眼前的“紫”不是紫?你說的“紫”是什麼紫?

據科普中國訊息,最近,張朝陽在他的物理課上提到了一個說法:

“太陽光譜裡並不存在紫色,人眼看到紫色要對光譜重新疊加。”

是不是有一種,怎麼好像每個字都認識,但連到一起就看不明白了的感覺……

其實是因為,在這句話裡,前後的“紫”並不是同一種“紫”。就像我們在課本上學過的兩種三原色——“色光三原色”和“色彩三原色”,雖然它們都叫“三原色”,但一個是從光學角度出發,一個是從色彩角度出發。

眼前的“紫”不是紫?你說的“紫”是什麼紫?

色光三原色,指紅、綠、藍。這三種顏色的光透過一定比例混合、疊加在一起,可以獲得幾乎所有顏色的光。圖片來源:Wikipedia

眼前的“紫”不是紫?你說的“紫”是什麼紫?

色彩三原色,指品紅、黃、青。它們透過一定比例混合、疊加,可以獲得繪畫中幾乎所有的顏色,除了白色。圖片來源:Wikipedia

“太陽光譜裡的‘紫’”和“人眼看到的‘紫’”,也是如此,一個是光學角度,一個是色彩角度。

看到這兒,你是不是產生了新的迷惑:

如果太陽光譜裡沒有“紫色”,那我們看到的彩虹裡“紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫”的“紫”,又是什麼?

讓我們仔細瞭解一下吧。

01太陽光裡真的沒有“紫”嗎?

這個說法其實並不準確。太陽光譜裡還是存在“紫”的,只不過並不是我們日常理解的“紫色茄子”、“紫色葡萄”中的“紫”。

當從光學角度表示太陽光譜裡的“紫”時,它在英語中有一個專有名詞,叫做“Violet”,代表的是光學上純粹的“紫”——即波長在380奈米-450奈米這一區間的光。

在中文中,這個單詞被翻譯成“藍紫色”,也被很多人簡單地譯為“紫色”。但這裡的“藍紫色”或“紫色”,與生活中看到的、提到的“紫色”並不是一個概念。

彩虹、用三稜鏡分解太陽光得出的可見光帶,其中都包含這種純粹的紫色(Violet)。只不過它在非常邊緣的地方,所佔的比例也實在是太少了,讓我們很難分辨出來。

如果我們用光譜儀對太陽光進行分解,可以看到一些紫色的光。下圖中最下方那一小行紫色的色帶(不同的裝置看上去顏色可能有區別):

眼前的“紫”不是紫?你說的“紫”是什麼紫?

太陽的可見光光譜圖(波長範圍為400奈米-700奈米)。圖片來源:NSO

要是你覺得上面這張圖片不夠清晰,可以再看看下面這張連續光譜圖,其中“V”所代表的區域,就是“Violet”這種“紫色”的色光。

你會發現波長越靠近380奈米顏色就會越“黑”,這並不是因為它就是“黑色”的,而是因為眼睛無法看到波長比400奈米更短的光(紫外光),所以我們的感受到的就是黑色。此外,眼睛對顏色的判斷其實還受明暗影響。

眼前的“紫”不是紫?你說的“紫”是什麼紫?

連續光譜圖。圖片來源:Wikipedia我們可以從“V”這一小段光譜中提取出幾個還能分辨得出的顏色。下面這些,就是大腦感受到的光學意義上的“紫色(Violet)”:

眼前的“紫”不是紫?你說的“紫”是什麼紫?

圖片來自作者

瞭解了光學意義上的紫色(Violet),接下來就說說生活中看到的“五彩斑斕”的“紫”又是怎麼回事。

02生活中的“紫色”是什麼?

它是怎麼被看到的?

從美術的角度出發,由不同比例紅色和藍色顏料混合而成的顏色,也被稱為“紫色”。這種“紫色”在英語裡也有一個專有的詞:Purple,它正是我們平常見到的很多物體的“紫色”。

想感受這種“紫色”,最直觀的方式就是買一盒水彩顏料,將紅色和藍色以一定比例混合在一起:

眼前的“紫”不是紫?你說的“紫”是什麼紫?

紫色的一種,實際上紫色還有很多種,並不是單一的。和上面光學中的“紫(Violet)區別很大。圖片來自作者

把紅色光和藍色光疊加在一起,也能得到“紫色”。但這裡的“紫色光”和前面提到的“光學中的紫(Violet)”區別在於——“Violet”是單色光,我們透過疊加得到的“紫色光”是混合色光。

手機螢幕就是這種“混合色光”最直觀的應用。

如果你將手機螢幕放大,就會發現螢幕裡其實只有三種顏色的發光單元:紅、綠、藍(也就是色光三原色)。這三種發光單元透過明暗調節,可以讓手機螢幕呈現出各種顏色。比如紫色光,就是紅色和藍色兩個發光單元亮起後展現出來的顏色。

眼前的“紫”不是紫?你說的“紫”是什麼紫?

如果你點開這張圖片,將它放大,你會發現裡面只有“紅、綠、藍”三種發光單元。相簿版權圖片,不授權轉載

上面手機螢幕中的“紫”,我們又是如何感知的呢?

當螢幕上出現色彩的時候,視網膜上的三種視錐細胞——對黃綠光敏感的視錐細胞L,對綠光最為敏感的視錐細胞M和對藍紫光最為敏感的視錐細胞S就會被刺激到,同時發出訊號給大腦,大腦會告訴我們,我們看到的顏色是什麼。

如果看到的是“紫色”,那麼它被“看到”的流程其實是:

螢幕上紅色和藍色的發光單元亮起,兩種發光單元分別刺激視錐細胞L和視錐細胞S,這兩種視錐細胞被同時刺激到的時候,大腦收到訊號——“紫色”。

因此,我們所“看”到的顏色,其實是人眼和大腦對光的重新疊加。

現在再看張朝陽“太陽光譜裡並不存在紫色,人眼看到紫色要對光譜重新疊加”這句話,是不是就不那麼難理解了?

後半句話毋庸置疑,我們所感受到的 “紫色”,確實是人眼和大腦對光的重新疊加。前半句話則有一點問題,即太陽光譜還是存在“紫色”的,只不過並不是“紫色(Purple)”,而是“紫色(Violet)”……

作者:崔瀛昊

稽核:劉 茜北京天文館研究員