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363期

【有情天地】

奼紫嫣紅開遍 色彩的秘密

原來奼紫嫣紅開遍, 似這般都付與斷井頹垣。

良辰美景奈何天,賞心樂事誰家院!

     -明‧湯顯祖《牡丹亭‧第十齣‧驚夢》(節錄)

這段詩句是崑曲《牡丹亭》中最為膾炙人口的戲詞,描述女主角杜麗娘看到自家庭園裡百花盛開,卻伴著破敗的斷井頹垣,不禁感嘆良辰美景無人欣賞,如此愉悅的樂事卻不知在誰家院裡上演,在吟詠之間傳達出她對於幸福的想像與渴望。整段文辭典雅、浪漫,又不失莊重,盡顯大家閨秀的風範,於是傳唱至今四百多年,仍然弦歌不輟,可稱得上是整齣劇作的精華所在。

 

「奼紫嫣紅」形容花朵開得鮮豔嬌美、五彩繽紛,千百種顏色齊聚一堂,令人目不暇給。生活中有萬般耀眼的色彩點綴其間,創造出各式各樣光華璀璨旳景象,相信這是大千世界裡最為神奇的一件事。

 

不過,或許有些人會發出大哉問:究竟顏色是如何出現的?其實顏色是一種能量,不同的顏色就是不同波長的電磁波。

 

在宇宙中,凡是溫度高於「絕對零度」(攝氏零下二百七十三點一六度)的物體都會釋放能量,這些能量以「波」的形式向外發射,在真空中以光速傳播,此即為電磁波。電磁波隨著本身波長與頻率的差異,而呈現出不同的特質,在特定波長及頻率範圍內的電磁波可以被動物眼睛所察覺,於是能被看見的電磁波,便化身成萬紫千紅的各種色彩,造就了這個綺麗世界。

 

不同動物所能感知的電磁波範圍不盡相同。以人類的眼睛來說,通常可以看到波長約在七百八十奈米至三百八十奈米之間、頻率約在三百八十兆赫至七百九十兆赫之間的電磁波,即是彩虹中的紅光到紫光,這也是物理學上所定義的「可見光」。而波長、頻率在此範圍之外的電磁波,如:無線電波、微波、紅外線、紫外線、X光、伽瑪射線等,人眼則無法感知。

 

現代人對於可見光的相關知識,不得不歸功於英國科學家艾薩克‧牛頓(Isaac Newton)。西元一六六六年,牛頓用三稜鏡觀察陽光,發現一束陽光若以特定角度射入三稜鏡,部分會反射,另一部分則穿透玻璃,並呈現出不同的色帶。在歷經不斷的試驗與研究後,他於一六七一年提出了「光譜」的概念,將光分成七種顏色,即紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫,並依照古希臘哲學家的想法,將這七種顏色與音符、太陽系行星、一週天數相連結。

 

牛頓在進一步研究中,發現三稜鏡可以將白光發散為彩色光譜,若再用透鏡和第二個三稜鏡又可將彩色光譜重組為白光。同時他還分離出單色的光束,並將其照射到不同物體上,發現色光不會改變原本的特質。於是牛頓得出結論,不管是反射、散射或發射,色光都會保持同樣的顏色,因此人眼所看到的顏色是物體與特定有色光相合的結果,而不是物體自身所產生的顏色。

 

雖然後世對於光與色彩的研究,比起牛頓有了更為深入的瞭解,但他所奠定的基礎確實功不可沒。如今已知在人類可見光之外,還有其他動物能見到的電磁波;而光譜本身也是連續性的,每一種所謂的色光,它的波長和頻率只有區間,而無絕對的數值。因此不同種的動物,乃至不同的人,對於光的敏感度和辨識度都不一樣。舉例來說,某些人就很難區隔藍、靛、紫三色。這似乎可以說明,為何每個人對於花花世界的樣貌,各有不同感受的原因了。

色彩一二事
  1. 用來表示電磁波波長的長度單位是「奈米」(nanometer、符號nm),為一公尺的十億分之一(1nm=10-9m)。現代對許多微觀物體的尺度都是以奈米為衡量單位,例如:病毒、半導體等。
     
  2. 用來代表電磁波波動頻率的單位是「赫茲」(hertz、符號Hz),也簡稱為「赫」,表示一秒之中的週期性次數(即1Hz=1/s)。由於電磁波在一秒之中出現的波動次數非常高,因此通常以「兆赫」(即1THz=1012Hz)來描述。

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