为了明晰斑斓的色彩是哪里来的，我们先来想想物体的发光机制。熟悉现代物理概念的朋友们一定听说过“光子”这个名词。光子是携带有一定能量的能量包，是大光束的最小单位。它所携带的能量和对应光波的频率成正比，对应于不同的光子能量，光束也就有了不同的颜色。而光子的能量，则是原子中电子在不同能级间跃迁所放出的。按照量子力学的观点，被原子核束缚的电子只能具有某些特定的能量值，而当电子在这些确定的能级间跃迁时，也就会放出具有特定频率的能量包——光子。 在自然界中，每时每刻都有无数不同的原子在发生跃迁，放出频率各异的光子，因此我们日常所接触的光线都是白光，这是各种频率的单色光叠加的结果。可是当大量相同的原子发生跃迁时，就会有大量频率相同的光子被放出，我们也就获得了单色性十分好的色光。而在礼花弹中放入某种特定的物质后，这些物质中特定的原子会在礼花弹爆炸时获得能量，跃迁到高能量的状态，再放出大量特定频率的光子，回到低能量的状态，而对于欣赏烟花的人来说，就看到了色彩缤纷的图案。 对于不同的原子，放出的光子具有不同的频率，这些光子的频率就相当于原子的“指纹”。如果我们能够精确地测定原子发光的频率，也就能判断发光的到底是什么原子。这其实就是现代光谱分析技术的原理。当我们面对未知的材料时，只要将其中的原子们都激发到高能量的状态，再将发光频率精确测定后与已知的原子发光谱作对比，就能知道材料中都有些什么原子。而倘若我们还能够更精确地分辨出不同频率光束的发光强度，也就是各种不同频率光子的数目，便可以在知道材料组分的基础上，进一步知道各种组分的比率。 其实，除了烟花之外，我们生活中还有很多时候可以接触到这类现象。您之前有没有过炒菜时不小心将盐撒到火苗上的经历？细心的话会注意到，此时燃气灶蓝色的火苗会突然变黄。这是因为，黄光是钠元素的“指纹”，而钠原子，就是食盐中最容易发生跃迁的原子。 （本栏长期征集“日知录”三字篆刻，投稿邮箱：rizhilu999@163.com） |
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