科学和自然中的白色

白色是最轻的颜色,并且是无色的(没有色调),因为它能够充分反射和散射所有可见光波长。 它是新鲜的雪,白垩和牛奶的颜色,与黑色相反。

在古埃及和古罗马,女祭司穿着白色作为纯洁的象征,罗马人穿着白色作为公民的象征。 在中世纪和文艺复兴时期,白色独角兽象征着贞洁,白色的羔羊牺牲和纯洁。 这是法国国王的皇室色彩,以及俄国内战期间反对布尔什维克的君主主义运动(1917-1922)。 希腊和罗马的寺庙面临着白色的大理石,从18世纪开始,随着新古典主义建筑的出现,白色成为新教堂,首都和其他政府建筑物中最常见的颜色,特别是在美国。 作为现代性和简约性的象征,它在20世纪的现代建筑中也被广泛使用。

根据欧洲和美国的调查,白色是与完美相关的最常见的颜色,好,诚实,清洁,开始,新,中立和正确。 对于几乎所有的世界宗教来说,白色是一种重要的颜色 罗马天主教会首领罗马教皇自1566年以来一直穿着白色作为纯洁和牺牲的象征。 在伊斯兰教和日本的神道教中,它被朝圣者穿戴; 和印度的婆罗门。 在西方文化和日本,白色是婚纱最常见的颜色,象征着纯洁和童贞。 在许多亚洲文化中,白色也是哀悼的颜色。

词源
“白色”这个词继承了古代英语hwīt,最终来自一个普通的日耳曼语χwītaz,也反映在哥特式的OHG(h)wîz,ONhvítr,Goth。 ƕeits。 根源最终来自原始印欧语言* kwid-,在梵语śveta中仍然存在“白色或明亮”和斯拉夫语světŭ“光”。 白色的冰岛词hvítur直接来自古代的挪威语形式hvítr。 普通的日耳曼语也有* blankaz(“白色,明亮,致盲”)这个词,借用后期拉丁语作为* blancus,它为罗马字提供了“白色”的来源(加泰罗尼亚语,奥克西唐语和法语blanc,西班牙语blanco,意大利比安科,加利西亚葡萄牙分公司等)。 白色的反义词是黑色的。

一些非欧洲语言对白色有各种各样的术语。 因纽特人的语言有7个不同的单词,用于7种不同的白色细微差别。 梵语有明亮的白色,白色的牙齿,檀香白色,秋天的月亮白色,银白色,牛奶白色,珍珠白色,阳光白色以及星星的白色。 日语有六个不同的单词,具体取决于亮度或枯燥程度,或者颜色是惰性还是动态。

科学理解(色彩科学)
当入射到眼睛的光以大致相同的量刺激眼睛中的所有三种类型的彩色敏感的视锥细胞时,人类视觉系统将光视为白色。 如果材料表面反射大部分以漫反射方式照射它们的光线,则本身不发光的材料会显示为白色。

白光
1666年,艾萨克·牛顿证明,白光可以通过棱镜分解成复合色,然后用第二个棱镜重新组合它们。 在牛顿之前,大多数科学家认为白色是光的基本颜色。

白光可以由太阳,恒星或地球来源如荧光灯,白光LED和白炽灯泡产生。 在彩色电视机或计算机的屏幕上,白色是通过混合原色的光线:红色,绿色和蓝色(RGB)以最大强度产生的,这个过程称为加性混合(见下图)。 白光可以使用只有两种波长的光来制作,例如通过混合来自红色和青色激光或黄色和蓝色激光的光。 然而,这种光线将具有非常少的实际应用,因为物体的颜色渲染将大大失真。

