(1)《流星·蝴蝶·颜色》~向古龙致敬

流星的光芒虽短促,但天上还有什么星能比它更灿烂,辉煌!

当流星出现的时候,就算是永恒不变的星座,也夺不去它的光芒。

蝴蝶的生命是脆弱的,甚至比最鲜艳的花还脆弱。

可是它永远是活在春天里。

它美丽,它自由,它飞翔。

它的生命虽短促却芬芳。

只有,才比较接近永恒。

一个剑客的光芒与生命,往往就在他手里握着的剑上。

但剑若也有情,它的光芒是否也就会变得和流星一样短促。

古龙《流星·蝴蝶·剑》

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流星与蝴蝶

在《颜色-不是你想象的那样》系列文章中介绍过,我们人眼所看到的颜色主要有两种:光源色和表面色。

  • 光源色light source color :来自发光体色,光源能量分布决定光源色。光谱能量分布(spectral power distribution ,SPD)表示在可见光的光谱波长中(380nm~780nm)不同发光体发出的光,在每个单位波长的功率是不一样的,不同的光谱能量分布决定着发光体有不同的颜色。

  • 表面色surface color:非自发光的物体色。物体本身不发光,但能看到物体的颜色是因为对来自于发光体的光的反射吸收。产生表面色的三要素:光源,物体和观察者。《颜色-不是你想象的那样》系列文章主要介绍光源,物体和观察者这三要素的概念。

古龙小说《流星·蝴蝶·剑》的流星的光芒可以理解为光源色,而蝴蝶鲜艳的颜色就是表面色。

关于蝴蝶的颜色,很多人都知道它的翅膀的颜色比较特别,能推广了解到它的神秘,这就要归功于2015年安徽高考作文题目:蝴蝶翅膀颜色。

 

阅读下面的材料,根据要求写一篇不少于800字的文章。

  为了丰富中小学生的课余生活,让同学们领略科技的魅力,过一把尖端科技的瘾,中科院某研究所推出了公众开放日系列科普活动。活动期间,科研人员特地设计了一个有趣的实验,让同学们亲手操作扫描式电子显微镜,观察蝴蝶的翅膀。

  通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,同学们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。

  原来,蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩....

  要求自选角度,确定立意,明确文体(诗歌除外),自拟标题;不要脱离材料内容及含意的范围作文;不要套作,不得抄袭,不得透露个人相关信息;书写规范,正确使用标点符号

这篇高考作文,让我们感到惊讶的是,原来蝴蝶翅膀本来是没有颜色的啊!!!

可是,我现在告诉你,就算你拿来所有的颜料,无论多鲜艳,多绚丽,放到显微镜下观看都是没有颜色的!!!先不说这些显微镜能不能看到颜色,就算看到颜色,只要到纳米级,也只能看到这些分子晶体结构而已,是没有颜色的。

这就需要我们理解什么是颜色,为什么我们能看到颜色。

2
什么是颜色

《颜色-不是你想象的那样》系列文章有详细介绍,简单来说,无论是光源发出来的可见光,还是物体通过吸收反射出来的可见光,到达人眼视网膜上,都是通过视网膜上的感光细胞对这些光的响应产生的电信号传递到大脑视皮层中,来让我们感知颜色。所以颜色是一种对客观事实(不同波长的光)的主观响应。

下图显示人眼对不同可见光波长的颜色感受。

所以从本源来说:

  • 对于光源色,光源的光源能量分布决定我们看到的光源色;

  • 对于表面色,略微复杂点,由于物体特殊微观结构和分子化学键的不同,对不同光的吸收反射就不同,我们看到物体的表面色是被物体反射出来的光的颜色感觉。

所以从颜色的成因来说,表面色可以细分为化学色和物理色

  • 化学色(色素色):由于物质分子特俗化学键中电子的跃迁对特定波长光的吸收产生的颜色。

  • 物理色(结构色):由于物质分子的特殊结构使光波发生折射、漫反射、衍射或干涉而产生的各种颜色。

也就是说,物体的颜色,即表面色,根源都是物体的特殊微观结构和分子化学键。所以未来更新的《颜色-源来如此》系列文章,将详细介绍特殊微观结构和分子化学键对表面色的决定性问题,“源”也就是化学色和物理色的成因问题。

