色光的三原色混合在一起会变成 三原色光按不同比例混合可以产生各种色光吗

题:【常见题】红、▲、蓝光称为光的三原色,将这三种色光按不同比例混合,能产生任何一种其他颜色的光。

答案:绿。

在多种版本的初中物理教科书中对色光的混合时表述为:“人们发现,把红、绿、蓝三种色光按照不同的比例混合后,可以产生各种颜色的光,因此把红、绿、蓝叫做色光的三原色”。将这三种色光按不同比例混合,真的是能产生任何一种其他颜色的光吗?

色光的三原色混合在一起会变成 三原色光按不同比例混合可以产生各种色光吗(1)

光是一种电磁波,通常意义上的光是指可见光,即能引起人的视觉的电磁波。可见光的频率在3.9×1014~7.7×1014Hz之间,相应地在真空中的波长在760~ 390nm之间。正常眼睛对不同频率的光,会产生不同的颜色视觉,称为色觉。各色光的频率和波长如表 1所示。例如:频率为480~405×1012Hz的光波进入我们的眼睛时,色觉为红色;频率为600~530×1012Hz的光波的光进入我们的眼睛时,色觉为绿色。

色光的三原色混合在一起会变成 三原色光按不同比例混合可以产生各种色光吗(2)

由于颜色是随着光波的频率连续变化的,上述各种颜色的分界线具有人为约定的性质,从红到紫七种色光都是各自具有一定频率范围的电磁波,从这个意义上说,红、绿、蓝、三种色光与其他色光相比,并无本质的区别。“将光的三基色通过各种不同的组合,可以获得各种不同的色光”的真正含义是什么?难道两种不同波长的光混合后能变成另一种频率(或波长)的光?这是显然是不可能的。

那为什么红光和绿光按照一定的比例组合后我们看到的是黄光呢?这就要从色觉上来讨论了:人的眼睛视网膜上有三种视锥细胞,它们分别对红光、绿光和蓝光敏感,这是色觉的基础。人眼对于频率为480~405×1012Hz的光,感觉为红色;对于频率为600~530×1012Hz的光感觉为绿色,若把红光与绿光按一定的比例混合叠加,眼睛视网膜将如同看到黄光的感觉,分不清 “单色 ”的黄光与红光 、绿光混合而成的“黄 ”光。因此,我们看到的黄光是我们眼睛的感觉,其实还是红光与绿光 ,只是我们的眼睛把它“误认为”是黄光,而不是频率为480~405×1012Hz的光与600~530×1012Hz的光混合成了630~510×1012Hz的光。

人眼睛的色觉不能分辨色光的真伪,即不能分辨是单色光还是几种色光的混合光,因此我们只能利用三棱镜或用三棱镜制成的分光镜将色光色散后才能分辨其真伪。例如我们可以用此办法来检验黄光究竟是单色光还是混合光:让一束黄光经过三棱镜, 如果依然是黄光,则为单色光;如果分解成红光和绿光,则为混合光。

通常我们说不透明物体的表面颜色是由它反射的色光决定的,但是有人说 当光照射到物体上时,不透明物体吸收了与它颜色不同的光,而反射了与它颜色相同的光。这种说法也不准确,情况与上面讨论的单色光与混的色觉相似,比如对于绿色的树叶,并不是它吸收了太阳光中的其他颜色的光而只反射了绿色的光。实际上,它只吸收了频率为380~440×1012Hz的紫色光,而显示出的绿色是反射的其他色光的混合效果,而不只是反射绿色光。

综上所述,光的客观属性是频率,不同频率的单色光作用于人眼产生不同的颜色感觉,然而由于人眼构造的特点和人的色觉的复杂性,不同色光的混合作用也会产生与某种单色光相同的色觉。正因为如此,人可以看到五彩缤纷的世界。不透明物体的表面颜色由照明光和物体材料的特性决定,在白光的照射下,物体表面对光的反射特征决定了物体的颜色。因此,光的颜色与物体的颜色涉及两种因素:物理的和生理的。笼统地说“三基色通过不同的组合产生得到不同颜色的光” 是不准确的,有可能使学生产生误解。题目和教材中的说法应该修改为“通过三原色的不同比例混合,可以让观察者产生不同颜色的感觉”,才比较妥当。

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