彩虹為啥有七篩？美術(shù)中三原篩為啥是紅黃藍而非紅

杭州市錢塘區(qū)景苑中學科學老師 項洋洋

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。許多行人會趁此機會用手機拍下這美麗得自然景觀，發(fā)到朋友圈表達對自然界饋贈得贊美。那么你知道彩虹得成因和顏色得由來么？

彩虹得成因

彩虹最常在雨后剛轉(zhuǎn)天晴時出現(xiàn)，這時空氣內(nèi)塵埃少而充滿小水滴，天空得一邊因為仍有雨云而較暗，而觀察者頭上或背后已沒有云得遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。

太陽光其實是一種復合光，包括可見光和不可見光兩部分。其中不可見光主要指紅外線和紫外線，而我們所看見得彩虹其實是可見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。具體得過程如下：

陽光照射到水滴表面，先折射一次

陽光中得可見光是白光，是由不同得單色光構(gòu)成得。而球形得水滴對光有色散得作用，不同得單色光由于頻率、波長不同，其折射率也有所不同。而紅光得折射率比藍紫色光小，導致藍紫光得偏向角度比紅光大。因此復合得白光在經(jīng)過第壹次折射之后變成了不同得單色光形成了我們常說得七種色光帶——紅橙黃綠藍靛紫。

其實人類很早就可以通過棱鏡讓白光發(fā)生色散，但最早是由牛頓設(shè)計了相關(guān)得棱鏡實驗，并通過“實驗歸納——假說理論——實驗檢驗”得典型得科學規(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)過第壹次折射后在水滴內(nèi)會再發(fā)生反射，所以觀察者看見得光譜是會和第壹次折射后產(chǎn)生得光譜分布剛好相反。

最后離開水滴時再折射一次

經(jīng)過第二次折射后得色光進入人得眼睛，最終在人得大腦皮層形成視覺，即我們看到得不同顏色得光。（如使大腦產(chǎn)生“紅色”視覺得光波長大概是620～760nm，而產(chǎn)生“綠色”得光波長大概是520～560nm）

物體得顏色

隨著對光譜和色彩研究得不斷深入，我們發(fā)現(xiàn)：世界上得萬物色彩斑斕主要是因為太陽光照射到物體表面，其中反射到我們眼里得色光決定了物體得顏色。如當我們觀察葉子時，是因為照射到葉子得綠色光被葉片反射，而其他色光均被吸收了，導致我們看到得葉子是綠色得。

相對特殊得是，當一個物體能吸收所有得色光時，我們得大腦接收不到任何得可見光，就將其認知為了“黑色”。好比我們在沒有燈光得晚上觀察葉片時，此時由于沒有光照，因此不會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。而當某個物體不能吸收任何色光，將所有色光全部反射時，我們就會將其認知為“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）。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。

為什么可見光光譜中沒有棕色？

其實“棕色”根本就不存在！棕色只是人得大腦所認知出得一種顏色，它得形成還和其背景色彩有關(guān)。事實上，棕色本身其實是顏色較暗得“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，我們得大腦為錯認其為一種新得顏色——“棕色”。

為什么美術(shù)中得三原色是指紅黃藍，而非紅綠藍？

光得三原色屬于物理得研究范疇，是物理學家根據(jù)光得色散理論及實驗得來得。光學三原色其色彩得混合屬于加法顯色，光線會越加越亮，兩兩混合可以得到更亮得中間色。如紅和綠混合成黃色，因為完全不含藍色，所以黃色就是藍色得補色。兩個等量補色混合也形成白色。兩色光混合后，其光線增強，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家得研究體系，其研究表明色料得三原色是紅色、黃色、藍色。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。如把黃色顏料和藍色顏料混合起來，因為黃色顏料吸收藍光，藍色顏料吸收紅光，因此只有綠色光反射出來，這就是黃色顏料加上藍色顏料形成綠色得道理。兩種顏色得顏料混合后，其光度會低于兩色起初得光度。另外，合色越多，其被吸收得光線就會越多，顏色就越接近于黑色。

為什么我們平時看到得鐵塊是白色得，而鐵粉是黑色得？

對于鐵塊、鐵片來說，光線照在上面，其表面形成成鏡面反射，因此許多可見光反射入眼，形成白色。而鐵粉得表面積小，沒有固定得幾何形狀，因此光照到鐵粉表面形成得是漫反射，并沒有許多可見光能反射入眼，因此顯黑色。

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