光,细思极恐(色温/白平衡)

想想便细思极恐
人活这一辈子,很多事情根本就不懂
比如说,太阳光,究竟是什么

多上了几年学的朋友可能一语道破
“嗨,光不就是电磁波吗”
中学生甚至会这样说
“是电磁波,但光具有波粒二象性”

没错,我们的课本的确可以帮你很快解决疑惑
但是中学物理是具 有局限性的
你就不能深究
如果说太阳光是核聚变产生的
那核聚变为什么能产生光呢?
[更严谨科普参考弹幕或评论区]

【电场与磁场】
指南针总是不偏不倚的指向那个方向
LK-99也会“悬浮”在永磁体上方
你经常看到它的应用
所以你很容易就能接受磁场,不是吗

能接受磁场,也能接受电场
只不过电场的作用对象是电荷
注意看,当一只人类摸着充满电荷的物体
便能给自己的身体“充电”(电荷)
当电荷布满头发之后(请在专业场馆中进行电荷实验!禁止触摸高压电)
头发就炸开了
正电荷产生的电场对正电荷会产生斥力
负电荷亦是如此
这种同性相斥是不是跟磁场很类似?

【电磁波】
了解了电场和磁场
来看看它们是怎么产生的
电场有两种产生方式
一个是电荷,另一个是变化的磁场
而磁场也有多种来源
其中之一就是变化的电场
画面上的案例可以证明二者的互相产生

你看,变化的电场可以产生磁场
而变化的磁场可以产生电场
如果它们一直互相产生下去
也就是电场和磁场的不断地互相产生
这便造就了什么——电磁波

原来电磁波就是电场磁场的交替产生
光也是一类电磁波

【阳光的原因竟是温度】
黑体辐射的理论说
有一种辐射,只与温度相关

温度是什么?简单理解
温度实际上就是分子(原子)的动能
当你摸热水的时候
你要意识到
水分子正在剧烈地“撞击”你的手
你摸一块冰
你手上分子的动能正在被冰块所获得
冰也被“撞”成了水

只要不是绝对零度
就说明原子有动能,会运动,而原子是带电的(原子核)
如前面说的,带电粒子会产生电场
而带点粒子的运动就会产生变化的电场
进而产生变化的磁场
电磁波就产生了
这其实就是黑体辐射的原理
OK,能跟上吧?

【黑体辐射】
温度更高,运动更剧烈
对应的电磁波频率也变快,由于电磁波速不变c=hλ
频率加快意味着的电磁波波长变短
当波长短到一定频率范围内,人眼便能看到
比如白炽灯,它的温度到达3000多K
波长落在了可见光的频谱范围内
你便见到了光
铁水见过吧,也是一样的道理

其实,根据据黑体辐射理论和维恩位移定律
我们根据温度,就能算出物体辐射电磁波的频谱或光谱
反过来,当你看到一个恒星的光谱时
你也能反推出它的表面温度

正因如此太阳会发光,人也会发“光”
万事万物,只要有温度便会向外辐射电磁波
只是人体温度太低,发出的电磁波以红外为主
用红外摄像机才能检测到人体发出的“光”

【彩蛋…】
这期视频
你应该了解,光是电磁波
电磁波就是电场和磁场的交替产生

同时
当物体有温度的时候便会对外辐射电磁波
当温度达到一定程度的时候
辐射的电磁波便会落到可见光的频谱范围内
我们便看到了光
这种对光的本质的把握,让我们消除了一些
对这个世界的疑惑

给看到这里的朋友一个小彩蛋…

色温与白平衡
所以什么是色温呢?
我们知道,太阳的五千多K 的温度
带来了日光的频谱
人们以这种频谱混合出的光的色温为正白光

同样,当黑体温度较低时
频谱总体向低频区域移动
合成的光谱会显示出偏黄色
反之高温恒星会显示出蓝白色

色温的本质就是
不同的黑体温度带来了不同的辐射频谱
频谱的不同导致了合成光的色温不同
色温对应的其实是黑体的温度

设定相机的白平衡
其实是告知相机,现场的光线色温
这样相机就能根据现场色温反求出物体的真正颜色
白平衡功能
更多是在色温“不正”的场景
正确地还原出物体的真正颜色

三连关注挨踢君,掌握更多基本原理~

2023-08-15 摄影 科普 色温 白平衡 相机 科学 电磁波 黑体辐射 维恩位移定律

相关文章