3
蝴蝶的颜色

我们回过头来说说蝴蝶翅膀颜色的问题。它的颜色既有化学色的影响,也有物理色的影响。

麻省理工学院的一些物理学家表示,蝴蝶翅膀上的物质,类似石墨烯的结构,下图是石墨烯的分子构造模型图。

石墨烯的分子构造模型图

https://johncarlosbaez.wordpress.com/2015/08/11/the-physics-of-butterfly-wings/

但是在石墨烯上的电子只能在二维维度(2D平面)上运动,但在蝴蝶翅膀的这些结构内部,电子可以在三维维度(3D立体)上运动。这些结构模型如下图,这个模型称为“gyroid”(螺旋体)。光在这种物质上来回衍射出不同的波长的光,从而显示出不同的颜色。

gyroid”(螺旋体)

https://johncarlosbaez.wordpress.com/2015/08/11/the-physics-of-butterfly-wings/

而蝴蝶翅膀鳞片上颜色,一部分是由于“gyroid”(螺旋体)的排列形成的结构产生的物理色,另一部分由于化学色素产生的化学色的结果。显微镜下我们看到的翅膀鳞片结构如下:

显微镜下我们看到的翅膀鳞片结构

https://johncarlosbaez.wordpress.com/2015/08/11/the-physics-of-butterfly-wings/

(也就是那篇高考作为题目所说的那样:通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,同学们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。)

4
着色剂的颜色

此外,公众号之前分享的《曾经最昂贵的颜料!》中介绍了群青蓝的颜色由两种因素确定:

  • 一定结构的结晶格子;

  • 钠原子Na+ 和硫原子 S3- 之间一定的结合关系( S3-发色团),若钠原子和硫原子置换出去,就没有价值了。

通过前面的介绍,我们就可以了解到:

“一定结构的结晶格子”说的就是物理色;

“ S3-发色团”说的就是化学色。

【在公众号“领略色彩之雅”中回复“群青”查看全文】

之前也分享过《简述尼龙用着色剂》,里面提到着色剂分为两大类:颜料和染料,其中颜料分为无机颜料和有机颜料。

群青蓝属于无机颜料。

【在公众号“领略色彩之雅”中回复“着色剂”查看全文】

颜料与染料的区别在于:染料可溶于介质中,而使被染物品全部染色;而颜料不溶于介质中,颜料通过分散到物体内部来使物品着色。

  • 由于染料溶解在被染色物体或介质中让物体染色,溶解了的染料已经没有晶体结构了,所以染料的晶体结构对颜色影响不大,染料的颜色只取决于其分子结构,也就是化学色

  • 由于颜料通过分散到物体内部来使物体着色,所以颜料还是保留着其晶体结构,所以颜料的颜色决定于颜料的晶体结构和分子结构,也就是取决于化学色和物理色。

5
结语
  • 我们人眼所看到的颜色主要有两种:光源色和表面色。

  • 从颜色的成因来说,表面色可以细分为化学色和物理色。

  • 蝴蝶翅膀颜色既有化学色的影响,也有物理色的影响。

  • 着色剂分为两大类:颜料和染料,其中颜料分为无机颜料和有机颜料。

  • 染料的颜色只取决于其分子结构,也就是化学色;颜料的颜色决定于颜料的晶体结构和分子结构,也就是取决于化学色和物理色。

《颜色-源来如此》系列文章将要介绍的就是这些化学色和物理色的成因问题,敬请期待。

别光看,

赶紧长按关注呀!


再说一句

《颜色-不是你想象的那样》系列已经完结。

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