彩色缤纷的世界.docx
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彩色缤纷的世界
彩色繽紛的世界
我們的眼睛是如何看見光與分辨顏色的?
我們的眼睛是如何分辨不同波長(顏色)的光呢?
為什麼看起來紙『白』碳『黑』?
為什麼花『紅』草『綠』?
物體所呈現的顏色,是怎麼回事呢?
我們的視網膜包含三類錐形對光敏感的細胞,分別對不同波長範圍的光有反應。
如圖
上圖中的縱軸代表人的眼睛對於某對應波長的光的敏感度。
人的眼睛只能感受波長範圍在4000-7000埃的光(電磁)波-我們稱為可見光。
波長長於7000埃的電磁波則稱為紅外光。
波長短於4000埃的電磁波則稱為紫外光。
人眼睛主要感應波長
約6000埃
約5500埃
約4500埃
人感受顏色
紅Red
綠Green
藍Blue
使用的波長單位:
埃=10-10公尺。
不同動物的眼睛和人的眼睛感受的波長範圍也不相同。
相機底片對於光的敏感度也不同於人的眼睛。
(右圖為人眼睛對顏色感覺的相對強度)。
這三種細胞主要分佈在中央區域。
另外有一種柱狀的細胞,對光線的強度更是敏感,但是卻無法分辨顏色(波長)。
主要分佈在周邊,用於提供夜間(暗處)的視覺。
雖然只有三種能分辨不同波段(顏色)光的細胞。
但是配合細胞感光的強弱,使我們能分辨多種顏色的光。
某些光雖然能同時刺激三種感光的細胞,可是每一類細胞感受光的程度並不相同。
如果有一束6800埃的光線射入眼睛,只有紅色感光細胞感受到光的訊號,而藍色與綠色感光細胞則對此光線不敏感(反應不良)。
因此我們腦海中浮現紅色的影像。
若是有5800埃的光線射入眼睛,則紅色與綠色感光細胞對此光線
大約有相同感受。
而藍色感光細胞則視若無睹。
於是腦海中浮現黃色的影像。
(如何從上面圖形中得出這樣的資訊?
)
但是若是同時有6000埃與5500埃的光束同時進入眼中,則眼睛細胞和5800埃光線射入時有類似的感受,於是腦海中也是出現黃色的影像。
因此藉由紅,綠,藍三種不同強弱的光線組合後,可產生多種的顏色感覺。
電視或電腦螢幕便是雖然只產生紅,綠,藍三種螢光小點,卻讓我們看到繽紛的多彩世界。
仔細觀看以下這一個動畫!
它說明了不同色光組合時,眼睛的感受?
Red+Green=Yellow
紅光+綠光=?
光
Red+Blue=Magenta
紅光+藍光=?
光
Green+Blue=Cyan
綠光+藍光=?
光
Magenta+Green=?
紫光+綠光=?
光
Yellow+Blue=?
黃光+藍光=?
光
Magenta+Yellow=?
紫光+黃光=?
光
紫光+綠光=(紅光+藍光)+綠光=白光
當三種感光細胞都均勻收到約略相等強度的色光時,我們的腦海中便形成白光的感覺。
當兩種光束線組合成為白光時(例如:
紫光+綠光)我們稱他們為互補光。
想一想!
你可以舉出其它的互補光嗎?
用手指頭沾一點水,然後摸一摸白色的區域,讓水沾到螢幕上。
注意看:
你是否看到花花綠綠的。
再沾一些到黃色的區域,是否只看到紅色與綠色的小區域。
在試試背景色的區域,是否只看到藍色與綠色的小區域。
你當然還可以繼續試一試其他的區域了喔!
好玩吧!
現買現賣!
電腦螢幕本身就是只有產生三種不同顏色的小光點。
由各光點的相對強度而組合成所有花花世界的影像。
其實電視也是一樣的喔!
