有一個(gè)同學(xué)向我提問:世界上有黑色的光嗎?這是一個(gè)比較中二魔幻的問題峭跳,但也是個(gè)好問題膘婶,我們來聊聊這個(gè)問題吧!
黑與白其實(shí)不是顏色
在我還小的時(shí)候蛀醉,聽說三原色光按一定比例調(diào)和就會變成白色的光悬襟,后來又知道原來物體會表現(xiàn)出顏色是因?yàn)槲樟顺ゴ祟伾獾墓猓ū热缛~子是綠色的是因?yàn)槿~綠素會大量吸收紅黃光與藍(lán)紫光,只有綠色不吸收)拯刁,于是我就想——所有的顏料加在一起是不是就是黑色呢脊岳?
我還真這么做了,結(jié)果卻讓人很失望——七種水彩混合后的顏色不是黑垛玻,而是灰逸绎,而且是一種泛著赭紅色的灰。
所以我一起很奇怪夭谤,黑到底是什么顏色棺牧,它既不是所有光的集合,也不是所有顏色的集合嗎朗儒?
長大后我才知道颊乘,原來黑不是顏色,它甚至不是一個(gè)獨(dú)立的量醉锄。正如物理給我們揭示了熱的本質(zhì)分子運(yùn)動后乏悄,我們就明白了原來冷不是一種物質(zhì),而僅僅是“不熱”恳不。同樣檩小,黑也不是一種顏色,它其實(shí)就是“不白”烟勋。
是的规求,黑僅僅是亮度坐標(biāo)的兩極之一筐付,黑與白分別代表了光的照度非常低,幾乎沒有光阻肿。它們是獨(dú)立與顏色之外的單獨(dú)參數(shù)瓦戚,可以用乘法直接將它與別的顏色相乘,這樣我們就會看到“鮮亮的紅色”與“黯淡的紅色”這兩種不同的色彩了丛塌。
比如說以計(jì)算機(jī)中常見的RGB色彩空間為例较解,我們的電腦顯示器用的就是這種標(biāo)準(zhǔn),紅赴邻、綠印衔、藍(lán)三元色被模擬為0~255不同強(qiáng)度的光,三種強(qiáng)弱的光混合就可以產(chǎn)生很多顏色姥敛,通過這樣的數(shù)值定義当编,理論上顯示器可以表現(xiàn)出256*256*256=16777216種不同的顏色,也就是我們常說的1600萬色徒溪。
在這種顏色空間中,如果三種顏色的數(shù)值都相等就表現(xiàn)為顏色相互抵消只存在亮度金顿,那么數(shù)值為(255.255.255)的就是純粹的白色臊泌,那么顯而易見(0.0.0)就是黑色。
也就是說揍拆,黑的本質(zhì)是“沒有光”渠概。既然說是沒有光,那么也就與黑色的光概念相矛盾了嫂拴。
看不見的光
不過從某些意義上來說播揪,我們也可以認(rèn)為世界上也存在黑色的光。
眾所周知筒狠,光是一種電磁波猪狈,而且是電磁波中相當(dāng)窄的一個(gè)區(qū)間,我們一般把從紅到紫之間的光稱為“可見光”辩恼,也就是說存在很多不可見的光雇庙,也就是紅光之外的紅外線和紫光之外的紫外線。
當(dāng)我將一個(gè)屋子的燈關(guān)掉灶伊,一片漆黑疆前,是不是就沒有光了呢?其實(shí)并非如此聘萨,整個(gè)房間都充滿著紅外線竹椒,只要有溫度的物體都會釋放紅外線。而每個(gè)物體釋放出的紅外線也在無時(shí)無刻被其它物體吸收著米辐,它們形成了一種動態(tài)平衡胸完。
所以书释,如果說黑色的光是指“有一種光就在眼前,但是眼睛看不見”的話舶吗,紅外線就是完美滿足這一條件的光征冷。
抵消的光
不過呢,我估計(jì)提這個(gè)問題的同學(xué)并不是想表達(dá)“是否存在看不同的光”誓琼,他想說的可能是“有沒有一種可以射出來將其它光吸收的光”检激,能發(fā)出這樣光的手電筒,照哪哪兒黑腹侣。
想要做出這樣一種手電筒估計(jì)只能去找哆啦A夢了叔收,因?yàn)楣獾谋举|(zhì)是一種能量的傳播形式,并不存在扣除能量的某種傳播傲隶〗嚷桑可能有的朋友會問:不是存在負(fù)能量嗎?其實(shí)并沒有負(fù)能量這種東西跺株,物理界存在暗物質(zhì)复濒、暗能量、反物質(zhì)乒省,但是并沒有能量巧颈,正物質(zhì)與反物質(zhì)相遇釋放出的就是能量,也就是光袖扛,可以說光是一種與宇宙本質(zhì)有密切相關(guān)的物理現(xiàn)象砸泛。
不過有一個(gè)好消息,黑色的光雖然不存在蛆封,但是有一種方法可以將一束光相消唇礁,如果有什么方法可以把每一束光都消除,哆啦A夢的道具也不是絕對做不出來惨篱。
這種操作的要求十分苛刻盏筐,首先我們我們需要兩束顏色一模一樣的光,不能有一點(diǎn)差別砸讳,然后我們將兩束光相向射出机断,再調(diào)節(jié)它們的距離,這是一個(gè)非常非常精確的微調(diào)绣夺,在幾百納米級的尺度上找到一個(gè)合適的相對距離吏奸,兩束光就會消失。
這是因?yàn)楣馐且环N電磁波陶耍,也就是電場與磁場的相互交變奋蔚,那么當(dāng)光的相位差滿足180°時(shí),電場與磁場中的一個(gè)就可以相互抵消,剩下的就只有原來兩倍的泊碑、強(qiáng)弱不斷變化的孤獨(dú)磁場或電場坤按,這樣光的形式就被瓦解了,這被稱為“干涉相消”馒过。
用這種原理制作出的儀器被稱為“干涉移”臭脓,大名鼎鼎探測出引力波的LIGO天文臺應(yīng)用的就是這種原理。
我是酋知魚腹忽,一個(gè)有點(diǎn)東西的科學(xué)作者来累,歡迎關(guān)注!