白色与无色

在日常生活中，我们发现，有些人常把白色和无色自觉不自觉地混淆起来，例如，把纯净水滴说成白色水滴，无色透明的玻璃烧瓶说成是白色透明的玻璃烧瓶等等。似乎在这些人眼里，白色就等于无色，无色与白色是一回事。其实不然，白色与无色是两个迥然不同的概念！为了能澄清进而区别这两个概念，还得让我们从颜色理论讲起。

光是电磁波，具有波动性，不同波长（频率）的光在我们眼睛的视网膜上能产生不同的效应，正是这些效应给我们以颜色的感觉。但是，并不是所有光波都能引起视觉，引起视觉的光波，其频率大约为3.9×10¹⁴Hz到7.5×10¹⁴Hz（波长大约在4000～7700埃），即可见光范围。在可见光范围内，能量按频率或波长的不同分布引起不同颜色视觉。例如，适当的、均匀分布的色光引起白色的视觉；能量分布集中于高频率的色光会引起蓝色的视觉；能量分布集中于低频率的色光会引起红色的视觉。颜色的视觉感是由于能量分布的不同而引起的，然而，有时能量分布虽然不同，但是，引起的颜色视觉却完全一样。事实上，同一种色光存在着无数种不同的能量分布。如真正的黄光（即单色光）和由红绿适当混合而成的黄光，看起来完全一样。由此看出，人眼的分析能力比较差。自然界中的光，有各种各样的颜色，其实，这些光一般都不是单色光，而是多种单色光的混合。但是，人眼对某一种颜色却只有一个笼统的总感觉，尽管这种颜色是由千万种单色光组成的。

早在三百多年前（1666年）牛顿就用棱镜将白光分析成为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的彩带，第一次发现白光（日光）的光谱组成。然而，人眼是决不能分析出白光的光谱组成的。其实，适当选择两种不同波长的单色光及它们的亮度，再把它们混合起来也能得到白光。这种白光可以和上述由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等一系列单色光混合出来的白光一样白，一样亮。这些能配合成白光的两种单色光称为互补对或互补色。牛顿曾制造出一个颜色盘，也叫牛顿色盘，如图所示。它的特点是将各个互补色大致绘在圆盘的对径上。例如，红光的互补色是青绿之间的颜色，适当份量的红光和青绿光同时到达人眼，就可以产生白光的印象。再如，橙和青蓝或黄和紫蓝也都是互补色，假如将它们一对一对各自按适当的比例配合起来，都能产生白光的视觉。更为有趣的是，不仅两种单色光可以配合成为白光，三种、四种甚至千万种单色光的连续光谱也可以混合起来配成白光。这些白光，在人眼看起来都是一样白，一样亮，但它们都是由完全不同的光谱所组成。

太阳光是白光，白炽灯的光也是白光，在各种不同情况下的日光，如直射日光，被云遮着的日光，天空散射的日光等，都可以称为白光。这些白光不仅在光谱分析上不同，即使在视觉上也有些不同。例如，天空散射的日光和被云遮着的日光，看起来带些蓝，而白炽灯的光似乎带点红或黄。但是，由于人眼有很大的适应性，使得在晚上看电灯光时又确实很“白”，这种适应性加上其他心理成分，使白光的定义就更为复杂化。事实上，人眼产生前颜色感应是一个物理、生理和心理的综合效果。但是，白光又是一个常用的概念，应有一个标准定义。

色度学常用CIE（国际照明委员会的缩写）1931年建议的等能量光谱作为白光的定义。等能量光的意义是：以辐射能作为纵坐标，波长作横坐标，则它的光谱曲线是一根平行于横轴的直线。考虑到频率比波长更基本些，所以，后又用频率为横坐标的等能量光作白色的定义。但是，这样的等能量光谱和CIE的等能量光谱完全不同。

以上我们从光的频率及其能量分布与视觉器官的相互作用论述了光的颜色本质，特别是对“白光”概念作了较为详尽的说明。光的颜色本质明了后，自然界中各种物体能呈现各种各样颜色的原因也就不难找到。

颜色不是物体自身的性质，而是由它对照射到它上面的各种颜色的光的反射和吸收决定的。一般的有色透明体就是在可见光范围内表现选择吸收的结果。例如，对红色光及橙色光吸收得很少，而对绿色、蓝色及紫色光吸收很多的玻璃是红色的。当以白光通过这种玻璃时，只有红色光才能通过而引起红色的感觉，其他波长较短的光都被吸收。假如用绿色光或蓝色光照射这种玻璃，则玻璃呈现出“黑色”，因为它吸收了这些光、呈现非透明现象。由于选择吸收而使物体呈现的颜色称为体色，呈现体色物体的透射光和反射光的颜色是一样的。

不透明物体的颜色一般都是选择反射的结果。例如植物的叶子，由于含有胡萝卜素族的叶绿素，吸收红、紫两端光波段，而对绿光反射特别强，所以呈绿色；动物的红血球吸收绿色以下的短波段，所以呈红色；白色物体对可见光的吸收程度很小，而反射程度很大。由于选择反射而使物体呈现的颜色称为表面色。

至此，我们已对颜色的简单理论全部讨论完毕，所以完全有能力来澄清“白色”和“无色”这两个概念了。

根据以上分析和讨论可知，物体被日光或与日光相似的光照射，各种频率的光都被反射时呈现出的颜色叫“白色”，或者是物体被某复色光照射，仅反射或透射某一对互补色光时呈现出的颜色称为“白色”。如棉花、冬雪、牛奶、硫酸钡等物体的颜色都是白色。

在一个波长范围内，若某种物体对于通过它的各种波长的光波都作等量（指能量）吸收，且吸收量很小，则称这种物体具有一般吸收性。光通过呈现一般吸收性的物体时，各种波长的光几乎都能从该物体透射，因此，又可以说该物体对这一波长范围的光是透明的。如果所论的波长范围就是可见光的波长范围，则对应的这种透明物体给我们的一种特有视觉感就称为“无色”或直接称该物体是无色的。可见，无色乃是透明物体所呈现的一种特殊现象。例如，纯净的空气、光学玻璃、水晶、蒸馏水等物体对白光都呈现一般性吸收，故都是无色的，而决不是白色的。但要注意，无色的物体一定是透明的，而透明的物体却不一定是无色的，例如各种透明的有色玻璃。

发布时间：2009/3/10 下午2:38:10  阅读次数：15680