我們的世界五彩斑斕，各種顏色代表了各種心情，如果我們的世界失去了色彩，我們的生活將變的乏味、無趣。那你有沒有想過我們是如何看到各種不同的顏色的？有些同學(xué)會說：是因為物體對光線的吸收和反射的緣故！這個回答并不完整，畢竟動物眼中的世界和我們?nèi)祟惒灰粯?。所以我們?nèi)绾慰创伾?strong>物理學(xué)和生物學(xué)共同努力的結(jié)果，今天我們就深入了解下顏色的奧秘。

當你看著香蕉說：“它是黃色的！”你能看到黃色并不只和香蕉有關(guān)，你也是這個物理過程的參與者，其中還包括光源。我們知道蘋果是紅色的，天空是藍色的，草是綠色的等等。

那么我們要看到任何顏色，都需要三個要素:

• 一個光源
• 一個被觀察對象
• 一雙眼睛

這三個要素缺一不可。下面我們將逐一介紹這些因素在這個過程中發(fā)揮的重要作用。

細說光源：從分類、電磁頻譜到太陽光為何由多種顏色的光組成。

當我們提到光源時，我們可以根據(jù)光源的性質(zhì)和來源把它們劃分為兩個部分。

• 如果我們談?wù)摴庠吹男再|(zhì)，有兩種光源：自然的和人工的。
• 如果我們談?wù)摴獾膩碓矗灿袃煞N光源：初級光源和次級光源。

我們知道次級光源通常不被視為光源，因為它們不創(chuàng)造光，只是光的搬運工。我們家里的鏡子就是這樣工作的，它們不發(fā)光，但是它們會反射光！如果你用手電筒照鏡子，鏡子會以和入射光相同的角度將光反射出去。

上圖中的光源照射到反射面，光線的反射角和入射角總是相同。重點是，上圖中的反射面不是一個來源。你還能想到哪個次級光源會被人們誤認為是初級光源嗎?

對！就是我們的月亮，它是太陽光的搬運工，屬于次級光源。

作為初級光源的物體，必定是將另一種形式的能量轉(zhuǎn)化為光能。如：太陽轉(zhuǎn)換核能，火轉(zhuǎn)換化學(xué)能，燈泡或各種屏幕轉(zhuǎn)換電能。

當談到自然光源和人造光源的區(qū)別時，這個就很簡單，人造的就是人造的。我們主要的自然光源是太陽，但自然界中也有其他東西能產(chǎn)生光，比如螢火蟲、一些魚類、蘑菇。

人造光源包括：激光、各種屏幕和燈等等。

那么光源和我們看到顏色有什么關(guān)系？光在真空中以每秒30萬公里的速度以波的形式沿直線傳播，每一束太陽光都是由不同波長的光組合而成的，而不同波長的光又具有不同的顏色，這是我們能看到各種顏色的根本。

那為什么太陽光在可見光譜上分布如此均勻、廣泛呢？換句話說：太陽光為何由多種顏色的光組成。有趣的事實：

光從太陽到達地球需要8分鐘，這一點我們都知道。如果按嚴格的物理學(xué)這可不是8分鐘，因為太陽的核聚變發(fā)生在核心，核心所產(chǎn)生的光子并不是我們熟知的可見光，而是擁有極高頻率或能量的伽馬射線，但是光子想達到太陽表面，必須穿過70萬公里的致密等離子體，而光子又很容易與帶電粒子發(fā)生碰撞，最快的光子左搖右晃的到達太陽表面至少也得一萬年，這種光子碰撞的次數(shù)少，所以能量損失較小基本分布在紫外線區(qū)域。

但是最慢的光子可能運氣不好，碰撞次數(shù)多，需要10萬年的時間才能到達太陽表面，這些光子由于損失能量過多基本就分布在了紅外線區(qū)域，那么從紅外線到紫外線中間的區(qū)域，也分布著大量的光子，它們也都是經(jīng)過各種情況的碰撞從太陽核心出來的，這就是太陽光在光譜上分布如此廣泛的原因。

現(xiàn)在讓我們回到不同顏色的光。可見光實際上只是不同電磁波尺度上極小的一部分。電磁頻譜從長波（十幾米，低頻)的無線電波到短波(納米的一小部分，高頻)的伽馬射線。而可見光的波長在390到700納米之間。

我們眼睛看不見的光的范圍：紅外線和紫外線，但我們看不見并不意味著不存在，并且有一些動物可以看到，后面我們在討論眼睛的時候會講到。

現(xiàn)在，我想以上的知識已經(jīng)涵蓋了所有光源的知識，方便我們理解我們?nèi)绾慰创伾?/p>

小結(jié)

• 有初級和次級光源。
• 有天然和人造光源。
• 太陽光是由不同波長的光組成的（不同顏色的光混合而成的）。
• 不同的波長的光有不同的顏色。

觀察對象，又一個令人吃驚的事實，很有趣哈！

如果理解了太陽光為何由各種顏色混合而成的，其實問題就特別簡單了。我們在深入的說一下：彩虹的顏色大家都知道，而且17世紀牛頓也用三棱鏡分出來了那幾種顏色，但是有個問題太陽光到底有多少種顏色呢？10^4、10^6甚至10^32種？為什么這么多？可以戳鏈接了：你認為彩虹只有7種顏色嗎？它可能有10^4、10^6甚至10^32種

