有些顏色的光是否不可能存在?我們是不是可以製造任何顏色的光?

2020-12-03 天文在線

本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽。

《物理學家》:如此我們可以從物理而不是詩歌的角度來談論這件事,在這篇文章中,「顏色」的真實含義是「頻率」。光的頻率比光的顏色這種說法更客觀,而且頻率還包括那些我們看不到的光(如紫外線)。

當你將氣體置於管中,通上電,光便出現了。從電動力的角度來看,這大體上就是把原子們狠狠揍了一頓,讓其像鈴鐺一樣(發出光而不是聲音)。獨特的原子們就好像形狀簡單的鈴鐺,它們發出的「調子」(或吸收的)十分特別。原子們發出的光的色彩,即它們的「光譜」會因元素的不同而相異。這一點極其重要,因為我們能夠通過辨別物體發出的光而立即得知該物質的成分。

當你在圍繞原子的電子周圍撞擊這些原子

原子們在被給予能量時(好像霓虹燈那樣)它們會發出有著特別頻率的光。我們恰好肉眼可見的有來自汞,鋰,鎘,鍶,鈣,鈉發出的光,還有許多光是人類無法看見的。

有些顏色落在所有元素光譜線的間隙中(從技術上來說,幾乎所有顏色都是這樣)。因此,如果你認為有些顏色從未在自然界現身,這種想法完全可以被理解。幸運的是,有許多影響可以移動這些光,使其變得模糊,甚至將其分裂。

頂部:當一個光源向你移動或離你越來越遠時,它的光譜範圍會向上或向下移動。

中部:在炙熱的氣體中,原子們在隨意移動,因此無論都卜勒頻移向上或向下改變光線方向,這些改變都是隨機的。這樣光譜線的範圍就會變得更廣。

底部:如果有一個磁力強大的磁性物體,那麼你可以使某些能級變高或變低。這樣的結果是,那些正常情況下有著同樣能極差(和顏色)的轉化被分離了。

頂部:當一個光源向你移動或離你越來越遠時,它的光譜範圍會向上或向下移動。

中部:在炙熱的氣體中,原子們在隨意移動,因此無論都卜勒頻移向上或向下改變光線方向,這些改變都是隨機的。這使得光譜線的範圍就會變得更廣。底部:如果有一個磁力強大的磁性物體,那麼你可以改變有些電子的能級,結果,在正常情況下能創造出同樣顏色的轉化被分離了。

因此,想要創造出任何一種顏色,你可以先選幾個不同的顏色,然後將光源靠近或遠離觀察者,都卜勒頻移就會幫你改變顏色,找到想要的那一種。這就有點像在鋼琴上先彈幾個音,然後開車帶著琴到處跑,這樣就可以得到所有中間的音符了。

這個方法能有效的得到任何一個音

這也是一個可以彈到比高音C更高的C音有效途徑

你也可以選擇一個非原子的光源,比如某些因炙熱的東西,然後用單色儀選出你想要的顏色(其他的顏色都被篩掉了),但是,就像一個幾乎要丟掉所有東西的過程一樣,這樣做的效率非常低。

單色儀產生的光

單色儀產生的光只有一種顏色(有人可能會說是「單色」光)那些顏色不合適的光都被拋棄了。

因此,你說你想創造出一種顏色非常獨特的光,並儘可能的減少「被浪費的光」。好吧,使用雷射器開頭是個好辦法。由於量子造成的某種花哨把戲,雷射光束中的光子都成了互相剋隆的產品;在任何一種雷射設備內,正確種類的光子會激發出其他相同光子。很快,你的雷射設備內就會像冒泡一樣連續出現的相同的光子,而其他不同的則比較少。這些光子都是同樣的顏色。

雷射器:不會有很多種顏色

雷射束:顏色不多。

其實只有很小一部分原子譜線適合雷射器。在微波和X射線之間的任何頻度都可能產生雷射,但是這項技術效率低下。你可以使用都卜勒效應改變你的雷射器發出的顏色,但是想要產生任何重要的變化,你得讓它以接近光速的速度運行。

如果你想有效的創造出任意特殊顏色的光,只需要將雷射器打包放進一艘星際飛船。所以,沒必要那麼挑剔。

藍色光

製造綠色光的有效方法。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.askamathematician-sissimine

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