第一节视觉“享受”——光与色的结合

    1.光与视觉

    社会生活经验证明，人们对色彩的认识与应用是通过发现光与色的差异，寻找它们之间的内在联系来实现的。在不断地实践和总结中，我们得出了一个最朴素也是最重要的结论：如果没有光就没有颜色。白天，人们能看到五色的物体，但是在漆黑无光的夜晚就会什么也看不见。只有当有灯光照明的情况下，物体及其色彩才可以看得见。

    英国的科学家牛顿解开了光色之谜。17世纪后半期，牛顿为了提高刚发明不久的望远镜的清晰度，开始从光线通过玻璃镜的现象研究光色。1666年，他进行了着名的色散实验。

    牛顿把一间房子关得漆黑，仅仅在窗户上开出一条窄缝。当太阳光射进来的时候，使它通过一个三角形挂体的玻璃三棱镜，结果他看到了“意外的奇迹”：在房子对面的墙上出现了一条七色组成的光带，这七种颜色的光按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序一色紧挨一色地排列着，像是雨过天晴时出现的彩虹。同时，牛顿为了进一步证明，又将七色光束再次通过一个三棱镜，在对面的墙上看到的则是还原成的白光。事实上，这条七色光带就是太阳光谱。

    在牛顿之后，大量的科学研究结果告诉我们，色彩是以色光为主体的客观存在，而对于人眼来说，则是一种视象感觉。我们为什么会产生这种感觉呢？它源于三种因素，即光、物体对光的反射及人的视觉器官——眼睛。

    一般来说，不同波长的可见光投射到物体上，一部分波长的光被吸收，另一部分波长的光则被反射出来刺激人的眼睛。经过视神经传递到大脑后，人便形成了对物体的色彩信息，也就是我们常说的“人的色彩感觉”。

    2.眼见一定为实吗

    俗语中“耳听为虚，眼见为实”的这种说法，是千百年来的经验之谈，被人们奉为真理。但是，人眼所见的就一定真实吗？答案是否定的。比如，在法庭上，对于一个人“没有其他辅助证据”的“亲眼所见”，法官们是不会承认的。

    当然，我们不可否认的是，人的眼睛是感觉器官中最直接、最能反映事物原貌的，这一点已经无可置疑地被科学家们所证实，视觉观察的结果对于大脑判断最为重要。通常，人的大脑把视觉和触觉所获得的信息分开加以处理，而不是将它们联合起来，在感觉中，尽管某些时候触觉信息比视觉信息更可靠，但我们总不由自主地相信视觉。

    那么，到底是什么原因在作怪，使人眼所看到的并不是事实呢？也就是自己亲眼看得真真切切的东西却可能并不是实际的情形呢？这是有一定科学根据的：

    (1)人眼是有视觉限制的。

    正常人的眼睛在接触到光线后，会产生视觉现象。但是，并不是一切光线都能使人产生视觉，因为人眼有它特殊的构造。因此，每一个正常人的眼睛，也可以说是很有“缺陷的”。

    (2)人脑有时会把非现实的信息予以合理化，创造出自己的一套逻辑。

    事实上，有时候你所看到的任何事情都不能去完全相信。研究人员发现，某些时候，你认为你正在做的事和你实际上正在做的事是不同的，因为它们会在大脑的不同部位显示，这就会让你产生错觉。

    一位科学家创造了一个虚拟实境电视游乐器，并对猴子进行实验。结果显示，大脑时常可将非现实的信息予以合理化，创造出自己的一套逻辑。比如说，当你第一次戴上一副双焦点的老花眼镜时，会发现，手触摸到的周围环境和眼睛所看到的景象是不大一样的。之后，大脑渐渐地进行调整，视觉与触觉的差异才能消除。

    （3）人的认识习惯往往会使他们忽略事物的真实面貌。

    成语中“一见钟情”指的是人们第一次看到某一事物就很喜爱。

    但这种对于事物的认识其实是十分模糊的、第一印象式的。通常，人对一件事物的认识，开始时只是对信号进行轮廓辨认和处理，对视觉信号进行模糊处理，也就是说只辨认主要特征。如辨认对象是大或小、是动是静，是男是女等等。这也说明，人在得到一个印象时，记存的并不是完整的印象，他首先是模糊扫描，然后才将其分成各种要素来记存。因此，任何一个人也无法真正还原一个事物的完整的印象，即使是眼光最敏锐、记忆最好的人。

