科学和自然中的蓝色

蓝色是绘画和传统色彩理论以及RGB色彩模型中颜料的三种主要颜色之一。 它位于可见光光谱的紫色和绿色之间。 当观察主波长介于约450和495纳米之间的光时,眼睛感觉到蓝色。 大多数蓝调包含其他颜色的轻微混合; 天蓝色含有一些绿色,而群青含有一些紫色。 由于被称为瑞利散射的光学效应,晴朗的白天和深海呈蓝色。称为廷德尔散射的光学效应解释了蓝眼睛。 由于另一种称为大气透视的光学效应,远处的物体显得更蓝。

自古以来,蓝色一直是艺术和装饰中的重要颜色。 半宝石青金石在古埃及用于珠宝和装饰品,后来在文艺复兴时期用来制造颜料群青,这是所有颜料中最昂贵的颜料。 在第八世纪,中国艺术家使用钴蓝色为青花瓷和蓝白瓷做上色。 在中世纪,欧洲艺术家在大教堂的窗户上使用它。 欧洲人穿着蔬菜染色的衣服,直到它被来自美国的更细的靛蓝取代。 在19世纪,合成蓝色染料和颜料逐渐取代矿物颜料和合成染料。 深蓝色成为军服的常用颜色,后来在20世纪后期成为商业西装。 因为蓝色通常与和谐有关,所以它被选为联合国和欧盟国旗的颜色。

美国和欧洲的调查显示,蓝色是最常见的与和谐,忠诚,自信,距离,无限,想象力,寒冷以及有时伴随着悲伤的颜色。 在美国和欧洲的民意调查中,它是最受欢迎的颜色,被几乎一半的男性和女性选为他们喜欢的颜色。 同样的调查还显示,蓝色是与男性最相关的颜色,仅次于黑色,也是与智力,知识,冷静和专注最相关的颜色。

阴影和变化
蓝色是可见光谱中紫色和绿色之间的光线颜色。 蓝色的色调包括靛蓝和群青,更接近紫罗兰; 纯蓝色,没有任何其他颜色的混合物; 青色,蓝色和绿色之间的光谱中间,以及其他蓝绿松石,蓝绿色和海蓝宝石。

蓝色也有不同的色调或色调; 蓝色的深色调包含黑色或灰色,而浅色调包含白色。 蓝色的深色包括群青,钴蓝,海军蓝和普鲁士蓝; 而浅色调包括天蓝色,天蓝色和埃及蓝。 (有关更完整的列表,请参阅颜色列表)。

蓝色颜料最初由矿物如青金石,钴和蓝铜矿制成,蓝色染料由植物制成; 通常是欧洲的鸢尾花,亚洲和非洲的Indigofera tinctoria或真正的靛蓝。 今天,大多数蓝色颜料和染料都是通过化学过程制成的。

光学
当观察具有大约450-495纳米的主波长的光时,人眼感觉到蓝色。 频率越高,波长越短的蓝光逐渐变得越紫,而频率越低,波长越长的蓝光逐渐呈现出更多的绿光。纯蓝色,中间,波长为470纳米。

艾萨克牛顿在他的第一个描述中将蓝色作为七种颜色之一显示可见光谱,他选择了七种颜色,因为这是音阶中的音符数量,他认为这与音谱有关。 他将蓝色和紫色之间的色调靛蓝作为单独的颜色之一,但今天它通常被认为是蓝色的色调。

在绘画和传统色彩理论中,蓝色是颜料(红色,黄色,蓝色)的三种主要颜色之一,可以混合形成各种颜色。 红色和蓝色混合在一起形成紫色,蓝色和黄色一起形成绿色。 将所有三种原色混合在一起会产生深灰色。 从文艺复兴开始,画家用这个系统来创造他们的色彩。 (请参见RYB颜色系统。)