光谱功率分布差异很大的光源可能会导致类似的感官体验,这是由于视觉系统处理光线的方式。 由两种不同光谱功率分布产生的一种颜色称为同色异谱。

许多发射白光的光源几乎在所有可见波长(阳光,各种色温的白炽灯)下发光。 这导致了白光可以被定义为“所有颜色”或“所有可见波长”的混合的概念。 这种普遍的想法是一种误解,最初可能源于牛顿发现阳光由可见光谱波长的光组成。 结论是,由于“所有颜色”产生白光,所以白色必须由“所有颜色”组成是一种常见的逻辑错误,称为肯定后果,这可能是误解的原因。

一系列光源的光谱分布可以被视为白色 – 没有单一的,“白光”的独特规格。 例如,当您购买“白色”灯泡时,您可能购买标有2700K,6000K等的光源,这些光源会产生光谱分布差异很大的光线,但这并不妨碍您识别其照射的物体的颜色。

白色的物体
色彩视觉允许我们通过颜色区分不同的物体。 为了这样做,当光照的各种宽泛(白色)光谱分布之间的照度改变时,颜色恒常性可以保持物体的感知颜色相对不变。

摄影和摄影中使用的原理相同,白点的选择决定了所有其他颜色刺激的变换。 白点的变化或操作可以用来解释一些光学幻想,如裙子。

虽然没有单一的“白光”特有规格,但确实有“白色物体”或更具体地说“白色表面”的独特规格。 无论光线的波长或光谱分布如何,完美的白色表面都会漫反射(散射)所有可见光线,而不会吸收任何光线。 由于它不吸收任何入射光,所以白色是最轻的颜色。 如果反射不是漫反射而是镜面反射,则描述反射镜而不是白色表面。

所有波长的100%入射光的反射是一种均匀反射的形式,所以白色是无色的,意味着没有色调的颜色。 完美漫射器产生的色彩刺激通常被认为是所有光源的消色差刺激,除了那些光源看似高度彩色的光源。

颜色恒常性通过颜色适应来实现。 国际照明委员会将白色定义为“一种颜色刺激,适合观看环境的[色调]观察者将判断为完全消色并且具有统一的亮度因子。颜色刺激被认为是适应的白色在场景内的不同位置可能不同。

为什么雪,云和海滩是白色的
由于石英和石灰石会反射或散射阳光,而不是吸收阳光,因此含有大量石英或侵蚀石灰石的沙滩也会呈现白色。 热带的白色沙滩也可能有大量的白色碳酸钙,由海浪的作用将细小的贝壳磨成细沙。

雪是空气和微小冰晶的混合物。 当白色的阳光进入雪中时,很少有光谱被吸收; 几乎所有的光被空气和水分子反射或散射,所以雪似乎是阳光的颜色,白色。 有时候,光在散射之前会在冰晶内部反射,使得雪似乎闪闪发光。

在冰川的情况下,冰块紧紧压在一起,几乎不含空气。 当太阳光进入冰层时,红光谱中的更多光被吸收,因此散射的光将会变蓝。

由于冰的原因,云是白色的。 它们由水滴或冰晶与空气混合而成,很少光线照射到它们上面,大部分光线被散射,看起来像白色一样。 上面其他云层的阴影可能使云层看起来灰暗,有些云层在云底部有自己的阴影。

许多山上有冬季或全年积雪,因此命名为:莫纳克亚山指夏威夷白山,勃朗峰指法国白山。 长白山字面意思是永远白色的山脉,标志着中国和韩国的边界。

白色材料
粉笔是一种石灰石,由矿物质方解石或碳酸钙制成。 它最初是作为称为Coccolithophore的微小微生物的鳞片或板块沉积在海底。 这是史前艺术家在洞穴绘画中使用的第一种白色颜料。 今天在黑板上使用的白垩通常由石膏或硫酸钙制成,粉末压成棒状。

Bianco di San Giovanni是文艺复兴时期使用的颜料,15世纪由画家Cennino Cennini描述。 它与白垩类似,由碳酸钙和氢氧化钙组成。 它是由干石灰制成的粉末,然后在水中浸泡八天,每天换水。 然后将它制成蛋糕,在阳光下晒干。