    （4）传播通道中的“噪音”会影响到“眼睛所见到的景象”。

    这里所指的眼见，其实是指你向别人描述的自己“亲眼看见的东西”，这时别人往往会把你描述的东西看作是事物的本来面目。

    事实上，你所描述的与事物的本来面目之间，通常会出现某些偏差，有时候甚至相差很离谱，牛头不对马嘴。

    （5）传统想法加上利害关系，使人们只想看到他们想要看的。

    通常，人们对看不见、不能理解的一概不信，判断真伪的方法是要亲眼看到。实际上，这是传统的想法加上人们各自的利害关系蒙蔽了人的眼睛。传统的想法以及人们各自的利害关系往往会造成人一种心理上的麻痹，从而忽略了其实应该或可以注意到的因素。因此使人们看不见他们不想看到的，只看见他们想要看到的。这也是一种迷信，即迷信于自己的观念，这种固步自封的认识方法常常造成科学技术无法进步。

    此外，人们看见室内的桌子、椅子等都是静止不动的，但是，物理学家却告诉我们，在这些物质的内部，电子、原子以及原子与原子之间无不时刻在运动着。

    有时，对于事实上根本没有真正看清楚的事物，我们却认为自己确实看得一清二楚了。现代科学实验证明，人眼所能看到的光线，只是电磁波范围内极为有限的一部分，即可见光。正是由于上述种种原因，使“眼见并不一定为实”，常常会有一种视觉误差在里面。

    第二节五光十色的来由-色彩原理

    1.原色与补色

    我们通常所说的日光就是白光，它是通过红、绿、蓝三色光的混合而成，这三色光就是摄影意义上的三原色。通过其不同比例的混合，可形成各种可见的颜色。如：红光和绿光混合，可得到黄色光；绿光和蓝光混合，可产生青色光；蓝光和红光混合，则得到的是品红色光。青、品红和黄这三色光分别是三原色光红、绿、蓝的补色光。

    三原色和三补色两者之间的关系：

    （1）从白色中减去某一原色，即可得到与其相对应的补色。

    （2）每一种原色都是由两种补色组成，每一种补色都是由两种原色组成。自然景物反射了哪种色光，就会成为所反射色光的颜色，其余的光线则被吸收掉了。如红花在阳光下之所以呈现红色，因为它吸收了蓝色光和绿色光，反射了来自太阳的红色光，因而就呈现出红色。

    2.色彩的特性

    （1）冷与暖

    人类根据视觉与触觉的经验，会对不同色彩有不同的冷暖感受。

    如给人一种温暖的感觉的颜色是红、橙、黄，而青、蓝、紫则通常使人感觉到寒冷。据此原理，人们常把不同基调的彩色照片分为冷调和暖调。

    （2）轻与重

    生活中，深色、黑色等则让人容易想起岩石、钢铁等质量重的物质。浅色、冷色、白色常常会使人联想起烟雾、白云等质量很轻的物质。因此，轻重对比就是彩色摄影常用的众多表现手法中的一个。

    （3）快与慢

    人的眼睛对红、蓝、绿反应快，对紫、黑、白反应较慢，对于不同的色彩，人的眼睛的敏感程度不同。

    （4）进与退

    在人的视觉心理上，有些色彩如红、橙、黄，会给人一种“向前进、凸出”的感觉，这类颜色对人眼刺激强烈；而有的色彩如绿、蓝、紫则具有后退、凹进的感觉。拍摄者可利用色彩的这一特性使画面更加具有立体感、纵深感，强化空间感的表现。

    （5）胀与缩

    在有色光中，人眼看红、橙、黄会显得大，具有膨胀感；与相同大小的红、橙、黄相比，看青、蓝、紫则感觉相对较小，有收缩感。我们从黑白对比中可以发现，相同面积的黑会比相同面积的白显得小。

    3.色彩三要素

    色彩三要素又称为色彩三属性，即色别、明度、饱和度。

    （1）色别

    色别也就是摄影中所说的色相，是指不同颜色之间的差别，即不同颜色的表象和名称，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。不同的色别都可用光谱中的波长来标示，人的眼睛可分辨出的色别有180种左右。

