颜色与光谱

首先，我们需要知道颜色究竟是什么。颜色是到达我们眼中的波长范围在400～800纳米之间的可见光，也就是电磁波。除此之外，电磁波还包括我们肉眼看不见的紫外线、红外线、X射线、微波等。

那么，不同颜色的可见光是如何产生的呢？这就要回到我们日常看到的颜色的源头——白光（这里的白光指的就是常见的日光、白色的灯光等）。

白光可以分解为各种颜色的光谱，就像我们雨后看到的彩虹。第一个将太阳光用三棱镜进行分解的是英国科学家牛顿。彩色光谱可以进一步分解为红绿蓝的三原色，而光的三原色也可以组合成其他各种颜色的光和白光。

如果物质对白光的部分光谱进行吸收，剩下的其他波长的光会发生透射或反射，到达我们眼睛就呈现出了该物质的颜色。由此可知，物质呈现什么颜色，关键是它吸收了什么波长的光。那么，物质的不同吸光行为又有什么更深层次的原因呢？

去微观世界“看”颜色

想要破解物质的颜色奥秘，需要我们来到微观世界，用化学的“眼睛”去看物质内部的电子结构。一种物质在白光的照射下，基态能级轨道上的电子会吸收一定能量即波长的光子，从而跃迁到更高能量的激发态轨道，而其他波长的光子被透射或反射，这样就呈现出了一种互补色。

物质的具体微观结构和电子能级差异决定了吸收光谱，进而决定了其颜色。我们在化学实验室里见到的各种颜色的试剂、溶液，以及我们目所能及的有颜色的物品，也主要遵循这样的原理。

例如，植物为什么大都是绿色的呢？恰恰是因为进行光合作用的叶绿体上有许多色素分子可以作为捕光“天线”，其中占大多数的叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，无法吸收的绿光就反射到了我们眼睛中。