是蓝色的,那你肯定不敢喝。不过我们的星球被称为是蓝色星球,这倒是真的,这片富饶的大海看起来还真是蓝色的。

  事实是,水龙头里的自来水和海水并没有本质上的区别,因为水真的是蓝色的,只不过是在有大量水的情况下。这个现象只有你站在一大片水前面才会看到,比如水库和湖泊都会是蓝色。这是因为,当光线射入水中的时候,红色光和绿色光(彩虹中除了蓝色之外所有的光)会在几十米后被水逐渐吸收。

  所以,就只剩下蓝色的了。蓝色光会在水分子中不断弹来弹去,其中有一些就会被反射出水面,最终射进我们的眼睛里。

  自来水之所以是透明的,是因为如此少量的水没有办法吸收太多蓝色以外的光线。几乎所有颜色的光线都会重新被射出来到达我们的眼睛,我们自然就不会觉得它是蓝色的了。

  为什么很少有绿色的动物?

  有时候想想,那些成天生活在草地里的兔子和田鼠如果是绿色的的话,那面对老鹰的时候就稳多了。伪装的第一要义就是把自己变得和周围环境一样,那为什么它们不选择这条路来进化呢?

  首先,在几乎所有的动物中,人类的视觉神经几乎是最发达的。其他动物——包括狗、狐狸、老虎、大象等,都只能看到两种原色。这就意味着它们都是红绿色盲。举个例子,如果你养狗的话,向草地上扔一个红球它是看不到的。

  我们人类有三种视锥细胞,分别识别红色、绿色和蓝色。除了人类和少数灵长类动物之外,它们都只有识别绿色和蓝色的两种视锥细胞。作为一个红绿色盲,狐狸会觉得,自己能在绿色的草地里发现一只棕色的兔子已经是很了不起的一件事情了。所以反过来,兔子并没有变成绿色的必要。

  除了上面提到的外界因素,动物本身也很难变成绿色。植物因为有叶绿素才呈现绿色,但是自然界中的绿色素几乎就只有叶绿素了。树懒有作弊嫌疑,因为它总把自己身上沾满藻类,所以看起来就是暗绿色,其实就是脏的。要说动物很难是绿色的,那鹦鹉和青蛙是怎么做到的?

  真相是,它们也是巧妙地利用了颜色叠加的原理来让自己拥有了如此纯粹的绿色。这个技能的学名叫做“结构色”。我们再举一个生活中的例子来理解:当你把一个光盘倾斜地对着白光的时候,你会发现光被折射成好几种颜色,颇有一种彩虹的感觉,这是因为光盘表面其实并不光滑,而是有微小的刻点和勾缝。青蛙和鹦鹉羽毛的表面也有这种微观结构,这种结构会反射蓝色和黄色,而蓝色和黄色的混合,恰恰就是绿色。

  进化出如此复杂的表皮结构可能对青蛙来说挺值得的,但是对于兔子嘛,就没有这个必要了。

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