    （2）明度

    明度是指色彩的明暗程度。一般在反光率相同的情况下，不同色别的明暗程度不同。如黄色光比红色光更明亮，而红色光则比青色光要明亮。

    同时，同一色相在受光强弱或者物体对光的吸收、反射性能不同的情况下，会呈现不同的明暗变化和差异。

    （3）饱和度

    饱和度是指同一色别的纯净度和鲜明度的变化。从色光的角度而言，光的波长单一程度越高，饱和度就会越高。不同色别所达到的饱和度不同，一般情况下，红色的纯度可达到最高，绿色的则相对较低。同一色相深浅不同的颜色有不同的饱和度。黑白色光的渗入会导致饱和度和明度发生变化。通常，照明光线的性质、物体表面结构对光线吸收与反射的性能等等因素影响饱和度。

    4.色彩的表现

    彩色摄影表现的基本原则是尽可能地使色彩表现合理化、艺术化，真实化，它主要体现在以下几个方面：

    （1）色彩的基调：即画面色彩的基本色调，也指画面色彩的基本倾向及它所给予人的总体印象，有暖色调和冷色调两种。

    （2）色彩的对比：指色彩的多样性、差异性与矛盾。它有明暗对比、色相对比、互补色对比三种。

    （3）色彩的和谐：指整个画面的色彩配置，既统一、谐调，又完美悦目。与对比的效果相反，色彩的和谐表现得柔美、优雅，不是给人以强烈的色彩刺激。它以平静和美的色调唤起人们的审美感受，有同类色和谐、类似色和谐、消色和谐三种。

    （4）色彩的呼应：指当画面中有一大块某种色彩时，同时又有一小块相同的色彩来呼应，便可使画面产生均衡感和一致性，从而让人感觉到画面的和谐、谐调。

    （5）色彩的感情：大自然中，每种不同的色彩都会给人们不一样的感受与联想。比如看到金黄色，人们就会产生丰收、胜利等情感上的联想。通常我们把这种由于色彩的感觉而引起的情感上的联想称为“色彩的感情”。一般来说，人们对色彩的认识、喜爱有很大的差异，因为人们生活的环境、习俗、国家和民族是不同的。如中国人认为黄色象征高贵，但西方人却厌恶黄色。用不同感情的色彩来配置画面，使色彩显示其真正的魅力，已成为连结人们心灵的纽带。

    （6）色温与色温平衡

    实际生活中，当我们仔细观察，就会发现，一块黑铁被加热时，颜色会随加热温度的变化而发生变化。首先它由黑变红，然后再由红变黄，直至最后变白、变蓝。从这一现象中，人们便可知道，可以利用温度的数值来说明光源的色成分，因为一定的温度和色光之间存在着某种相对应的关系。

    第三节摄影——各种光线的运用

    摄影是一门与光学紧密相连的学科。因此，在拍摄过程中，我们应懂得在各种光线条件下的用光原理。

    从光源的种类来看，一般可将其分为两大类，自然光和人造光。

    一般来说，自然光线是摄影的主要光源，是可变的，会随着天气、一天中时间的变化而变化。因此，在摄影的过程中要注意在这些环境下的拍摄。

    1.天气多变-各种天气条件下的拍摄

    人们一般把多变的天气分为晴、阴、多云、雨、雪、雾等几大类，在各种不同的天气里，景物随着天气的变化而变化。天气不同，阳光的照射情况不同，因此景物也会产生相应的变化，直接影响拍摄和表现景物的效果。

    （1）晴天的拍摄

    晴天里，阳光照射在景物上，景物会产生明显的受光面和背光面，同时随之产生清晰的投影。随着太阳位置的变化，景物的受光面情况也会随之发生变化，即受光角度和受光范围会发生相应的变化。这个时候，景物受光情况的变化可分为顺光、侧光、逆光和顶光以及晴天阴影下几种。

    ①顺光拍摄

    顺光时，光线来自景物正前方，其受光均匀，受光面积最大。一般来说，在顺光情况下被摄景物受光均匀，曝光比较容易把握，可采用平均侧光的方法，这能使被摄物体正确感光。同时，在顺光下拍摄的彩色片，色彩鲜艳、饱和度高，颜色能得到较好地还原。也就是说，利用顺光拍摄，特别容易表现被摄物的质感。

    不过，我们从专业拍摄的角度来看的话，顺光的表现力不是太强，因而其拍出的片子缺乏三维空间感，大多属两维平面。

    ②侧光拍摄

    侧光时，光线来自被摄景物的侧面，一侧受光，另一面处在阴影之中。它是摄影中最常用的一种光线。其优点是：一、能很好地表现被摄景物的清晰轮廓。二、能较好地表现立体感和空间深度感。

