物理好图 洛仑兹电子论 色散关系 视网膜由杆状细胞和圆锥细胞组成，且分布不均。视网膜中心有一凹斑，称为黄斑，此处全是圆锥细胞，离

来源: marketreflections 于 2011-02-17 10:38:20 [] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 阅读数 : (19883 bytes)

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5589f8c201000anz.html

 

sina feb17, 2011: testing stop loss of different segments of longs since feb 3  breakout

科普连载之十二：颜色之谜

(2007-08-27 22:52:38)
转载
标签：

知识/探索

科学

文化

 分类： 科技知识
    牛顿用三棱镜把太阳光分成了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这七条光带，应该是人们对光的认识的最早的突破。后来的实验表明，可见光是庞大的电磁波谱中极为狭小的一段（400nm到760nm）。实际上，波长最长的红光与波长最短的紫光在人的感觉上又连接起来了，这就是通常所说的“红得发紫”。而且各种颜色间没有明显的界限，是连续变化的。研究表明，任何一种颜色都可以由三种颜色的光合称，这就是三原色理论。通常将光的三原色选择为红、绿、蓝三色，原因是它们差不多等量混合得到的是白光，而且合成其它常见颜色时，其系数在绝大多数情况下都是正值。理论上可以选择任意三种颜色作为原色。
 
    色视觉与人眼的结构密切相关，可见光通过眼角膜进入眼睛后，经晶状体折射后在视网膜上成像。视网膜由杆状细胞和圆锥细胞组成，且分布不均。视网膜中心有一凹斑，称为黄斑，此处全是圆锥细胞，离黄斑越远，圆锥细胞比例越小。杆状细胞主要用来感光，其灵敏度约是圆锥细胞的500倍，而圆锥细胞主要产生色视觉，观察物体的颜色主要靠黄斑和其附近的圆锥细胞。有一种色视觉理论认为，圆锥细胞有三种类型，每种类型含一种色素，分别对应三种原色，对光进行选择吸收，通过神经将信息送到大脑，大脑将这些信息综合处理，得出对颜色的判断。据统计，约有5%的男性与0.8%的女性是各种不同程度的“色盲”（如红绿色盲、全色盲），他们很可能是缺少相应的一种或几种色素。
 
    当然，仅有人眼和大脑的精致结构还不够，还要有外界刺激，也就是要考虑为什么不同的物体会有不同的颜色。这就需要光与原子相互作用的模型。绝大多数物体本身并不发光，它呈现的颜色是由投射到它上面的外来光被反射、透射、散射、吸收的结果。从量子观点看，散射是光子先被吸收，后被发射的两步过程。但是由于量子力学数学结构比较复杂，而且更关键的是对于一般的现象，经典的电磁理论，也就是洛仑兹的电子论就可以给出很好的近似。电子论认为，原子中的电子在外加电磁场的驱动下做受迫振动，当光的频率与原子固有频率接近时，就会产生共振现象，这就是共振吸收。显然，共振吸收频率与物质结构与组成有关。也就是说，不同的物质会对外来光的频率有选择的吸收，这样，共振吸收改变了散射光的频率组成，吸收较少的光就可以更多的进入人眼，从而产生色视觉。
 
     再来考虑一个问题：为什么很多物体如石头、金属等都不透明，而有些如钻石、玻璃等物质是透明的？这也可以由洛仑兹电子论解释。电磁波谱中不同频率的电磁波没有本质的区别，计算表明，任何物体在电磁波谱中都有透明区，只不过玻璃等的透明区恰好落在可见光区罢了。对于绝缘体或半导体，有两个透明区：电磁波谱的低频区和高频区。玻璃对红外线是不透明的（塑料或玻璃大棚的温室效应原理），而橡皮在红外线下却是透明的，而在可见光区不透明。对于导体一般只有一个透明区：高频区。比如在X射线的照射下，金属通常都是透明的（X射线探伤原理）。这些性质除了取决于外加入射光的性质（频率、组成）外，只取决于介质自身的性质：折射率、消光系数和电导率（对于铁磁体一般还要考虑磁导率）。
 
        1871年，英国科学家瑞利从经典电动力学证明，振荡偶极子散射电磁波的辐射强度与入射光的频率四次方成正比。蓝紫光频率约是红光的两倍，散射强度就是红光的16倍左右。瑞利据此解释了天空为什么是蓝色的这个问题。而海水为何是蓝色的这个问题是由印度的拉曼解决的，它并不是从前认为的天空的反射色，而是水分子固有电偶极距在红外线作用下极易振动，这一振动一直延伸到可见光的红橙光区，因此对红橙光也有一定的吸收，每 15m深的水就使红光衰减1/4，因此海水也显蓝色。瑞利和拉曼均获得了诺贝尔奖。 
  
     色光是越拼越白的，但为什么颜料却越涂越黑呢？颜料的三原色等量混合为什么得到的是黑色呢？这个问题还是作为思考题留给读者吧。
 
         100多年前的那场量子革命至今令人神往不已，因为那是属于年轻人的充满挑战的时代。它将我们从宏观世界带进了精彩的微观领域。那么我们又是如何一步步走进微观世界的呢？那么请记住19世纪末的三个年头：1895年、1896年、1897年。这三年的三个大发现揭开了微观世界的序幕，可以说，这是近代物理的真正源头……  
请您先登陆，再发跟帖！