顏色是怎樣產生的？快來了解吧！

人的眼睛只能感覺到電磁波譜中很窄的一段，這段就是可見光。可見光中不同的波長（頻率）引起人的不同顏色感覺（紅色：770～620nm、橙色：620～600nm、 黃色：600～580nm、綠色：580～490nm、藍色：490～450nm、紫色：450～400nm），因此物體的顏色是由射入人眼的光波頻率（或波長）決定的。自然界的物體有豐富的色彩，而形成各種顏色的成因卻是個很複雜的問題，下面只從兩方面粗略地給以介紹。

1

發光體的顏色

發光物體即光源，光源可分兩大類，一類是熱輻射光源，另一類是非熱輻射光源。

01

熱輻射光源的顏色

熱輻射光源的發射光譜都是連續光譜，而光譜中各種色光成分的組成與發光體的溫度有關。溫度越高，光譜中高頻率部分（可見光中的藍、紫色光以及紫外線）越多，溫度越低，光譜中低頻率部分（可見光中的紅、橙色光以及紅外線）越多；因此熱輻射光源的顏色與溫度有對應關係。恆星發光就是熱輻射，天文學上就按照顏色把恆星分為青、白、黃、紅4個等級。以前，老工人根據經驗判斷鍊鋼爐里鐵水的溫度，就是靠眼睛觀察顏色；現在，可採用光電比色儀等精密儀器來自動判斷，但原理仍然相同。

02

非熱輻射光源的顏色

如在輻射過程中物質內部發生化學變化（如燃燒）的叫化學發光；用外來的光或任何其他輻射不斷地或預先地照射物質而使之發光的過程叫光致發光（如熒光、磷光）；由電場作用引起的輻射過程叫場致發光（如電弧放電、火花放電、輝光放電）；通過電子轟擊也可以引起固體（如某些礦物）產生輻射這叫陰極發光。這些非熱輻射光源輻射的電磁波的頻率，跟物質內分子、原子、電子的能級躍遷有關。所以非熱輻射光源的顏色就由能級躍遷時輻射的光子能量（或光的頻率）決定。下面，我們只介紹日常生活中常見的光致發光和場致發光顏色的成因。

如將含金屬的鹽類放入火焰中，會產生激發態的金屬原子，根據玻爾原子理論，當激發態的金屬原子回到基態時，因為不同的原子有不同的能級排列，所以不同的金屬鹽類輻射的光子能量不同，也就是顏色不同，這就是煙火的各種顏色配方的由來。這就是光致發光。

還有些物質被激發後，再熒光放射，發射出某一特殊的顏色，這是因為物體吸收能量後電子被激發至高能級，物質再以放熱和發光（熒光）的形式將能量釋出而回到基態所致。例如熒光漆在受到藍光照射時，呈現出紅色的現象，是因為熒光漆吸收了高能量的藍光後先放出部分能量，再放出低能量的紅色熒光回到基態造成的。

霓紅燈、鈉汽燈、水銀燈、日光燈，都是利用放電（即電子撞擊）來激發氣體原子，實現原子躍遷發光的。霓虹燈充入不同的氣體，而每種氣體原子都有自己的特徵譜線，所以不同的氣體原子躍遷發光的頻率各異，顏色也就不同。地球南北極的極光現象，是太陽黑子產生的太陽風吹向地球，其中一些高能量的粒子（如電子、質子等）在地磁場的作用下以螺旋路徑進入南北極，在南北極上空與大氣中的氧、氮分子碰撞，氧、氮分裂為原子，並被激發而發光，因此極光現象可視為自然界的霓虹燈。但是像日光燈和馬路上的水銀燈，這類燈光伴有相當強的紫光及紫外線，因此在燈管壁上塗一層熒光粉，熒光粉可以吸收紫外線而放出較底能量的可見光。不同的熒光粉由不同的原子組成，從而有不同的能級排列，所以塗了不同熒光粉的燈管還會產生不同的顏色。這就是場致發光。

2

非發光體的顏色

它與物體本身的性質有關，也與入射光的頻率成分有關。當光射到物體上時，某波長的能量與物質內原子的振動能或電子發生躍遷所需的能量相同時，光就易被吸收，其他波長的光就不易被吸收。物質對光的選擇吸收決定了物體各自的顏色。吸收光輻射或光能是物質的一般屬性。下面具體分析白光照射物體的情況。白光照射到物體表面時，其中一部分光被物體散射或反射（對於透明物體還有一部分透過物體），另一部分光則被物體吸收。所以人們看到的是物體的反射光顏色、散射光顏色、透射光顏色。

01

反射光的顏色

反射光的顏色是指物體表面層對光的直接反射而形成的顏色，這些反射光遵守反射定律。

當光與物質本身沒有其他作用即沒被吸收全部直接反射時，表面色一般為白色。同一個物體在不同的光源照射下可以呈現不同的顏色，就是由於不同的光源發射的光波頻率成分不同且該光被直接反射射入人眼而造成的。

複色光（白光）照射時，物體有多種色彩，而使用單色光照射物體，則只能呈現一種顏色或黑色。因為物體表面（特別是一些顏料）在反射過程中有強烈的選擇吸收作用，因而表面色為某種特定的顏色。譬如，葉子的綠色是因為葉綠素將白光中的紅光和藍光吸收進行光合作用，而反射出剩餘的綠光。顏料這種有機化合物在可見光譜區及近紫外和近紅外區有明顯的吸收特徵。顏料在陽光照射下，除反射跟它相同的色光以外，還反射一些它的近鄰色光。例如黃顏料除了反射黃光，還反射一些它的近鄰色光橙光和綠光，同時吸收其他色光；藍顏料除了反射藍光，還反射一些他的近鄰色光紫光和綠光，同時吸收其他色光；這兩種顏料混合在一起，就只反射交叉部分———綠光，其他色光均被吸收，混合顏料就呈綠色了。

02

干涉色

干涉色則是由於表面層（有時是附著層或鍍膜）的反射光干涉作用使某種色光得到加強，某種色光減弱而形成的顏色。例如陽光下油膜和肥皂泡的顏色，攝像機鏡頭增透膜的顏色等。

03

散射光和透射

光的顏色當光束通過光學性質不均勻的物質時，從側向可以看到光，這叫光的散射。瑞利定律指出，散射光中短波佔優勢。所以用強光束照射裝滿水的玻璃容器，水中加幾滴牛奶使之成為渾濁物質時，從側向觀察白光散射，散射光帶青藍色。從面對入射光的方向看，通過散射物質的光即透射光，由於缺少了短波成分，便顯得比較紅。清晨日出或傍晚日落時，看到太陽呈紅色，也是如此，即此時太陽光幾乎平行於地面，穿過的大氣層最厚，所有波長較短的藍光等幾乎都側向散射，僅剩下波長較長的紅光到達觀察者所致。仰視天空觀察散射光則是淺藍色（藍色海洋的成因也如此）。正午時太陽所穿過的大氣層最薄，散射不多，故太陽仍呈白色。

來源|物理小識

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！