    三、有利于影调和反差层次的表现。其缺点是它不能较好地表现被摄物细部的质感。

    ③逆光拍摄

    逆光的光线来自被摄物的侧后方或后方，能够生动强烈地表现出空间深度感和立体感，但是在景物层次的表现上较差。

    ④顶光拍摄

    顶光是指来自被摄景物顶部的光线，如正午时的阳光。在正午时，光线强烈，景物中突出的部分在顶光的情况下，会在凹处产生投影，明暗反差较大，影调对比生硬。正午，不是摄影的好时段，摄影时，一般应避免顶光拍摄。通常只有在需要用其表现被摄景物轮廓时，才用这种光线。

    ⑤晴天阴影下的拍摄

    晴天阴影下的光线来源于广大苍穹和环境景物的反光，因此，在晴天阴影下，无论从哪个角度拍摄，曝光都不会有太大变化，因为景物的受光基本上是均匀的。晴天阴影下的光线柔和，因为是散射光，景物基本没有明暗面的区分。

    晴天阴影下的光线，特别有利于表现景物的细部和细腻质感。

    在这种光线下拍摄人物，尤其在拍摄妇女和儿童时，可使被摄者的皮肤质感得到细腻的表现，可使他们的肌肤表现得光滑柔嫩。

    （2）多云的拍摄

    多云天气是指有大量云层遮住了太阳，阳光变成了散射，景物受光面与阴影面无法区分，投影很淡或者几乎没有投影的天气情况。

    这种天气里，整个天空和地面景物的亮度不是很暗，较为明亮。

    由于其光线散射、柔和且均匀，因此，它是拍摄人像，尤其是拍摄妇女、儿童的理想天气，十分有利于表现被摄物的细腻质感和细致隐纹；在拍针织品、瓷器或玻璃器皿及其他细腻质感的静物时，也能很好地表现出他们本身具有的质感和细腻感；拍彩色片时，可使景物色彩柔和而鲜艳。

    虽然多云天气对景物立体感和空间深度感的表现较差，但是对某些拍摄题材来讲，多云天气是理想的拍摄时机。多云天气光线充足，曝光容易把握，因为多云天气的光线与阴天的光线相比，更加接近直射阳光的光谱成分。

    （3）阴天的拍摄

    阴天指乌云蔽日，整个天空和地面景物都很暗淡的天气。在这种天气下拍摄，应注意充分曝光，因为整体光线较弱，曝光不易于把握。

    阴天下，景物受光均匀，无明暗面的区分，没有阴影，投影景物没有层次感，因此显得平淡而缺乏生机。若在阴天下拍摄自然风景，或注意好前景选择，通过不同距离上的景物对比来表现画面的深度感。或者选择有前景、中景和背景等不同景别的画面，用以造成空间深度感。阴天不宜拍摄人像，因为光线平淡，拍出的人像会因光线暗淡而失去光彩和魅力。若拍彩色片时，则会出现偏色。为了增强画面的活力，我们应该用较鲜艳的色彩来装点画面。如拍摄时，我们通常用明度高、色彩艳丽（如红、黄）的装饰或者让被摄者穿上色彩鲜艳的衣服，这样可以较好地表现色彩的效果，使画面生动。

    （4）雨天拍摄

    光线是复杂多变的，拍摄时应不断根据光线变化来调整曝光量，以确保正确曝光。

    雨天天气条件下，自然景物色彩浓淡有致，层次丰富分明，景物若隐若现，影像模糊、生动而富于变化。而且雨天下的光线柔和，景物反差小，若增强环境的亮度，则能造成景物的倒影，从而增强了画面的趣味性。雨天拍摄时应注意：下雨时，快门速度不宜过大，以免把雨凝结成水滴；为了加强其空间深度感，自然景物应选择有远中近对比的景物；彩色片应多选择红、黄等艳丽色彩；同时要特别注意地面雨水的反射光对曝光的影响；最后，要检查相机镜头是否戴好了遮光罩。

    （5）雪景拍摄

    雪景拍摄有两种情况：

    ①下雪的天气里拍雪景。这种情况下，拍摄应该找准曝光的参照点，可选择深色背景，以衬托雪花，因为雪景光线散漫而柔和，能见度较差。

    ②雪过天晴之时拍雪景。这时，洁白的雪反光率极高，有雪覆盖的地方和没雪覆盖的地方反差往往极大，因此需要采用补光措施来缩小它们之间的反差，以得到适当的对比效果。

    （6）雾景拍摄

    不同天气条件下生成的雾各有不同，有阴天的雾、晴天清晨的薄雾、山区的云雾等。雾可以隐去一些景物，而使另一些景物呈现出丰富多彩的层次，使前、中、背景在雾气中遥遥相对，造成柔和的光线效果，因此，给人一种强烈的空间深度感。若前景、中景为深暗色调的景物，则会形成强烈的远近对比。另外，鲜艳的色彩也能增强雾景画面的活力。如果希望增强或减弱黄、澄雾感，可以运用滤光镜。