早在1725年,RYB模型就被Jacob Christoph Le Blon用于彩色印刷。后来,印刷商发现使用洋红色,青色,黄色和黑色油墨的组合可以产生更精确的颜色,将其放在单独的墨水印版上,然后重叠一次一张纸。 这种方法可以以合理的精度生成几乎所有的光谱颜色。

在19世纪,苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克麦克斯韦(James Clerk Maxwell)发现了一种用光的波长来解释颜色的新方法。 他表示可以通过组合红色,蓝色和绿色光来创建白光,并且几乎所有的颜色都可以通过这三种颜色的不同组合来制作。 他的想法被称为加色或RGB色彩模型,今天被用于在电视和电脑屏幕上创建色彩。 屏幕被微小的像素覆盖,每个都有三个荧光元件用于创建红色,绿色和蓝色光。 如果红色,蓝色和绿色元素都发光一次,像素看起来是白色的。 当屏幕从后面用电子扫描时,每个像素都会创建自己的指定颜色,从而在屏幕上组成完整的图像。

在HSV色轮上,蓝色的补色是黄色的; 即,对应于红色和绿色光的相等混合的颜色。 在基于传统色彩理论(RYB)的蓝色被认为是原色的色轮上,其互补色被认为是橙色的(基于孟塞尔色轮)。

颜料和染料

蓝色颜料由矿物制成,特别是青金石和蓝铜矿( Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ) 。 将这些矿物粉碎,研磨成粉末,然后与快速干燥的粘合剂如蛋黄(蛋彩画)混合;或用干燥的油如亚麻油进行油漆处理。 为了制造蓝色彩色玻璃,将钴蓝(铝酸钴(II): CoAl 2 O 4 )颜料与玻璃混合。 其他常见的由矿物制成的蓝色颜料是群青( Na 8-10 Al 6 Si 6 O 24 S 2-4 ),蔚蓝(主要是钴酸根(II): Co 2 SnO 4 )和普鲁士蓝(Milori蓝:主要Fe 7 (CN) 18 )。

彩色布料和挂毯的天然染料由植物制成。 Woad和真正的靛蓝被用来生产靛蓝染料,用于将织物染成蓝色或靛蓝色。 自18世纪以来,天然蓝色染料已基本上被合成染料取代。

在阿富汗开采了三千多年的青金石被用于珠宝和首饰,后来被粉碎和粉化并用作色素。 它被磨得越多,蓝色变得越亮。

欧洲和亚洲常见的石铜矿是由铜矿石风化产生的。 它被粉碎和粉末化并用作古代的色素,

通过研磨和净化青金石制成的天然群青,是中世纪和文艺复兴时期最好的蓝色颜料。 这是非常昂贵的,在意大利文艺复兴时期的艺术品中,经常保留圣母玛利亚的长袍。

埃及蓝,第一种人造色素,是在公元前3000年在古埃及通过研磨沙子,铜和天然钠,然后加热它们而创造的。 它经常用于坟墓绘画和葬礼物以保护死者的来世。

通常在文艺复兴时期,地层中的蓝铜矿被用作替代昂贵得多的青金石。 它变得丰富的蓝色,但不稳定,随着时间的推移可能变成深绿色。

Cerulean由铜和氧化钴制成,用于制造天蓝色。 像蓝铜矿一样,它可以褪色或变绿。

钴蓝色。 几百年来,钴一直被用来为玻璃和陶瓷着色; 它被用来制造哥特式大教堂和中国瓷器的深蓝色彩色玻璃窗,始于唐代。 1799年,法国化学家路易斯雅克斯纳德制造了一种合成钴蓝颜料,这种颜料非常受画家欢迎。

靛蓝染料是由靛蓝染料Indigofera tinctoria制成,这种植物通常在亚洲和非洲,但在欧洲直到15世纪才鲜为人知。 其进口到欧洲革命的衣服颜色。 它也成为蓝色牛仔布和牛仔裤的颜色。 几乎所有今天生产的靛蓝染料都是合成的。

