【科學奧秘】第三集: 瞭解色溫, 為什麼物體的顏色會和溫度有關係?

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我們都知道色溫，有暖色調和冷色調。暖色調，會讓人感覺距離拉近，慵懶，放鬆，冷色調會給人距離感，冷靜，清醒，而白色則是中間色調，也是適用最廣的顏色, 比如led燈。那顏色會具有溫度嗎? 我們烤炭火的時候，火就帶著紅色和黃色，讓人感覺暖暖的, 但我們靠近藍色燈光的時候, 你也會感覺暖暖的嗎? 所以這麼說來，色溫好像有溫度又好像沒有溫度。到底背後的原因是甚麼？我們一起來分析看看。

色溫的溫標

首先，我們會注意到色溫的溫標不是攝氏度，那是甚麼呢? 細心的人會發現，在螢幕保護程式那裡，會看見螢幕色彩溫度是多少多少k，那這個字母k就是開式溫度, 取自於創始人開爾文爵姓的第一個字母。他在攝氏溫標出現大約一百年後，提出了新的對物體溫度的計算方法，簡稱開式溫度。

攝氏溫度和開式溫度的區別

那開式溫度和攝氏溫度又有甚麼區別, 又為甚麼不同呢?

我們先從人盡皆知的攝氏溫度開始講, 攝氏溫標是依照標準大氣壓下，水的凝固點，液態和固態共存的溫度, 為0度，水的沸點，固態全部轉化為氣態的溫度為100度, 來計算的。所以攝氏溫度的基礎是建立在標準大氣壓下的一種溫度計量。

而開式溫度則是開爾文以物理學上的絕對零度為基礎，絕對零度是指熱力學裡的最低溫度，是原子的動能，或者說是粒子，達到了其動能的最低點，也就是零動能，或者零熱能，在這個溫度的物質, 不會具有任何能量或熱量，也不會產生任何能量和熱量的轉換，而絕對零度的物質並不真實存在, 只是物理學上的一種假想狀態, 用攝氏度表示，就是理論上的攝氏零下273.15度，開爾文因此將絕對零度作為零度，這個溫度下, 物體不具有溫度，也就是0k，Ｋ就是開式溫標，每1K，相當於攝氏１度。所以算法很簡單, 就是在絕對零度上加上273.15就好了, 以此類推，在所有攝氏溫度上都加273.15就是開式溫度。

顏色的產生

好了, 那接下來, 顏色又是怎麼產生的呢？

首先，我們都知道顏色就是光, 在當時物理學界，主流說法是光一種釋放出的電磁輻射，光波也就是輻射中的一種，光具有波的特性，此特性透過楊氏雙縫干涉實驗得到證明。在當時物理學界對光是波還是粒子的爭論敲下了錘子。而波又因為具有不同頻率和波長，所以在透過人眼的視椎神經時，我們就會看見不同的顏色, 但不是自然界所有的顏色。所以就出現了可見光的概念，可見光就是將白光用稜鏡反射出的那些七彩光，我們所稱的紅橙藍綠青籃紫, 就是可見光。

那結合上面的開式溫度和可見光的種類, 我們就可以完全看懂這個色溫表了。

色溫表的讀法

色溫表 by 玉言又止

我們可以看到, 這裡的溫度範圍是為1000k到12000k，從紅色到白色再到藍色, 可能你會問, 我們不是可以看見七種顏色的光嗎? 為甚麼這裡只有三種?

這個問題很好, 答案也稍微複雜一點點, 首先, 這個色溫並不是指該顏色的溫度, 也就是表上的1000k不是指此處藍色的溫度有1000度, 而是指1000開式度的物體會發射的光的顏色, 而這個結論又是根據有名的黑體輻射定律得出的, 有關黑體輻射是甚麼, 之後我會專門錄一集簡單講下, 在這裡我們可以簡單解釋為一個具有可以吸收熱輻射但不會釋放熱輻射的表面的空腔黑體, 上面有一個小洞, 讓熱輻射產生的的電磁光輻射出來, 這個實驗也證明了, 光與熱的關係, 熱可以產生光, 不同的熱度會產生不同顏色的光, 所以色溫就是黑體輻射的一個很好的利用例子, 只是它不是嚴格意義上的黑體輻射, 因為它是依據物體表面的溫度, 再按照黑體輻射定律來計算出可能產生的光的種類, 也就是物表溫度輻射, 所以它其實沒有嚴格意義上計算出的圖表和數據, 更像是一個接近值, 把這些值都記錄下來, 就是我們看到的這個可見光的色溫表了。

所以我們可以說, 色溫表表示的是, 在某種物表溫度下, 會發出的可見光顏色。基礎是該物質受到熱輻射, 比如最原始的電燈泡, 而非現在流行的LED燈, 後者使用的是另外一種修正後的色溫表, 以免內容太多, 這裡先略過。

結論

所以我們到這裡可以得出一個結論, 物表溫度越高, 發出的光就越接近藍, 物表溫度越低, 發出的光越接近紅色。

這也就是為甚麼在打鐵的時候，把鐵塊燒到最燙，可以彎曲的那個溫度時, 鐵塊會從紅色慢慢到發出耀眼的近似白光, 然後伴隨著大量的熱度。其他生活中的例子還有火光，蠟燭光，燈泡等等，都是熱能產生光的說明, 其中的道理, 大家可以自己試著解釋一下。

好了, 那最後再次強調注意的點是, 這裡的K不是指該顔色的溫度, 而是該物表溫度下, 會產生的光的顏色。

在可見光內, 隨著物表溫度升高, 我們看到的顏色就會從長波長的紅色逐一變化到短波長的藍色了。

所以, 色溫, 就是某種物質受熱後, 物表溫度下產生的顏色, 而冷暖色調, 則指心理學上的分類, 與物理上的定義是完全相反的。越熱的物體發而愈會產生心理上的冷色調, 而越冷, 溫度越低的物體, 反而是會產生更暖的色調了, 例如紅色。這就是背後的原因了。

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