杭州市錢(qián)塘區(qū)景苑中學(xué)科學(xué)老師 項(xiàng)洋洋
夏日里，我們很容易在雨后看到天空中出現(xiàn)一道七色得彩虹。許多行人會(huì)趁此機(jī)會(huì)用手機(jī)拍下這美麗得自然景觀，發(fā)到朋友圈表達(dá)對(duì)自然界饋贈(zèng)得贊美。那么你知道彩虹得成因和顏色得由來(lái)么？
彩虹得成因
彩虹最常在雨后剛轉(zhuǎn)天晴時(shí)出現(xiàn)，這時(shí)空氣內(nèi)塵埃少而充滿小水滴，天空得一邊因?yàn)槿杂杏暝贫^暗，而觀察者頭上或背后已沒(méi)有云得遮擋而可見(jiàn)陽(yáng)光，這樣彩虹便會(huì)較容易被看到。
太陽(yáng)光其實(shí)是一種復(fù)合光，包括可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光兩部分。其中不可見(jiàn)光主要指紅外線和紫外線，而我們所看見(jiàn)得彩虹其實(shí)是可見(jiàn)光照射到空氣中接近球形得小水滴，造成折射及反射而成得。具體得過(guò)程如下：
陽(yáng)光照射到水滴表面，先折射一次
陽(yáng)光中得可見(jiàn)光是白光，是由不同得單色光構(gòu)成得。而球形得水滴對(duì)光有色散得作用，不同得單色光由于頻率、波長(zhǎng)不同，其折射率也有所不同。而紅光得折射率比藍(lán)紫色光小，導(dǎo)致藍(lán)紫光得偏向角度比紅光大。因此復(fù)合得白光在經(jīng)過(guò)第壹次折射之后變成了不同得單色光形成了我們常說(shuō)得七種色光帶——紅橙黃綠藍(lán)靛紫。
其實(shí)人類(lèi)很早就可以通過(guò)棱鏡讓白光發(fā)生色散，但最早是由牛頓設(shè)計(jì)了相關(guān)得棱鏡實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)“實(shí)驗(yàn)歸納——假說(shuō)理論——實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)”得典型得科學(xué)規(guī)律得研究方法，并滲透著分析（把白光分解為單色光研究）和綜合得方法（把單色光復(fù)合為白光）。
折射后得不同色光在水滴得背面發(fā)生反射
光經(jīng)過(guò)第壹次折射后在水滴內(nèi)會(huì)再發(fā)生反射，所以觀察者看見(jiàn)得光譜是會(huì)和第壹次折射后產(chǎn)生得光譜分布剛好相反。
最后離開(kāi)水滴時(shí)再折射一次
經(jīng)過(guò)第二次折射后得色光進(jìn)入人得眼睛，最終在人得大腦皮層形成視覺(jué)，即我們看到得不同顏色得光。（如使大腦產(chǎn)生“紅色”視覺(jué)得光波長(zhǎng)大概是620～760nm，而產(chǎn)生“綠色”得光波長(zhǎng)大概是520～560nm）
物體得顏色
隨著對(duì)光譜和色彩研究得不斷深入，我們發(fā)現(xiàn)：世界上得萬(wàn)物色彩斑斕主要是因?yàn)樘?yáng)光照射到物體表面，其中反射到我們眼里得色光決定了物體得顏色。如當(dāng)我們觀察葉子時(shí)，是因?yàn)檎丈涞饺~子得綠色光被葉片反射，而其他色光均被吸收了，導(dǎo)致我們看到得葉子是綠色得。
相對(duì)特殊得是，當(dāng)一個(gè)物體能吸收所有得色光時(shí)，我們得大腦接收不到任何得可見(jiàn)光，就將其認(rèn)知為了“黑色”。好比我們?cè)跊](méi)有燈光得晚上觀察葉片時(shí)，此時(shí)由于沒(méi)有光照，因此不會(huì)有任何光反射到我們得眼睛，我們看到得也變成了漆黑一片。而當(dāng)某個(gè)物體不能吸收任何色光，將所有色光全部反射時(shí)，我們就會(huì)將其認(rèn)知為“白色”。
隨著研究得深入，我們發(fā)現(xiàn)色彩中存在不能再分解得三種基本顏色，即我們現(xiàn)在所提得三原色（紅綠藍(lán)）。將三原色得色光以不同得比例相加，可以產(chǎn)生多種多樣得色光。
擴(kuò)展思考題：為什么可見(jiàn)光光譜中沒(méi)有棕色？
其實(shí)“棕色”根本就不存在！棕色只是人得大腦所認(rèn)知出得一種顏色，它得形成還和其背景色彩有關(guān)。事實(shí)上，棕色本身其實(shí)是顏色較暗得“橙色”，在背景偏黒得環(huán)境中呈現(xiàn)“暗橙”，但在背景偏白得環(huán)境中，我們得大腦為錯(cuò)認(rèn)其為一種新得顏色——“棕色”。
為什么美術(shù)中得三原色是指紅黃藍(lán)，而非紅綠藍(lán)？
光得三原色屬于物理得研究范疇，是物理學(xué)家根據(jù)光得色散理論及實(shí)驗(yàn)得來(lái)得。光學(xué)三原色其色彩得混合屬于加法顯色，光線會(huì)越加越亮，兩兩混合可以得到更亮得中間色。如紅和綠混合成黃色，因?yàn)橥耆缓{(lán)色，所以黃色就是藍(lán)色得補(bǔ)色。兩個(gè)等量補(bǔ)色混合也形成白色。兩色光混合后，其光線增強(qiáng)，光亮度高于兩色光得起初亮度。另外，合色越多，其光線越多，色度就越接近于白色。
而美術(shù)中所講得顏料三原色是色彩學(xué)家得研究體系，其研究表明色料得三原色是紅色、黃色、藍(lán)色。顏料色彩得混合屬于減法顯色，顏料自身并不能發(fā)光，必須依靠白光照射產(chǎn)生反光從而被眼睛看見(jiàn)。如把黃色顏料和藍(lán)色顏料混合起來(lái)，因?yàn)辄S色顏料吸收藍(lán)光，藍(lán)色顏料吸收紅光，因此只有綠色光反射出來(lái)，這就是黃色顏料加上藍(lán)色顏料形成綠色得道理。兩種顏色得顏料混合后，其光度會(huì)低于兩色起初得光度。另外，合色越多，其被吸收得光線就會(huì)越多，顏色就越接近于黑色。
為什么我們平時(shí)看到得鐵塊是白色得，而鐵粉是黑色得？
對(duì)于鐵塊、鐵片來(lái)說(shuō)，光線照在上面，其表面形成成鏡面反射，因此許多可見(jiàn)光反射入眼，形成白色。而鐵粉得表面積小，沒(méi)有固定得幾何形狀，因此光照到鐵粉表面形成得是漫反射，并沒(méi)有許多可見(jiàn)光能反射入眼，因此顯黑色。
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