光的顏色

光是一種電磁輻射，這一概念本身或許并不意味著很多東西。但這一觀點(diǎn)將幫助我們解釋一種我們都已經(jīng)知曉的現(xiàn)象：光是由不同的顏色組成的。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)還要追溯到牛頓的時(shí)代。而在日常生活中，雨后的彩虹就是光的多色本質(zhì)的天然展示——而光的這些顏色便與麥克斯韋的電磁波理論直接相關(guān)。

位于彩虹一端的紅色光對(duì)應(yīng)的是波長(zhǎng)在620~750nm之間的電磁波輻射；而紫色光對(duì)應(yīng)的則是波長(zhǎng)在380~450nm之間的電磁波輻射。但在這些具體可見的顏色之外，還存在著比這多得多的電磁輻射。波長(zhǎng)比我們看到的紅光更長(zhǎng)的光被稱作紅外光，而波長(zhǎng)比我們看到的紫色光更短的光則被稱為紫外光。

德國(guó)馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所的科學(xué)家埃利弗舍瑞奧斯-古爾利馬基斯(Eleftherios Goulielmakis)表示，很多動(dòng)物能夠看到紫外光，甚至有一部分人也可以。而在某些特定的情況下，人眼甚至能夠察覺紅外光。這可能也體現(xiàn)在了我們的語(yǔ)言習(xí)慣中：你會(huì)發(fā)現(xiàn)，在英語(yǔ)中我們將紅外光(infrared light)和紫外光(ultraviolet light)稱為“光”(light)，但對(duì)于那些波長(zhǎng)比紅外光更長(zhǎng)，或是比紫外光更短的電磁波，我們就不再將它們以“光”來(lái)命名了。比如波長(zhǎng)比紫外光更短的是X射線(X-ray)和伽馬射線(gamma ray)。古爾利馬基斯舉例說(shuō)：“一位醫(yī)生會(huì)說(shuō)，我要用‘X-ray’(X射線)照射目標(biāo)，他不會(huì)說(shuō)我要用‘X-ray light’(X射線光)”。但相比之下，在中文語(yǔ)境中這種傾向似乎并不明顯，比如我們會(huì)很自然的說(shuō)紅外線，紫外線，還有去醫(yī)院拍X光。

在另一端，電磁波的波長(zhǎng)也可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出紅外波段，其波長(zhǎng)達(dá)到1厘米甚至是數(shù)千公里。這樣的電磁波擁有一些我們非常熟悉的名字：微波和無(wú)線電波。當(dāng)然，對(duì)于普通的民眾來(lái)說(shuō)，他們收聽廣播電臺(tái)的無(wú)線電波竟然和光本質(zhì)上是同一類東西，這一事實(shí)會(huì)讓他們覺得難以理解。

古爾利馬基斯表示：“從物理學(xué)的角度來(lái)看，無(wú)線電波和可見光之間并沒(méi)有什么區(qū)別。描述它們的方程式和數(shù)學(xué)方式是完全一樣的。”事實(shí)上，正是因?yàn)槲覀兊娜粘ＵZ(yǔ)言中給予了它們不同的名字，才造成似乎兩者是有差異的這種錯(cuò)覺。

牛頓注意到，光在鏡面間遵循嚴(yán)格的入射和反射路徑，他意識(shí)到這是粒子流的特點(diǎn)

光的雙縫實(shí)驗(yàn)以及得到的明暗干涉條紋。這一著名實(shí)驗(yàn)證明光具有波的性質(zhì)

這樣，我們對(duì)于光就有了另外一種定義——它是電磁波中非常窄的一個(gè)波段范圍，也就是我們?nèi)搜勰軌蚋兄�到的電磁波波段范圍。換句話說(shuō)，我們所謂的“光”其實(shí)是一個(gè)非常主觀的概念：只有我們看得到的電磁波才是光，我們看不到的就不是。而要想知道我們對(duì)于光的概念是多么主觀，讓我們?cè)俅位氐讲屎绲脑掝}。

我們中的大多數(shù)人都知道彩虹有7種主要顏色，即所謂赤橙黃綠青藍(lán)紫，在不同文化中，我們都創(chuàng)造出一些小口訣甚至歌曲來(lái)幫助我們記住這些顏色。當(dāng)你觀察清晰呈現(xiàn)的彩虹，你或許會(huì)讓自己確信，的確存在這樣的七種不同顏色。然而，當(dāng)年的牛頓卻發(fā)現(xiàn)自己難以看到全部這7種顏色。