光之暗面「上」看不见的绚烂世界

《圣经》的开篇,说了这样一段话:

1  起初神创造天地 。

1:2  地是空虚混沌。渊面黑暗。神的灵运行在水面上。

1:3  神说,要有光,就有了光。

于是,就有了瑰丽的晚霞朝阳,怒放在青绿草地间的各色野花,铺满苍蓝海面的金色波光……

几千年前,古人眼中的这些壮丽奇景,和我们看到的没什么不同,不过我们如今能“看”到的,远超古人想象。

光是一切视觉行为的根本,作为拥有正常视觉的灵长类,你对光了解多少呢?

你也许会想到太阳、火焰、熔岩、电灯、闪电等常见发光体,但你不一定知道,这些光不过是人能看到的,还有更多的光,以看不见的形式存在着。

光属于电磁波

电磁波有很一小段波长范围,能够被肉眼感受到,约从380nm到770nm,这个波段内的电磁波,就是可见光。

可见光可分6个不同的波段,按波长从短到长排列,依次是紫、蓝、绿、黄、橙、红。不过,我们看到的颜色,并非你想的那样简单。

比如一朵黄色郁金香,其实是吸收了可见光里,除黄色外的其它电磁波,同时将黄色电磁波反射出去,最后被眼底的视网膜吸收,你才能看到这朵黄色的花。

所以,人能看到颜色,首先需要有可见光,然后有反射光的物体。如果可见光直接照射眼睛,感受到的不会是五颜六色,而是一束白光。

关于电磁波谱

围绕原子核运动的电子,受外界能量影响后,会冲上高能轨道,同时吸收大量能量。但电子喜欢待在低层轨道运动,所以到达高能轨道后,会像瞬移一样跃迁回低层轨道,并释放出多余能量,射出光子。

光子是电磁波的基本组成,你可以想象为一颗颗小球,无数小球以连续的方式运行就会形成波动,这就是波粒二象性。

光子的能量和电磁辐射频率成正比,能量=普朗克常量×频率,因此频率越快,能量越高(不用深究普朗克常量,你可以假定它数值为1)。

不同振动频率的电磁波,波动时会表现出不同的波长,波长=光速÷频率,因此频率越快,波长越短。

最后可以理解为:电磁波波长越短,能量越高,振动频率越快。

弄清了这个原理,再看下面的电磁波谱图,就很好理解了。波长很短的γ射线,波长小于原子核的直径,而波长最长的无线电波,波长可达1万米。

伽马射线(γ粒子流)

电磁波在真空中的速度为光速,伽马射线携带的能量相当高,一道伽马射线暴就能完全摧毁地球。

电磁波波长越短,穿透性就越强。伽马射线波长很短,具有极高穿透性,照射人体时,能瞬间破坏细胞组织。辐射剂量达到一定程度,即可致人死亡。

医学上利用伽马射线的强穿透性,研制出伽马刀设备,将能量在人体内精准定向聚焦,可以透过表皮骨骼,直接摧毁病变组织,不造成额外损伤。

关于电磁波谱更多有趣的部分,将在《光之暗面「下」》中继续介绍。

本文为阿力云「设计×万物」的开篇,目的在于用浅显易懂的方式,简要介绍视觉设计所涉及的知识,适合入门阅读。有不严谨之处,请勿较真。

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