向是杭州錢塘區(qū)景園中學(xué)的一名科學(xué)老師。

在夏天，我們很容易在雨后的天空中看到七種顏色的彩虹。許多行人會借此機會用手機拍下這一美麗的自然景觀，并將其發(fā)送到朋友圈，以表達(dá)對大自然饋贈的贊美。那么你知道彩虹的由來和顏色的由來嗎？

彩虹的成因

雨后轉(zhuǎn)晴時最常出現(xiàn)彩虹。此時，空氣中充滿了小水滴，灰塵較少，并且由于仍有雨云，天空的一側(cè)是黑暗的，在觀察者的頭上或背后沒有云的覆蓋下可以看到太陽，因此彩虹將更容易看到。

陽光實際上是一種復(fù)合光，包括可見光和不可見光。其中，不可見光主要指紅外線和紫外線，我們看到的彩虹實際上是可見光照射在空氣中的球形水滴上，引起折射和反射造成的。具體流程如下:

當(dāng)陽光照射到水滴表面時，它會折射一次。

陽光中的可見光是白光，由不同的單色光組成。然而，球形水滴對光具有色散效應(yīng)，不同單色光的折射率因其頻率和波長不同而不同。紅光的折射率小于藍(lán)紫光的折射率，導(dǎo)致藍(lán)紫光的偏轉(zhuǎn)角大于紅光。因此，經(jīng)過第一次折射后，合成的白光就變成了不同的單色光，形成了我們常說的七個色帶——紅、橙、黃、綠、靛、紫。

事實上，人類很早就可以通過棱鏡分散白光，但最早設(shè)計相關(guān)棱鏡實驗的是牛頓，并通過了“實驗歸納-假設(shè)理論-實驗檢驗”的典型科學(xué)規(guī)律研究方法，滲透了分析（將白光分解為單色光的研究）和綜合方法（將單色光組合成白光）。

不同顏色的折射光反射在水滴的背面。

第一次折射后，光將在水滴中再次反射，因此觀察者看到的光譜將與第一次折射后產(chǎn)生的光譜分布正好相反。

最后，當(dāng)它離開水滴時再次折射。

經(jīng)過第二次折射后，彩色光進(jìn)入人的眼睛，最終在人的大腦皮層形成視覺，也就是我們看到的不同顏色的光。（例如，使大腦產(chǎn)生“紅色”視覺的光的波長約為620 ~ 760納米，而產(chǎn)生“綠色”視覺的光的波長約為520 ~ 560納米）

對象的顏色

隨著對光譜和顏色研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)世界上的一切之所以五彩繽紛主要是因為陽光照射在物體表面，反射到我們眼睛的彩色光決定了物體的顏色。例如，當(dāng)我們觀察樹葉時，是因為照射在樹葉上的綠光被樹葉反射，而其他顏色被吸收，這導(dǎo)致了我們看到的綠葉。

相對特殊的是，當(dāng)一個物體可以吸收所有顏色的光時，我們的大腦無法接收任何可見光，因此它被識別為“黑色”。例如，當(dāng)我們在晚上沒有燈光的情況下觀察樹葉時，此時沒有光線，因此不會有光線反射到我們的眼睛，我們看到的東西會變得黑暗。當(dāng)一個物體不能吸收任何顏色的光而反射所有顏色的光時，我們會將其識別為“白色”。

隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)有三種基本顏色是無法分解的，也就是我們現(xiàn)在提出的三原色（紅綠藍(lán)）。將三原色的顏色以不同的比例相加，可以產(chǎn)生多種顏色。

為什么可見光譜中沒有棕色？

事實上，“棕色”根本不存在！棕色只是人腦識別的一種顏色，它的形成也與其背景顏色有關(guān)。事實上，棕色本身其實是一種深橙色，在深色背景的環(huán)境中呈現(xiàn)為“深橙色”，但在白色背景的環(huán)境中，我們的大腦會將其誤認(rèn)為是一種新的顏色——“棕色”。

為什么藝術(shù)中的三原色指的是紅黃藍(lán)，而不是紅綠藍(lán)？

光的三原色屬于物理學(xué)的研究領(lǐng)域，是物理學(xué)家根據(jù)光的色散理論和實驗得到的。三種光學(xué)原色的混合屬于加色顯影，光會越來越亮，兩兩混合可以得到更亮的中間色。比如紅色和綠色混合成黃色，因為根本沒有藍(lán)色，所以黃色是藍(lán)色的補色。兩種相等的互補色混合形成白色。雙色光混合后，其光強增強，亮度高于雙色光的初始亮度。此外，組合的顏色越多，光越多，色度越接近白色。

藝術(shù)中的顏料三原色是色彩學(xué)家的研究體系，他們的研究表明顏料三原色是紅、黃、藍(lán)。顏料的混色屬于減色法顯色，顏料本身不能發(fā)光，必須經(jīng)過白光反射才能被眼睛看到。如果將黃色顏料和藍(lán)色顏料混合，由于黃色顏料吸收藍(lán)光，藍(lán)色顏料吸收紅光，因此只有綠光被反射，這就是黃色顏料和藍(lán)色顏料形成綠色的原因。兩種顏色的顏料混合后，其光度將低于兩種顏色的初始光度。此外，組合的顏色越多，它吸收的光就越多，顏色就越接近黑色。

為什么我們平時看到的鐵塊是白色的，鐵粉是黑色的？

對于鐵塊和鐵皮來說，當(dāng)光線照射到它們的表面時，它們的表面會被鏡子反射，因此大量的可見光被反射到眼睛中，形成白色。但是鐵粉的表面積小，沒有固定的幾何形狀，所以鐵粉表面的光形成漫反射，沒有多少可見光可以反射到眼睛里，所以呈現(xiàn)黑色。

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