    2.晨昏之美-日出、日落的拍摄

    日出日落都是非常美丽而壮观的自然景象，这时的阳光和一般意义上的日光不同，它有以下一些特点：光线变化很大，日出日落过程中的太阳光线亮度瞬息万变；光线较柔和，不刺目；光谱成分以红色为主；时常伴有美丽的霞光和丰富多彩的云景。

    日出日落时的地面景物亮度较低，和太阳本身相比起来，明暗差别很大。因此根据以上几个特点，我们在日出、日落拍摄时应注意以下几个方面的问题：

    （1）曝光控制应随着光线的变化不断调整，以获得正确的曝光量。拍摄中，最好采用侧光的方法来控制曝光。

    （2）若太阳刺眼的话，则有可能在相机镜头的表面产生反光，会对整体画面效果产生破坏作用。如果看上去不那么刺眼，可将太阳直接摄入画面。应根据光线强弱来判断画面构图。

    （3）选择适当的前景来造成远近对比，可以形成纵深感，从而加强空间的深度感。若欲表现太阳光芒四射的效果，可采用小光圈。

    同时，应该注意霞光和彩云对日出日落景色的装点作用。

    3.夜色迷人-巧拍夜景

    夜间拍摄，主要的光源是月光、星光以及火光、灯光等人造光。因为光线较暗且不均匀，所以夜间拍摄多用长时间曝光的方法。可把相机固定在三脚架上，用B门（闪光灯泡）做长时间曝光，同时还应充分利用相机的二次曝光和多次曝光功能来拍摄夜景。

    第四节奇妙的光学现象

    大自然的光学现象是千姿百态、变幻无穷的，有时令人捉摸不透。

    以下让我们来领略几种奇妙的光学现象吧。

    1.大戈壁做鬼脸-海市蜃楼

    （1）光学幻境-海市蜃楼

    人们在平静无风的海面上航行或者在海边了望，有时会看到空中映现出远方船舶、岛屿或城廓楼台的影像。或是在沙漠旅行的人，突然发现在遥远的沙漠里有一片湖水，湖畔树影摇曳，令人为之心动和向往。可是当大风一起，这种景象便会突然消失了，原来，这只是一种幻境，古人认为它是蛟龙之属的蜃，吐气而成楼台城廓，因此得名“海市蜃楼”。

    “海市蜃楼”简称“蜃景”，它不仅在海上、沙漠中产生，偶尔在柏油马路上也会看到。光线沿直线传播，通过密度不同的气层，发生折射，造成这一现象。

    蜃景的种类有很多，人们拿它出现的位置和原物的方位相比，把它分为上蜃、下蜃和侧蜃三种；根据颜色的不同，分为彩色蜃景和非彩色蜃景；也可根据它与原物的对称关系，分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃四种。

    蜃景有两个特点：

    ①同一地点重复出现。如美国阿拉斯加上空经常出现的蜃景。

    ②蜃景出现的时间一致。如俄罗斯齐姆连斯克附近的蜃景往往在春天出现。

    一般来说，“海市蜃楼”的发生与特定时间的气象特点、地理位置、物理条件有密切关系。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。

    现代科学研究已经证明，“海市蜃楼”是一种光学幻景，它是由地球上物体反射的光经过大气折射而形成的虚像。从物理学的角度来看，不同的空气层有不同的密度，而光在不同密度的空气中又有着不同的折射率，也就是说，“蜃景”之所以产生，是因为光的折射现象，是光穿越不同密度的空气层中发生折射而产生的。

    （2）海市蜃楼的形成

    “海市蜃楼”是一种非常科学而有趣的现象，但是，为什么会产生这种现象呢？要解释这个问题，则需要先从光的折射谈起。

    光线在同一密度的均匀介质中传播，其速度不会发生变化，并以直线的方向前进。但是，若光线倾斜地由一种介质进入另一密度不同的介质中，它的光速就会发生变化，且沿直线传播的方向也会发生曲折，我们把这一现象叫做光的折射。

