告訴你為什麼能看到多色的世界——萬紫千紅的美麗

大家都知道眼睛是人類感觀中的最最重要的器官,大家想象一下就知道如果我們沒有眼睛,漆黑的世界是什麼樣的。。。讀書認字、看圖賞畫、看人物、欣賞美景等都不能缺少我們寶貴的眼睛。眼睛能辨別不同的顏色、不同的光線,眼睛是我們獲取大部分資訊的源泉。但也有部分人看到的物體雖然形狀一樣,但是顏色也有不同的情況呢,我們能夠看到五顏六色的世界,

那麼為什麼物體會呈現出不同的顏色呢?

告訴你為什麼能看到多色的世界——萬紫千紅的美麗

多彩的宇宙

首先我們想象一下:漆黑的晚上,沒有任何光源下,物體是否能被看到(前提是物體本身也不是光源)?答案顯然是什麼都看不到,但有微弱光源時,比如只有星星反射的微弱的光,我們可能可以看到我提的大體形狀,但顏色還是灰色和黑色的混合而已,而在白天我們很容易觀察到更多的顏色,有顏色的世界真的是很美。

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夜景

要看到物體形狀以及顏色,我們必須具備第一個不可缺少的條件,就是

眼睛

。其實眼睛的構造非常簡單。除了轉動、聚焦部分外,最重要的核心部分是被稱為“視網膜”的視覺神經系統。這層膜很薄是因為組成這層膜的神經細胞只有三層。第一層就是接受光的細胞,這“感光細胞”分為兩類:看黑白的(想象到黑白電視)和看彩色的(彩色電視)。很早之前科學家們猜測這看彩色的感光細胞肯定有很多很多種,才能把可見光的光譜涵蓋。那麼到底要有多少種接受不同顏色(光譜長度)的色素分子呢?這答案你會意想不到,一個紅色色素基因一個藍色色素基因和一個綠色色素基因就涵蓋了全部可見光的光譜範圍。也就是說,人只有三個色素分子就能看到五顏六色了。當接受光子的感光細胞上的色素分子被一定長度的光子啟用而打出了一個電子,這樣光訊號就變成了電子訊號然後變成離子訊號即生物訊號。生物訊號再傳送給中間那一層視覺神經細胞,經過調頻放大,再把訊號傳送給最後一層細胞,稱為“節細胞”的視覺神經細胞。節細胞再把訊號傳遞給大腦視覺處理系統。人類的視覺處理系統並不在眼睛鄰近處,而是在離眼睛很遠很遠的後腦勺。這就是為何打後腦勺耳光時你會感到眼睛冒金星和小鳥的原因。一旦節細胞死亡,人的眼睛雖然還能接受光訊號,但訊號不能傳遞給大腦所以青光眼患者雖然眼睛能看到,但因大腦得不到訊號而成了盲人。

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眼睛

人的感光細胞90%以上是看彩色的錐狀細胞,看黑白的只佔一小部分;相反,晚上活動的動物比如老鼠90%以上是看黑白的桿狀色素細胞。由於看黑白的色素分子需要的光子能量小得多,所以晚上月光的能量就足以啟用該分子上的電子。在月光下老鼠看得非常清楚。

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其實老鼠很可愛

我們還要必須具備的第二個條件就是

五顏六色的光

。接下來我們會知道為什麼物體有五顏六色的顏色了。最早科學家們都認為太陽光可以分解為白,紅,橙,黃,綠,藍,靛,紫八種光,到最後科學家經過多次試驗結果得出了這樣的一個結論:

白光不是單色的光,而是一種複色光。

也就是說太陽發出來的光是白色的光,下雨後我們看到的彩虹是經過空氣中含留的小水珠把陽光折射而形成的。簡單的說就是光的色散現象。

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相信大家上學時都用三稜鏡做過光的色散試驗,其實光的色散是要有光波的。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300000000m/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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光的色散示意圖

物體具有反射光線的性質,當然複色照射到物體上是也不會完全被反射出去,這有物體本身的結構所決定,當複色光照射到物體後,

物體選擇性的吸收光和反射光,自然界中的不同的物體對複色光的吸收,反射以及穿透是不一樣的,當一束光照射到紅旗是,紅旗表面會吸收紅色以外的大量單色光,反射出來的光就是紅色的光,所以我們看到紅旗的顏色是紅色。

當然了光也是有能量的,這樣一來我們都明白了這一點,為什麼淡熱的夏天穿白色衣服而冬天穿黑色衣服最好的原因了,白色的衣服把照射到衣服上的光很大量的反射出去了,我看看到了白色的衣服,而黑色吸收了大量的光,反射量極少,因此我們看到了黑色的原因就在此。