不同颜色的光对应着不同的频率。理论上来讲,自然界中存在无限多种颜色。其实,光本质上并不存在颜色这个特征,色光之间的差异只是频率不同罢了,我们是以人眼所感知到的频率为基准划分色光的。
颜色包含色相、明度和饱和度(纯度)三个要素。色相用来区别不同的颜色,由射入人眼的光线的光谱决定,不同的物体拥有不同的光谱特征,单色光的色相完全取决于光的频率。明度表示颜色的明暗程度,由光线的强弱决定,明度的变化通常会影响到颜色的纯度。纯度表示颜色的深浅,或者说鲜艳程度,与光谱中单色光的占比有关。当饱和度为0,就成为黑白色了。
决定物体颜色的因素是什么?
物体的颜色取决于光源和物体这两者。
不同的光源具有不同的光谱,自然界中最常见的光源就是太阳光了,太阳光是由多种色光混合而成的,从大气层外看起来是白色的。当光照射到物体上时,会被物体吸收、反射和透射(包括散射和折射)。
上图清晰的表示了反射、折射、散射三者之间的区别。
反射发生于物体的表面或两种介质的分界面,分为镜面反射和漫反射,客观世界中几乎都是漫反射。
自然界中的物体几乎都能够反光,物体的颜色就由该物体所反射的色光决定。不同物体具有不同的特性,会选择性的吸收或者反射色光,我们通常将物体在阳光下看到的颜色称之为物体的固有色。一个红色的物体,就是因为它几乎只能反射红光,其余的色光都被该物体吸收了。几乎能够反射所有色光的物体看起来是白色的,几乎能够吸收所有色光的物体看起来是黑色的。如果一束红光照射到绿叶上面,由于绿叶只能反射绿光,那么它看起来就是黑色的。
光在透明或者半透明的介质中传播时,属于透射。在这个过程中,光与媒介物的粒子发生碰撞,光的传播路径会发生改变。如果介质是均匀的,则会发生折射;如果介质不均匀,则会发生散射。从微观角度来看,散射可以看做是光被无数微粒反射到四面八方。
上图展示了光在散射过程中的传播路径。
透明与不透明是相对的。当光穿过的介质很薄时,只有一小部分光会被吸收,一些不透明的物体也会变得透明。比如,在手电筒照射下,一本书是不透明的,而书中的一页纸却是透明的。对于那些透明的物体,它们的颜色则由其所能透过的色光决定。
天空和云的颜色是如何形成的?
在白天,人能够看见这个世界,是因为存在阳光。太空空荡荡的,没有什么可以反光的物体,因此看上去一片黑暗,只能看见一些发光或者反光的天体。
阳光照射到地球表面,使我们感受到温暖,促进万物生长。阳光在到达地面之前,会先穿过大气层和云层。