太陽光為白光，因為顏色實在太多了，攪一起就呈現(xiàn)了白光！

我們生活中最直觀的例子就是，夏天你出門穿什么顏色的衣服至關(guān)重要，黑色和白色一個天上一個地下的區(qū)別！這就和我們的顏色有關(guān)。

當白光照射到物體表面時，一些波長(顏色)被吸收，一些被反射。香蕉是黃色的，因為黃色的光被反射了，草莓是紅色的，因為紅色的光被反射了。在上圖中，你可以看到不同顏色的光打在葉子上，葉子只反射出了綠色。這時我們看到葉子認為這是綠色的。這就是顏色的基本工作原理。

夏天穿黑色衣服感覺很熱，因為所有的波長的光都被吸收了，而穿白色衣服會有不同的感覺，所有不同顏色的光都被反射了。前天我穿白色短袖出門時，在陽光下走了很長時間，我還特意摸了下肩膀的溫度，白色短袖的表面真的摸起來溫度很低，涼涼的感覺！

令人驚訝的事實：

物體反射哪種顏色和吸收哪種顏色取決于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)。我們看到不同的顏色是因為物體中不同的化學(xué)物質(zhì)吸收太陽光光譜的不同部分。

令人驚訝的是，這里要意識到，顏色不是物體內(nèi)部的固有屬性，只是它不吸收這種波長的光，這種光被反射出來才被我們看到了。這也說明物體的顏色是我們看不到的，或者物體的顏色不是物體本身。這話聽起來怪怪的，對吧？香蕉其實不是黃色的，我們看到它是黃色的，因為它是除了黃色以外的所有顏色，這話聽起來更怪！

小結(jié)：

• 白光以各種顏色照射物體的表面。
• 有些顏色被吸收，有些被反射
• 反射出來的顏色是我們看到的顏色。

我們的眼睛，有部分女性比我們多一種視錐細胞，她們能看到更豐富的顏色。

最后一件也是特別重要的，就是我們的眼睛，如果沒有眼睛任他外面天花亂墜，都與我們無關(guān)！所以我們感謝大自然賦予了我們這么神奇的器官！這就是生物學(xué)的用武之地。

科學(xué)家估計，即使我們的眼睛中只有三種不同類型的視錐細胞，人類也能分辨多達1000萬種顏色。某些動物有更多的視錐細胞，最有名的螳螂蝦多達16種視錐細胞，堪稱生物界最復(fù)雜的眼睛，我們真的想不到它能看到什么？想了解動物們可以看到什么？戳下鏈接：動物眼中的世界是怎樣的？局限性的感官是否是認識世界的障礙

還是上面葉子的例子：白光打到葉子上，葉子反射出綠色的光線進入我們的眼睛。為了看到綠色，我們必須有健康的眼睛，健康的大腦。

注意下這張圖片略顯夸張，是為了更好的說明光線進入眼睛

光線來自光源，照射到物體上，反射在你的眼睛里。眼睛只是接受處理光信號的器官并不是用來解釋顏色的，反映顏色是我們大腦的工作。

反射光首先到達角膜，也就是眼睛的最外層。然后光線向瞳孔彎曲，瞳孔的放大和縮小控制照射在晶狀體上光線的數(shù)量，晶狀體將光線聚焦在視網(wǎng)膜上。這是眼睛后部的一層神經(jīng)細胞，有探測光線并對光線做出反應(yīng)的視桿細胞和視錐細胞。我們有大約600萬個視錐細胞和1.1億個視桿細胞，視錐細胞是含有光色素的細胞，視桿細胞負責(zé)我們在低光的環(huán)境下看得更清楚。

人類有三種光色素：紅色、綠色和藍色。有一項研究得出結(jié)論，12%的女性有4種視錐細胞，她們能看到的顏色是其他人的100倍。

最后視網(wǎng)膜將光波的能量傳遞給神經(jīng)脈沖，神經(jīng)脈沖通過視神經(jīng)傳遞給大腦，大腦將光波解釋為視覺。然后我們的大腦“告訴”我們樹葉是綠色的。

因為我們每個人的大腦（處理器）并不完全一樣，所以我們看到的顏色肯定也不一樣。你的紅不是我的紅，你說的白是什么白.....

• 光線必須落在眼睛上
• 眼睛里的視網(wǎng)膜檢測顏色并向大腦發(fā)送信號
• 大腦解釋信號并決定顏色

總結(jié)：

我覺得以上的內(nèi)容已經(jīng)能讓你充分的理解什么是顏色？以及我們是如何看待顏色的？首先最最重要的是我們的太陽光擁有平滑過渡均勻的波長，有豐度的顏色！其次就是我們要感謝大自然的鬼斧神工，賦予了我們處理光信號的器官，這個系統(tǒng)的復(fù)雜程度堪比人類任何的科學(xué)儀器！

這就是顏色的奧秘！物理學(xué)和生物學(xué)共同作用的結(jié)果！