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这篇文章中,我来谈谈日常生活中的'颜色'(反射光),和科学意义上的'颜色'(发射电磁波)的区别,很多日常生活中的百姓都会混淆的概念。
日常生活中的'颜色',95%指的是光源照在物体表面上反射的光的颜色,比如苹果,橘子,番茄,香蕉的颜色。
大家肯定听过这样一句话,在RGB中,黄色亮度最高,蓝色亮度最低。其实这句话不能用物理学电磁波感知能力解释,必须用反射光比例解释。因为人眼最敏感的光其实是绿光。
太阳光谱的色温大概6500K,属于白光。但是,白光并非我们想象的,七色光比例相等,其实七色光的比例非常不平等。
根据黑体辐射的普朗克公式计算后,我们可以画出一幅函数图像,就是光谱中能量比例和频率的分布图。可以肯定的一点是,6500K的光谱分布,黄光区域能量大于蓝紫色光区域,并非处处相等。
下图为太阳光谱能量分布图(6500K)。图中黄色线条附近为黄光范围,蓝色区域为蓝光范围,两端分别为红外区域和紫外区域。可以发现,黄光能量接近峰值,而蓝光能量则较低。
这也就解释了为什么RGB白光分量中,红色和绿色都比蓝色亮,RGB的蓝色非常深,不是日常生活中的天蓝色,而是更接近于'梦之蓝'的颜色。这不能说蓝色光就不亮,如果把功率做大了,一样可以,只不过RGB为了白平衡,蓝色光不能做太亮,比例必须要小才行。
RGB的黄色,由于是'最暗的'蓝色的补色,且由红色光和蓝色光加和而得,理所当然就是'最亮的',而太阳光谱中,黄光比例确实是最高的,所以感觉'反射'呈黄色的物体很亮。
所以不仅RGB,日常生活中见到的物品(反射光),基本上黄色都很亮(吸收了比重最小的蓝光),而蓝色比较深(吸收了比重大的黄光)。而且蓝色物体可能不仅仅只吸收红光和黄光,甚至连眼睛最敏感的绿光也吸收,这样得到的蓝色自然更深了。
而且我们知道,在光学中,黄色由红色和绿色加和而得,所以黄色物体只能吸收蓝光,而不能吸收绿光,不然颜色就变成橙色或者红色了。所以我们生活中看到的大多数黄色物体,也并非是只反射单一的黄光,而是从红色到绿色全波段地反射,把人眼敏感的频段都包括进去了,所以亮度自然而然的就大了。而在生活中,对于'深黄色',我们都不把它叫黄色了,一般叫棕色,黄色是唯一一个对应深色有不同叫法的颜色。我们有深红,深绿(墨绿),深蓝,却很少有'深黄'的叫法,因为它更常见的叫法其实是棕色,或者卡其色。
但是,在物理学电磁波中,这一说法就不成立了。物理实验证明,人眼最敏感的光其实是550nm左右的绿光,这就是光度学上重要的'视见函数'的峰值点,而黄光(590nm)比绿光敏感度略微低一些,红光则更低。(告诉你个小秘密,日常生活中的红灯为了亮度达到最大化,也是选择了离橙色更近的630nm左右的红光,而不是波长更长的红光,因为红光波长一旦超过700nm后,其亮度会显著降低,虽然衍射能力更强了,但视觉效果也变差了,而且最重要的是,其色相变化也不大,630nm的红色也并不比700nm的发黄很多,所以选择630nm的光作为红灯是波长与视觉效果的权衡,是再明智不过的选择了!)
所以说,'黄色最亮'是看你站在哪个角度去思考问题,这一答案因思考角度而异。
太阳光中,蓝光的比例比较少,紫光就更少,少的可怜了,其原因除了本身比例不大,还包括臭氧层的吸收,臭氧层对高频蓝紫光和紫外线吸收显著,所以蓝光会吸收一小部分,紫光更是吸收的多,所以生活中的紫色,基本上是红+蓝的间接反射光,而不是直接反射的高频紫光,高频紫光只有在彩虹中和紫外线灯上才能真正的看到。
Q&A
Q:为什么彩虹(红橙黄绿青蓝紫)中,黄色很显著,而蓝色和紫色不显著,甚至紫色看不见呢?
A:首先,紫光因为处于可见光谱的边缘地带,在视见函数上的可视效果并不如蓝光,而蓝光又不如黄光和绿光,但是人眼也并非看不见它,我们能看见蓝天就是典型的例子。除了这个原因以外,还有一个重要的原因,就是蓝色和紫色光占光谱的比例,实在是太太太太太少了,少得可怜了,所以折射后看到的蓝紫色光就很微弱了。
Q:为什么生活中有荧光黄,荧光绿,却很少有荧光蓝(类似RGB中的青色)那样的亮水蓝色?
A:因为日光中蓝光比例本就少,反射后很难像黄色(同时反射红色和绿色)那样仍然保持相当大的光强比例,所以代价就是蓝色偏深了,不可能像荧光色那样反射出较大的光强。
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