靛蓝染料的化学结构,广泛生产的蓝色染料。 蓝色牛仔裤由这种有机化合物重量的1-3%组成。

1826年发明的合成群青颜料具有与天然群青相同的化学组成。 它比天然群青更加生动,因为粒子尺寸更小,更均匀,从而更均匀地分布光线。

科学的自然标准
Cu 2+的发射光谱

电子能谱Cu(H 2 O) 2+ 6

为什么天空和大海显得蓝色
在可见光谱中的颜色中,蓝色具有非常短的波长,而红色具有最长的波长。 当太阳光通过大气层时,蓝色波长被氧气和氮气分子分散得更加广泛,更多的蓝色进入我们的眼睛。 在发现它的英国物理学家瑞利勋爵之后,这种效应被称为瑞利散射。 它在1911年被爱因斯坦证实。

在日出和日落附近,我们看到的大部分光线几乎与地球表面相切,因此光线通过大气的路径很长,大部分蓝光甚至绿光都散射出去,留下太阳光线和云彩照亮红色。因此,在观看日落和日出时,红色比其他任何颜色都更易察觉。

海水被视为蓝色的原因大致相同:水吸收较长的红色波长,并反射和散射蓝色,这引起了观众的注意。 海洋的颜色也受到天空颜色的影响,反映在水中的微粒上; 并通过藻类和植物生活在水中,这可以使它看起来绿色; 或沉积物,这可能使它看起来棕色。

大气透视
一个物体越远,它的眼睛就越容易出现蓝色。 例如,远处的山脉常常呈蓝色。 这是大气层面的影响; 物体距离观察者越远,物体与其背景颜色(通常是蓝色)之间的对比度越小。 在构图的不同部分是蓝色,绿色和红色的绘画中,蓝色看起来更远,而红色更接近观看者。 颜色越冷,看起来就越远。

天文学
•蓝色巨人是最大的恒星。 一个蓝色超巨星更大。

蓝眼睛
蓝眼睛实际上不包含任何蓝色色素。 眼睛的颜色由两个因素决定:眼睛虹膜的色素沉着和虹膜基质中混浊介质的光散射。 在人类中,虹膜的色素从浅棕色变为黑色。 蓝色,绿色和淡褐色眼睛的外观是由基质中的光的瑞利散射引起的,这种光学效应类似于说明天空蓝色的光学效应。 蓝眼睛人的眼睛虹膜比黑眼圈的人含有更少的黑色黑素,这意味着他们吸收较少的短波长蓝光,而这反射出来给观看者。 眼睛的颜色也会根据照明条件而变化,特别是对于浅色眼睛。

蓝眼睛在爱尔兰,波罗的海地区和北欧地区最常见,在东欧,中欧和南欧也有发现。 在西亚的部分地区也发现蓝眼睛,其中最显着的是阿富汗,叙利亚,伊拉克和伊朗。 在爱沙尼亚,99%的人有蓝眼睛。 在30年前的丹麦,只有8%的人口有棕色眼睛,但通过移民,今天这一数字约为11%。 在德国,约75%有蓝眼睛。

在美国,截至2006年,每六个人中有一个人(占总人口的16.6%)和22.3%的白人人口都有蓝眼睛,相比之下,1900年出生的美国人中有一半是美国人,三分之一1950年出生的美国人。蓝眼睛在美国儿童中越来越不常见。 在美国,男孩比女孩蓝眼睛的可能性高3-5%。

激光器
在2010年发射的光谱蓝色区域的激光器随着发布廉价的高功率445-447纳米激光二极管技术而在2010年广为普及。 以前,蓝色波长只能通过DPSS获得,而DPSS相对昂贵且效率较低,但由于光学质量优异,这些技术仍被科学界广泛用于包括光遗传学,拉曼光谱学和粒子图像测速的应用。 蓝色气体激光器还常用于全息照相,DNA测序,光泵以及其他科学和医学应用。