彩色的影子

黄连飞

影子无处不在，有光的地方就有影子，光在直线传播过程中，遇到不透明的物体，物体后面光不能到达的区域，便形成了影子。平时，我们看到的影子总是黑色的，那有没有彩色的影子呢？事实上，的确是会出现彩色的影子。那么在什么情况下影子才会变成彩色呢？ 这涉及到光的混合问题。

光的混合和颜料的混合

中学物理知识告诉我们，白光是由多种颜色的色光组合而成的，其中红、绿、蓝三种光称为光的三原色，其他色光可以由这三种色光混合而成。与之相对的是颜料的三原色——黄、品红、青，由这几种颜色组成的颜料可以调配出其他绝大多数的色彩。

要理解色光的混合与颜料的混合原理，必须先对人眼视觉的生理特性作初步了解。

当外界光辐射到人眼中时，会刺激视网膜引起视觉，因此物体的颜色既取决于外界光的刺激性质，又取决于人眼的视觉特性。

人眼中有两种感光细胞——杆状细胞和锥状细胞。其中杆状细胞对亮度的灵敏度高，能分辨亮度的差别，而对颜色的分辨本领极差；锥状细胞对亮度的灵敏度不高，却能分辨颜色。在亮度较强时，主要靠锥状细胞产生视觉作用，所以人眼能分辨出万紫千红的彩色世界；而在昏暗的场合，主要靠杆状细胞产生视觉作用，因此人眼看到的物体无颜色之分，只有灰蒙蒙的影像。另外，人眼中有三种锥状细胞，分别对红、绿、蓝三种色光最敏感，三种细胞在某种光的刺激下，分别产生不同程度的兴奋，便产生相应的颜色视觉。

由于人眼的视觉暂留现象和分辨率的局限性，当两种不同的色光出现的间隔时间很短或两种色光的发光点距离过近，人眼只能产生一个总体的刺激知觉，这便是视觉的时间混色效应和空间混色效应。

之所以光的三原色和颜料的三原色不同，是由于色光是直接作用于人眼，而颜料的色彩却是一种反射光。因为颜料本身不发光，颜料所呈现的颜色是它把入射白光中的该种颜料颜色成分的光反射或透射出去，而把其他成分的色光吸收掉的结果。人们将这两种三原色分别称为加色法和减色法。但实际上，很多人会把颜料的色彩混合和光的色彩混合混淆起来，所以才出现为何会出现彩色的影子这样的疑惑。

制造彩色的影子

如下图，假设同时用红光和绿光两种单色的色光从不同方向照向物体，两种光都会在物体后形成各自的阴影区。当红光刚好照射到绿光所形成的阴影区域时，这个影子的区域就会呈现红色；同样绿光也会使红光的阴影区域呈现绿色；而在红、绿两种色光同时照到的区域，由于色光的叠加，会呈现出黄色。同样道理，若用其他不同的色光同时照射物体，光屏上的“影子”颜色自然也就不同。这样，就出现了“彩色的影子”。

在一些科技场馆，就有制造彩色影子的游戏：一面白墙的对面装有三盏灯，分别发出红、绿和蓝三种色光。墙之所以看起来是白色的，就是这三种颜色适当混合的结果。通过这三盏灯可以制造出七种颜色的影子：青、紫、黄、蓝、红、绿、黑。当挡住三种光线中的一种时，另外两种光线就会混合制造出青色、紫色或黄色影子。比如挡住蓝光时，剩下的红光和绿光混合成黄光。当把手指伸到黄色光线中时，会看到红色和绿色两个影子。这是因为当手指挡住从一个方向来的红色光线时，只有绿色的光线投在墙上形成绿色的影子；当手指挡住由另一个方向来的绿色光线时，只有红色的光线投在墙上形成红色的影子。也就是说，当物体挡住了一种颜色的光线时，在这种光线的阴影区还有另一种色光反射回来的光线，因此该阴影区显示为这种反射光的颜色。只有当所有的色光都被遮挡时，此时的阴影才显示为黑色。