铅白在公元前4世纪生产; 这个过程被描述为普林尼长老,维特鲁威和古希腊作家泰奥弗拉斯特斯。 将铅片放入装有醋的单独隔室的陶罐中。 花盆依次堆放在靠近牛粪的架子上。 醋和牛粪的混合烟气导致铅腐蚀成碳酸铅。 这是一个缓慢的过程,可能需要一个月或更长的时间。 它制作了优秀的白色,几个世纪以来一直被艺术家使用,但它也有毒。 它在19世纪被锌白和钛白替代。

钛白是当今艺术家最受欢迎的白色; 它是最亮的可用白色颜料,并且具有铅白色覆盖率的两倍。 它首先于1921年在市场上销售。它由钛白粉制成,来自目前主要来源的矿物板钛矿,锐钛矿,金红石或钛铁矿。 由于其出色的白度,它被用作大多数牙膏和防晒霜的着色剂。

锌白由氧化锌制成。 它与钛白相似但不透明。 它被添加到一些早餐谷物,因为锌是重要的营养素。 中国白是一种为艺术家制作的各种锌白。

一些材料可以看起来“比白色更白”,这是通过使用荧光增白剂(OBA)来实现的。 这些化合物吸收电磁波谱的紫外和紫色区域(通常为340-370纳米)的光线,并在蓝色区域(通常为420-470纳米)重新发射光线。 OBA通常用于纸张和衣服,以产生非常明亮的白色印象。 这是由于这些材料实际上发出的可见光比他们获得的更多。

漂白和漂白
漂白是一种已经实践了数千年的美白织物的过程。 有时候,这只是将织物放在阳光下,被明亮的光线褪色的问题。 十八世纪时,几位科学家研制出氯漂白剂品种,包括次氯酸钠和次氯酸钙(漂白粉)。 不含氯的漂白剂通常基于过氧化物,如过氧化氢,过碳酸钠和过硼酸钠。 虽然大多数漂白剂是氧化剂,但还原剂如连二亚硫酸钠的数量较少。

漂白剂攻击发色团,即吸收光线并导致织物具有不同颜色的分子的一部分。 一种氧化漂白剂通过破坏组成发色团的化学键而发挥作用。 这将分子改变成不含发色团或含有不吸收可见光的发色团的不同物质。 还原漂白剂通过将发色团中的双键转化为单键而起作用。 这消除了发色团吸收可见光的能力。

阳光通过类似的过程充当漂白剂。 通常在紫色或紫外线范围内的高能光子光子可以破坏发色团中的键,使得到的物质变成无色。

一些洗涤剂更进一步; 它们含有发光的荧光化学物质,使织物看起来比白色更白。

在自然界

天文学
白矮星是主要由电子退化物质组成的恒星残余物。 他们非常密集; 白矮星的质量与太阳相当,其体积与地球相当。 其微弱的光度来自储存的热能的排放。 白矮星在形成时非常热,但由于它没有能量来源,它会逐渐放射出能量并冷却下来。 这意味着它最初具有较高色温的辐射会随着时间的推移而减少并变红。 在很长一段时间内,白矮星会冷却到不再发出明显热量或光线的温度,并且会变成一个冷黑矮星。 然而,由于没有白矮星比宇宙年龄还要老(大约138亿年),即使是最古老的白矮星仍然在几千开尔文的温度下辐射,也没有人认为黑矮星存在。

A型主序星(AV)或A矮星是光谱类型A和光度等级V的主序(氢燃烧)恒星。这些恒星具有由强氢Balmer吸收线定义的光谱。 它们的质量是太阳质量的1.4到2.1倍,表面温度在7600到11 500 K.

生物学和生态学
在自然界中,雪和云看起来是白色的,因为它们是由水滴或冰晶与空气混合而成; 当白色的阳光进入雪中时,很少有光谱被吸收; 几乎所有的光都被空气和水分子反射或散射,所以雪似乎是阳光的颜色,白色。冬天,大多数白色动物的颜色都是伪装的颜色。