张朝阳：太阳光谱里真的没有“紫”吗？

最近，张朝阳在他的物理课上提到了一个说法：

“太阳光谱里并不存在紫色，人眼看到紫色要对光谱重新叠加。”

是不是有一种，怎么好像每个字都认识，但连到一起就看不明白了的感觉……

其实是因为，在这句话里，前后的“紫”并不是同一种“紫”。

就像我们在课本上学过的两种三原色——“色光三原色”和“色彩三原色”，虽然它们都叫“三原色”，但一个是从光学角度出发，一个是从色彩角度出发。

色光三原色，指红、绿、蓝。这三种颜色的光通过一定比例混合、叠加在一起，可以获得几乎所有颜色的光。 图片来源：Wikipedia

色彩三原色，指品红、黄、青。它们通过一定比例混合、叠加，可以获得绘画中几乎所有的颜色，除了白色。图片来源：Wikipedia

“太阳光谱里的‘紫’”和“人眼看到的‘紫’”，也是如此，一个是光学角度，一个是色彩角度。

看到这儿，你是不是产生了新的迷惑：

如果太阳光谱里没有“紫色”，那我们看到的彩虹里“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”的“紫”，又是什么？

让我们仔细了解一下吧。

01

太阳光里真的没有“紫”吗？

这个说法其实并不准确。太阳光谱里还是存在“紫”的，只不过并不是我们日常理解的“紫色茄子”、“紫色葡萄”中的“紫”。

当从光学角度表示太阳光谱里的“紫”时，它在英语中有一个专有名词，叫做“Violet”，代表的是光学上纯粹的“紫”——即波长在380纳米-450纳米这一区间的光。

在中文中，这个单词被翻译成“蓝紫色”，也被很多人简单地译为“紫色”。但这里的“蓝紫色”或“紫色”，与生活中看到的、提到的“紫色”并不是一个概念。

彩虹、用三棱镜分解太阳光得出的可见光带，其中都包含这种纯粹的紫色（Violet）。只不过它在非常边缘的地方，所占的比例也实在是太少了，让我们很难分辨出来。

如果我们用光谱仪对太阳光进行分解，可以看到一些紫色的光。下图中最下方那一小行紫色的色带（不同的设备看上去颜色可能有区别）：

太阳的可见光光谱图（波长范围为400纳米-700纳米）。图片来源：NSO

要是你觉得上面这张图片不够清晰，可以再看看下面这张连续光谱图，其中“V”所代表的区域，就是“Violet”这种“紫色”的色光。

你会发现波长越靠近380纳米颜色就会越“黑”，这并不是因为它就是“黑色”的，而是因为眼睛无法看到波长比400纳米更短的光（紫外光），所以我们的感受到的就是黑色。此外，眼睛对颜色的判断其实还受明暗影响。

连续光谱图。图片来源：Wikipedia

我们可以从“V”这一小段光谱中提取出几个还能分辨得出的颜色。下面这些，就是大脑感受到的光学意义上的“紫色（Violet）”：

图片来自作者

了解了光学意义上的紫色（Violet），接下来就说说生活中看到的“五彩斑斓”的“紫”又是怎么回事。

02

生活中的“紫色”是什么？

它是怎么被看到的？

从美术的角度出发，由不同比例红色和蓝色颜料混合而成的颜色，也被称为“紫色”。这种“紫色”在英语里也有一个专有的词：Purple，它正是我们平常见到的很多物体的“紫色”。

想感受这种“紫色”，最直观的方式就是买一盒水彩颜料，将红色和蓝色以一定比例混合在一起：

紫色的一种，实际上紫色还有很多种，并不是单一的。和上面光学中的“紫（Violet）区别很大。图片来自作者

把红色光和蓝色光叠加在一起，也能得到“紫色”。但这里的“紫色光”和前面提到的“光学中的紫（Violet）”区别在于——“Violet”是单色光，我们通过叠加得到的“紫色光”是混合色光。

手机屏幕就是这种“混合色光”最直观的应用。

如果你将手机屏幕放大，就会发现屏幕里其实只有三种颜色的发光单元：红、绿、蓝（也就是色光三原色）。这三种发光单元通过明暗调节，可以让手机屏幕呈现出各种颜色。比如紫色光，就是红色和蓝色两个发光单元亮起后展现出来的颜色。

如果你点开这张图片，将它放大，你会发现里面只有“红、绿、蓝”三种发光单元。图库版权图片，不授权转载

上面手机屏幕中的“紫”，我们又是如何感知的呢？

当屏幕上出现色彩的时候，视网膜上的三种视锥细胞——对黄绿光敏感的视锥细胞L，对绿光最为敏感的视锥细胞M和对蓝紫光最为敏感的视锥细胞S就会被刺激到，同时发出信号给大脑，大脑会告诉我们，我们看到的颜色是什么。

如果看到的是“紫色”，那么它被“看到”的流程其实是：

屏幕上红色和蓝色的发光单元亮起，两种发光单元分别刺激视锥细胞L和视锥细胞S，这两种视锥细胞被同时刺激到的时候，大脑收到信号——“紫色”。

因此，我们所“看”到的颜色，其实是人眼和大脑对光的重新叠加。

现在再看张朝阳“太阳光谱里并不存在紫色，人眼看到紫色要对光谱重新叠加”这句话，是不是就不那么难理解了？

后半句话毋庸置疑，我们所感受到的 “紫色”，确实是人眼和大脑对光的重新叠加。前半句话则有一点问题，即太阳光谱还是存在“紫色”的，只不过并不是“紫色（Purple）”，而是“紫色（Violet）”……

作者｜崔瀛昊

审核｜刘 茜 北京天文馆研究员

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