科普:爲什麼七種光色合在一起就是白色光?

科普:為什麼七種光色合在一起就是白色光?

嚴格點講,波長和顏色是兩個範疇的概念。一個是物理學,一個是生物學。在應用層面混在一起談沒太大問題,要深究背後的原因,就不得不把二者分清了。

物理上,沒有七種光色,只有波長400nm到760nm的電磁波。也沒有混合色,而是一段不同波長分佈的光譜。這可能聽起來像是咬文嚼字,然而不把顏色和波長區分開,就根本玩不轉。比如你說黃色光是混合色嗎?必須是啊,"光學三原色"可沒有黃色什麼事兒。然而波長570納米的單一頻率黃色光咋也是黃的呢?亂了……亂了……

顏色,是一種生理上的反應,是視覺神經對某種光譜的一種反饋。人眼只有三種視錐細胞,對顏色的分辨能力有限,無數種光譜的"黃光"看起來都一樣,於是我們把它們都取名叫作"黃色"。我們的大腦把很多很多不同的反饋都取了名字,於是就有了赤橙黃綠藍靛紫。如果是另一個物種來定義顏色,那麼就會完全不一樣,對於我們兩種不同的顏色可能是同一種,而我們看起來沒任何差別的也可能是完全不同的兩個顏色。

至於"白光"也不是確定某種光,而是能一種感受的某類光。下面分別是太陽光、白光LED、手機屏幕,完全不同的三種光譜,它們都能引起同樣的視覺感受,所以都是"白光"。

科普:為什麼七種光色合在一起就是白色光?

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基礎知識鋪墊完畢,下面回答題主的問題,"白光"為什麼如此特殊呢?

白光的特殊性,還是由人來決定的,或者說地球的環境決定的。生物感官有一個特性,就是儘可能把一個穩定的、基礎性的值濾掉,或者說"適應"掉,更多的去關注那些變化的、差異性的東西。比如溫度是一個連續的物理量,然而人感覺到的是冷或者熱;含鹽量是一個連續物理量,但是人們感覺的是鹹或者淡。

視覺也一樣,我們生活的星球,主要的光源是太陽光,所以我們將太陽光譜作為一種"基準值",或者說色覺的"零點"。當"綠色"成分比這個"零點"多,說明那個橘子還很酸,"橙色"成分多,說明它已經甜美多汁了。這才是題主提出的問題——為什麼直覺上認為"白光"是"沒有顏色"的,或者說,我們把"正常的"環境光源的感受定義為"白光"。就像人們覺得20攝氏度是"不冷不熱"一樣。

這個"零點"不是固定的,就像我們吃慣鹹的口味會變,早上一拉窗簾覺得亮瞎眼一樣。"白光"這個感受也不是一個固定值,攝影上叫白平衡,生活上我們看多了紅色看白牆都發綠。這是因為我們生活的環境,自然環境光的光譜也是多變的。日落前後,環境色溫可以從2000K到10000K,所以,人類的眼睛也有相當寬的適應範圍,以便在黃昏時分不會失去正常辨別色彩的能力。

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