只是光點比起電腦螢幕大得多。
參考相關網頁:
你所看到的色彩透明紙後的色彩
眼睛凝視同樣一種顏色太久時,會造成對這種顏色的刺激產生較弱的感受。
例如一直凝視著一塊藍色的圖案,若是突然轉往注視白色反射面時,眼睛對於藍色的刺激變成比較弱,於是視網膜原先接收藍色圖案的區域,相對於藍色的互補光(紅色與綠色)相對有較強的感受,於是腦海中會浮現剛才相同的圖案,不過腦中的感覺變成為藍光的互補光---黃光的圖案。
從照明強度高的地方突然進入黑暗的地方時,眼睛一時無法感受物體的顏色,只覺得黑黑暗暗的一片,是不是類似的道理呢?
若是考慮紫光+黃光=(紅光+藍光)+(紅光+綠光)
=白光+紅光=粉紅色光
三種感光細胞都會感受到刺激,但是紅光的信號感受特別的強。
這類的光束,稱為飽和光束(saturated).
平常的太陽光包含著各種不同波長的光束,會同時刺激三種感光細胞。
因此我們感覺太陽光是白色的強光。
*****注意:
千萬不要直視太陽光,會損傷你的眼睛。
*****
休息一下!
眼睛是不是累了!
等一下再繼續吧!
可不要凝視螢幕太久喔!
偶而望一望遠處的東西!
上面我們討論光束直接進入我們眼睛的情形。
接下來讓我們想一想當我們看著一張白紙的情景。
你是否注意到看起來白色的東西,大多本身是可以透光的。
倒啤酒時冒出的泡泡,是什麼顏色的?
白雲不是由水氣或冰組成的嗎?
起霧時看到的是?
茫茫的一片!
煙囪冒出冉冉的?
煙
水煮開時,冒出?
的蒸汽!
當所有不同波長的光照射到白紙(反射面)時,光線會朝各個不同方向反射(散射),因為紙張的表面實際上是凹凸不平的。
這種凹凸不平的尺度大小遠大於光的波長。
光線反射時,入射角均會等於反射角。
但是因為反射面朝著各種不同的反射面,因此光線朝向各個不同方向反射。
我們眼睛的三種感光細胞會均勻接收到不同波長的刺激,因此感覺那是白色的表面。
如圖
***註:
上圖中有顏色的圖案應該都是能夠透光(透明)的。
一張薄薄的紙張,透過它在背面也能看到些微的『白光』透過,不是嗎?
若是多加幾張紙,顏色開始出現灰灰的,再加則顏色漸深,直到厚厚的很多張紙時變成黑黑的一片了!
所看到的烏雲和這種情形類似嗎?
即使我們所談的物質不是紙張,而是可以其他透光的物質。
例如透明的冰塊,若是你在它的表面用細且尖的工具敲一敲,是不是看到白白的顏色呢?
原本透明的玻璃若是破碎時,將他敲成細細的粉末後,結果會變成?
?
?
你試過嗎?
試一試!
!
!
因為變成細粉末時,光線各種波長的光會均勻的散射開來,抵達眼睛後會.....
你現在知道 (白色物體的顏色)
1.為什麼鹽巴是白色的嗎?
可是加到水裡後卻又?
2.為什麼砂糖是白色的嗎?
可是加到水裡後卻又?
3.為什麼雪花是白色的嗎?
可是加到水裡後卻又?
4.為什麼天上的雲是白色的嗎?
可是加到水裡後卻又?
5.為什麼冰塊刨成刨冰後是白色的嗎?
可是加到水裡後卻又?
6.為什麼...是白色的嗎?
可是加到水裡後卻又?
你是不是也想一些類似其它的例子呢?
(當你的習題)願意交交作業(告訴我)嗎?
請按電子郵件
你知道白色的油漆是怎麼調成的嗎?
