這個問題該怎麼回答：白光分解為七色光帶後，能量有變化嗎？

導讀：本章摘自獨立學者靈遁者量子力學科普書籍《見微知著》。此文旨在幫助大家認識我們身處的世界。世界是確定的，但世界的確定性不是我們能把我的。白光分解為七色光帶後，能量有變化嗎？ 即這一束白光和七色光的能量相等嗎？

回到我們的副標題，光的色散。雨後出現的彩虹，你知道是怎麼形成的嗎？答案就是「色散」。是太陽光沿著一定角度射入空氣中的水滴所引起的比較複雜的由折射和反射造成的一種色散現象。牛頓做的著名的「三稜鏡」實驗，證明了色散現象的存在。

牛頓是對這個現象做研究的第一個人。在1666年他最先利用三稜鏡觀察到光的色散，把白光分解為彩色光帶（光譜）。色散現象說明光在介質中的速度v=c/n（或折射率n）隨光的頻率f而變。光的色散證明了光具有波動性。

光波都有一定的頻率，光的顏色是由光波的頻率決定的，在可見光區域，紅光頻率最小，紫光的頻率最大，各種頻率的光在真空中傳播的速度都相同，約等於3.0×108m/s。但是不同頻率的單色光，在介質中傳播時由於與介質相互作用，傳播速度都比在真空中的速度小，並且速度的大小互不相同。

紅光速度快，紫光的傳播速度慢，因此介質對紅光的折射率小，對紫光的折率大。當不同色光以相同的入射角射到三稜鏡上，紅光發生的偏折最少，它在光譜中處在靠近頂角的一端。紫光的頻率大，在介質中的折射率大，在光譜中也就排列在最靠近稜鏡底邊的一端。

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也就是說，光有複色光和單色光的區別。這種區別是我們看到不同顏色的區別，本質上眼睛的色覺細胞接收到不同頻率的可見光時，感覺到的顏色不同，顏色是不同頻率的光對色覺細胞的刺激而產生的。

由兩種或兩種以上的單色光組成的光（由兩種或兩種以上的頻率組成的光），稱為複色光。不能再分解的光（只有一種頻率），稱為單色光。

紅，綠，藍被稱為光的「三原色」，是因為自然界紅、綠、藍三種顏色是無法用其它顏色混合而成的，而其他顏色可以通過紅、綠、藍光的適當混合而得到的，因此紅、綠、藍三種顏色被稱為光的「三原色」。

大家想想，這意味著什麼？？

這意味著白色光這種電磁波是由7種電磁波「組合」而成。為何要將組合二字加上雙引號，是為了說明這種組合的神奇性。它可能是疊加方式，也可能是融合方式，總之是一件奇妙的事情。

但更奇妙是，在整個電磁波波普中，其實人眼可以的波普段是很小的。其他如x射線，伽馬射線我們並沒有聽說它們可以像白光一樣，也能分解出其他顏色的光。那就說明，它們本身就是「單色」的。但一般不能成為單色光，因為「光」一般指人眼可以看見的波普。

如果我們單單把這種情況看成是宇宙對人類的獨寵，就太大意了。色散的本質我們一般認為當複色光在介質界面上折射時，介質對不同波長的光有不同的折射率，各色光因所形成的折射角不同而彼此分離。所以才分解成彩色光帶。

我們在研究光波的時候，我會發現經常會拿水波形象比喻光波的情況。但就色散而言，我們無法想像，7條單一的水波，匯成一條。顯然複色的光分解為單色的光的本質，從能量上來說，光量子個數相同，那麼振動頻率越大，波長越短，能量越高。

高頻區（高能輻射區）

其中包括x射線，γ射線和宇宙射線。他們是利用帶電粒子轟擊某些物質而產生的。這些輻射的特點是他們的量子能量高，當他們與物質相互作用時，波動性弱而粒子性強。

長波區（低能輻射區）

其中包括長波、無線電波和微波等最低頻率的輻射。它們由電子束管 配合電容、電感的共振結構來產生和接收的，也就是能量在電容和電感之間振蕩而形成。它們與物質間的相互作用更多地表現為波動性。

中間區（中能輻射區）

其中包括紅外輻射、可見光和紫外輻射。這部分輻射產生於原子和分子的運動，在紅外區輻射主要產生於分子的轉動和振動；而在可見與紫外區輻射主要產生於電子在原子場中的躍遷。這部分輻射統稱為光輻射，這些輻射在與物質的相互作用中 ，顯示出波動和粒子雙重性。

現在我問大家一個問題：白色光可以分解為7種光，但白色光的能量等於這7種單色光的能量嗎？

我們知道電磁波的光子能量計算公式是：E=hv，這是是光子能量的大小表達式。h為普朗克常數，v為輻射電磁波的頻率。那麼電磁波的能量就是E=nhv。n光量子的個數。

然後根據頻率大的，能量大。我們可以知道紫光比白光能量大！ 這對嗎？？？？ 各位怎麼看？？

答案遠遠不是這麼簡單，各位。我在寫了《變化》的時候，發了一些章節在頭條上，有很多人罵我。但現在，我自己都想罵我自己。一個不精通高等數學的人科普物理，大腦還是真有不夠用的時候。現在就是這個時候了。看著上面麥克斯韋方程組，我只能通過別人翻譯的文字去理解。可是當我要計算一些想法的時候，我就被困住了。所以有時候我會想，霍金為什麼不寫這樣的詳細案例書籍呢。 就比如我現在這個困擾，霍金有沒有想到過。這個問題背後的深意究竟是什麼？

我在對自己提出的這個問題，進行了仔細的審閱之後，發現它可能是個偽命題。

白色光是可以分別出7中顏色的光譜，但這光譜叫彩色光帶。也就說這7種光還可以變回白色光。 彩色光帶和7條光線是不同的概念，也就是說白色光分解為7色光帶，光帶中的每種光，是和光帶是一個整體，無法分離。

這樣的話，能量的守恆就是完整的。如果像我上面所分析的，分解後7色光，按單個光那樣計算能量來和原來的白色光進行對比，竟然會得出能量不守恆的結論。

那就是說白色光所攜帶的能量，和光帶的能量是相同的【光帶能量加上傳播中損耗的能量等於白色光所攜帶的能量！】

強調建議現在的教課書，在高中和大學的時候，可以增加關於光的色散更加量子層面的描述和本質的探索。

另外大家要知道，光的三原色：紅，綠，藍。這三種光組合可以出現其他顏色的光，包括白光。

人的眼睛是根據所看見的光的波長來識別顏色的。可見光譜中的大部分顏色可以由三種基本色光按不同的比例混合而成，這三種基本色光的顏色就是紅（Red）、綠（Green）、藍（Blue）三原色光。這三種光以相同的比例混合、且達到一定的強度，就呈現白色（白光）；若三種光的強度均為零，就是黑色（黑暗）。

我相信此刻，你看著這篇文章之後，腦中的問題遠遠比教科書中的答案多。這就是我要給你東西，我們對於光的研究，這些總以為是很清楚的，但事實上呢？？ 拉出來100個大學生，有幾個可以回答上面的問題？？ 這正好說明了，我有科普的必要。

摘自獨立學者靈遁者量子力學科普書籍《見微知著》

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