B2 · 第7集 · 4:53
彩虹的颜色之谜
本集讲解光的组成、波长与颜色的关系，以及彩虹如何通过水滴分光形成。
来源：Elzen / skeptikon.fr · 许可：CC BY-SA 4.0
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Bon, je voulais vous parler un peu d'arc en ciel, mais vu le temps qu'il fait,
好吧，我本想跟大家简单聊聊彩虹，但看看这天气，
ça va pas forcément être évident.
这恐怕不太容易实现。
Oh ceci dit, on peut peut- être essayer ça.
哦对了，我们或许可以试试这个。
Voilà, maintenant on va pouvoir entrer dans les détails.
好了，现在我们可以深入细节了。
Ça, c'est ce qu'on appelle le spectre visible.
这个，就叫作可见光谱。
C'est l'ensemble des couleurs que la lumière visible peut prendre.
它包含了可见光所能呈现的所有颜色。
Je dis lumière visible parce qu'en fait tout ça dépend aussi pas mal de nos yeux,
我特意说‘可见光’，是因为这一切很大程度上取决于我们的眼睛，
et pas seulement.
而不仅仅取决于光本身。
Mais commençons par le début.
不过，我们还是从头开始吧。
De la même façon que la matière se décompose en atomes,
正如物质由原子构成一样，
la lumière se décompose en petites particules qu'on appelle des photons.
光则由一种叫作光子的微小粒子构成。
Ces photons sont caractérisés par le fait qu'ils font tous la ola,
这些光子都有一个共同特点：都在‘做波浪舞’，
mais pas tous à la même vitesse.
但并非以相同的速度。
Plus un photon a d'énergie,
一个光子的能量越高，
plus sa ola va être rapide, et donc plus courte va être la distance qu'il parcourt
它的‘波浪舞’就越快，因而两次连续跃动之间的距离也就越短。
entre deux sauts successifs.
（即波长）
Cette distance, on l'appelle la
这个距离，我们称之为
longueur d'onde.
波长。
Par exemple, les rayons X sont constitués de photons qui vibrent tellement vite que
例如，X射线由振动极快的光子组成，
la matière solide n'a pas vraiment le temps de les arrêter.
固体物质几乎来不及阻挡它们。
C'est pour ça qu'on peut s'en servir pour prendre des photos de l'intérieur du
正因如此，我们能用它来拍摄人体内部的照片。
corps. Mais à cette vitesse, ils peuvent aussi casser les molécules d'ADN au
但在这种高速下，它们经过时还可能破坏DNA分子，
passage, ce qui peut être assez dangereux.
这可能相当危险。
Il vaut donc mieux éviter de trop s'y exposer.
因此，最好避免过度暴露于其中。
À l'opposé, les photons les moins énergétiques ont besoin de plusieurs millimètres,
相反，能量最低的光子完成一次‘波浪舞’需要几毫米，
voire même de plus d'un mètre pour compléter leur rôle là,
甚至超过一米的距离，
et ça c'est assez énorme pour des particules.
对粒子而言，这已经非常巨大了。
Dans ce cas- là, on parle d'ondes radio parce que ce sont elles qu'on utilise pour
在这种情况下，我们称之为无线电波，因为正是它们被用来
diffuser de la musique, mais ça peut aussi servir à transporter de la télévision ou
播放音乐，但它们也可用于传输电视信号
des appels téléphoniques, par exemple.
或电话通话等。
La lumière visible, elle se trouve entre les deux.
可见光则位于这两者之间。
Ce sont les photons qui ont juste pile assez d'énergie pour que nos yeux puissent
这些光子所携带的能量恰好足够让我们的眼睛
les capter, on verra comment tout à l'heure.
感知到它们，稍后我们会具体说明。
Leur longueur d'onde se mesure en nanomètres,
它们的波长以纳米为单位测量，
c'est- à- dire en millièmes de millièmes de millimètre.
也就是千分之一的千分之一毫米。
Et c'est cette longueur d'onde qui détermine la couleur.
而正是这种波长决定了颜色。
Autour de 400 nanomètres on a du violet, autour de 700 on a du rouge,
波长约400纳米时呈紫色，约700纳米时呈红色，
et tout l'arc- en- ciel se trouve entre les deux.
整个彩虹就分布在这两个数值之间。
Maintenant, d'où sortent ces photons, au juste?