以上這些物質都是可透光的(透明的),因為他們內部的原子 無法吸收可見光波段(約3800-7000埃)的光線。
所有進入的光線幾乎都被散射出去。
(仍然有少部份會被吸收)當光線由一介質進入另一介質時,若是光線對於兩介質的折射率相差越多,會有越多光線反射。
若是越接近,則透過的光越多。
當兩介質折射率一樣時,則看不到反射光。
光在鹽巴中的折射率和在空氣中相差很多,可是和光在水中的折射率相差較少。
因此當一大塊鹽巴表面沾上水後,你會發現鹽巴的顏色(白色)稍微變成...(再多滴一些水就更明顯了!
)當方糖剛碰到水時,是不是也類似呢?
當刨冰剛碰到水時,是不是也...甚至當你的白衣服沾上水時,看起來顏色是不是也...還有....也是有類似的情形耶!
若是各種波長的光都被吸收一點,則會顯現灰色的感覺。
吸收量越多,則物體會越接近黑色(當所有顏色的光都被吸收時)。
通常金屬的表面由於電子可以自由的活動。
而光線就是電磁波---電場與磁場在空間中交替著變換著。
於是電子受到電磁場的影響而來回振盪,也因此消耗了光部份的能量。
光線也大多被反射回去(約70-80%)。
金屬對於所有光線都一視同仁,因此金屬屬不透光的。
光線只能深入金屬表層很短的距離。
(遠小於本身的波長便被電子來回振盪新產生的電磁波所抵銷)除非非常薄的金屬片可稍稍透光,例如一片CD片 大部份都是反光的面。
可是當你拿起來靠近眼睛,然後正對著日光燈看過去,是不是可以看到日光燈管(光源的影像)呢!
試一試吧!
!
!
聽說過可以透光的鏡子吧?
是不是同樣的道理呢?
灰色物質的表面會『反射』大部份的光線,可是鏡子也是『反射』大部份的光線。
他們的不同點在那裡呢?
接下來讓我們想一想光線透過物質後到達我們眼睛的情形。
想像光線經過一塊特別會吸收藍色光線的透光玻璃後,所看到的光線會是?
顏色
若是物質會強烈吸收藍色光線,而且反射其他的光線,則又是如何?
黃色的衣服,黃色的紙張,黃色的染料,黃色的油漆,黃色的...和這種情形有關嗎?
透過黃色的濾光片(只透過『黃色』光束)看藍色的色紙,感覺會是什麼顏色呢?
*****當光線疊在一起時,我們用相加的方式。
當透過濾光片看東西時,某些光透不過去(被減掉了)。
如圖:
『白』色光經過黃色濾光片時,絕大部份藍色光被『吃(吸收)』掉了,剩下紅光+綠光於是眼睛感覺所見到的是『黃光』。
雖然紅光+綠光會合成『黃光』。
但是紅色漆+綠色漆卻組合成?
色(如果不確定的話:
拿彩色顏料調一調試一試!
)(紅色漆會吸收藍光與綠光,綠色漆則吸收藍光與紅光,於是...只有少數『光』能反射出來,因此顏料相加後感覺越來越暗)
調和油漆或染料顏色時,所用的三種基本顏色油漆是紅紫色(Magenta)+黃色+本頁的背景色(淡藍cyan),可不是紅,藍,黃喔!
分別吸收綠光,藍光與紅光。
若將三種混合在一起,則所有光線都被吸收了!
於是呈現烏黑黑的一片!
對於光線選擇性的吸收使我們看見『綠』草與『紅』花。
染料顏色的疊加:
參考相關網頁:
你所看到的色彩
或許你已經想到報紙的彩色印刷就是利用這種方式顯現出彩色的圖案,不信的話下次拿個放大鏡接彩色圖案放大即可。
當然雜誌與彩色書刊也都是一樣,只不過色點更小而已(需要更好的放大鏡)。
你覺得本篇的說明能夠讓你更了解我們彩色繽紛的世界嗎?
你認為怎樣的說明方式會更容易讓你體會其中的物理概念,需不需要更詳細呢!
你有沒有真正的去思考所提到的問題呢?
你會不會去試一試那些小實驗呢?
請來信告知你的想法,看法以及改進的意見!
謝謝!
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電磁波頻譜:
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