那么，这些光子究竟从何而来呢？
Il y a plusieurs moyens d'en fabriquer, mais un des plus simples,
产生光子的方法有多种，其中最简单的一种
c'est de faire chauffer quelque chose.
就是加热物体。
Plus c'est chaud, plus les photons émis auront d'énergie,
温度越高，所发射的光子能量就越大，
et donc plus leur longueur d'onde sera courte.
因此其波长就越短。
Par exemple, nous, avec notre corps à environ 37 degrés,
例如，我们人体温度约为37摄氏度，
nous émettons en permanence des photons qui font là- haut là sur quelques milliers
会持续发射波长在上方几千纳米范围内的光子，
de nanomètres.
也就是几千纳米。
Ce qui est beaucoup trop pour qu'on puisse les voir.
这个波长太长，人眼无法看见。
Comme leur énergie est plus faible que celle de la lumière rouge,
由于它们的能量低于红光，
on appelle ça des infrarouges.
我们称其为红外线。
Quand on chauffe un objet à plus de 500 degrés,
当物体被加热到500多摄氏度以上时，
il commence à émettre des photons que nos yeux peuvent capter.
它开始发射人眼可感知的光子。
C'est pour ça que des objets très chauds comme le métal ou le verre en fusion ou la
因此，像熔融金属、熔融玻璃或火山岩浆这类极热物体
lave des volcans émettent de la lumière, mais à cette température,
会发光；但在这一温度下，
c'est seulement de la lumière rouge.
发出的只是红光。
Pour obtenir les autres couleurs, il faut chauffer encore plus.
要得到其他颜色，还需进一步加热。
Notre Soleil, dont la surface dépasse les 5000 degrés,
我们的太阳，表面温度超过5000摄氏度，
émet toutes les couleurs visibles à la fois.
同时发出所有可见光颜色。
Il émet d'ailleurs aussi des photons qui ont cette fois trop d'énergie pour qu'on
它其实还会发出另一类光子，
puisse les voir.
这些光子能量过高，人眼无法看见。
On appelle cela des ultraviolets,
我们称其为紫外线，
et ils peuvent aussi être dangereux pour nous,
它们对我们也有危险，
c'est pour ça qu'il vaut mieux mettre de la crème solaire avant d'aller à la plage.
因此去海滩前最好涂防晒霜。
Mais dans tout ça, d'où vient l'arc- en- ciel?
但这一切之中，彩虹又是从哪儿来的呢？
Eh bien c'est un monsieur qui s'appelait Isaac Newton qui a compris ça il y a un peu
原来，三百多年前，一位名叫艾萨克·牛顿的先生就弄明白了这一点。
plus de trois siècles.
（他弄明白的时间）略早于现在。
Notre soleil, comme nos lampes artificielles d'ailleurs,
我们的太阳，还有人造灯泡，
nous envoie des photons de toutes les couleurs à la fois,
同时向我们发射所有颜色的光子，
et c'est ce mélange qu'on appelle de la lumière blanche.
这种混合光就叫作白光。
Mais en traversant certains matériaux, les photons vont être déviés,
但当光穿过某些材料时，光子会发生偏折，
et leur différence d'énergie fait qu'ils vont tous être déviés légèrement
而它们能量不同，
différemment. Dans la nature, ce sont les gouttes d'eau en suspension dans l'air qui
偏折程度也略有差异。
dévient la lumière, et c'est pour ça que l'arc- en- ciel n'arrive jamais quand le
在自然界中，悬浮在空气中的水滴会使光发生偏折，
ciel est trop sec.
所以天空太干燥时，永远不会出现彩虹。
En labo, on peut reproduire le phénomène avec un objet qu'on appelle un prisme,
在实验室里，我们可以用一种叫棱镜的物体来重现这一现象，
qui va dévier la lumière de la même façon,
它同样能使光发生偏折，
ce qui est pratique pour étudier ça sans devoir attendre qu'il pleuve.
这样就不必等下雨，也能方便地研究它了。
Et en passant à travers un prisme ou à travers des gouttes d'eau,
当光穿过棱镜或水滴时，
on voit donc les photons de chaque couleur s'écarter un peu les uns des autres,
我们便能看到每种颜色的光子彼此略微分开，
ce qui permet de bien les différencier.
从而能清晰区分它们。
C'est donc ça que nous appelons le spectre visible.
因此，这就是我们所说的可见光谱。