    实际上，空气本身并不是一个均匀的介质。一般情况下，其密度与高度成反比关系，空气密度会随着高度的增大而递减，即高度越高，密度越小，反之，则密度越大。因此，当光线穿过不同高度的空气层时，就会发生光的折射现象。在日常生活中，折射经常发生，人们都已经习惯了这种现象，所以并不觉得有什么异样。可是，若气温在垂直变化的空气层中反常分布，与通常不同的折射和全反射现象就会发生，产生“海市蜃楼”的现象。一般来讲，由于空气密度反常的具体情况不同，因此“海市蜃楼”出现的形式也不同。

    （3）哪里最容易看见海市蜃楼？

    根据资料显示，长岛是我国海市蜃楼出现最频繁的地方，尤以七八月间的雨后出现最多。

    长岛，又名长山列岛，位于山东半岛与辽东半岛之间，黄海、渤海的交会处，历史上人们称它为庙岛群岛。它是山东省唯一的海岛县，隶属烟台市，由32个岛屿组成，岛上陆地面积56平方公里。

    它的海域面积8700平方公里，海岸线长146公里，县城坐落于南长山岛。

    长岛冬暖夏凉，年平均气温11.9℃，无霜期243天，属于亚洲东部季风区大陆性气候。它的森林覆盖率达53.2%。由于其独特的地理位置和优越的自然条件，每年途经此地的候鸟有200余种，百万只之多，为候鸟迁徙的必经之地。长岛是名副其实的候鸟“驿站”，已经被列为国家级自然保护区。

    2．梦幻之光-彩虹

    （1）七色彩带-彩虹简介

    本书内容包括：光的形成、本质、速度、介质以及光在层状分布等非均匀介质中的传播，光的运用及光电反应等。

    从物理学的角度来讲，彩虹是气象中的一种光学现象。阳光射到空气中的水滴里发生光的反射和折射现象后，在天空上形成七彩光谱。彩虹的七种颜色从外而内分别为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。

    通常，由于不同波长光的折射率不相同，所以，蓝光的折射角度比红光大。同时，又因为水对光有色散作用，光在水滴内被反射，因此，我们所看到的彩虹光谱是倒过来的，即红光在最上方，其他颜色依次位于下方。它经常出现在一天中的下午，或雨后刚转天晴时，这是因为这时的空气内，尘埃少而且充满小水滴。一般来说，只要空气中有水滴，且阳光正在观察者的背后以低角度照射，就可以产生彩虹现象。

    瀑布附近是一个经常可以看见彩虹的地方。如果在晴朗的天气下，背对着阳光在空中洒水或喷洒水雾，也可以制造人工彩虹。

    彩虹的色彩鲜艳程度和宽窄取决于空气里水滴的大小。一般来说，空气中的水滴大，虹就越鲜艳，较窄；反之，空气中的水滴越小，彩虹的颜色就轻淡且较宽。通常，早晨的彩虹出现在西方，而黄昏的彩虹出现在东方，因为只有背着太阳的时候，人们才能看到彩虹。

    晚虹是一种罕见的现象，它只有在月光强烈的晚上才有可能出现，但是，由于人的视觉在晚间低光线的情况下难以分辩颜色，因此，晚虹看起来好像是全白色。

    冬天的时候，一般不会出现彩虹，这是因为冬天的空气中，不容易存在小水滴，下阵雨的机会也很少。

    （2）为什么彩虹总是弯曲的？

    事实上，如果条件具备的话，可以看到整圈圆形的彩虹。那么，为什么我们看到的彩虹又总是弯曲的呢？

    原因一：光的波长决定光的弯曲程度。

    彩虹是由于太阳光照射到空气中的水滴上，经过折射→反射→折射的过程，然后再射向人的眼睛而形成的。通常，不同颜色的太阳光束，经过折射→反射→折射过程，形成的彩虹光束与原来光束的偏折角约为138度，也就是说，若太阳光与地面持平，则我们观看彩虹的仰角约为42度。

    通常，一道光束碰到了水滴时，除了光可能直接穿透水滴外，光还可能碰到水滴的前缘，在其进入时，水滴内部产生弯曲，接着，从水滴后端反射回来，再从水滴的前端离开，往我们这里折射出来。

    这就是所形成的彩虹的光。

    一般来讲，彩虹的弯曲程度，取决于光的波长即颜色。在七色光谱中，紫色光弯曲度最少，红色光的弯曲度最大，橙色光与黄色光次于红色光的弯曲度。彩虹的每一种颜色在天空中出现的位置是不同的，因为每种颜色的弯曲角度是特定的，红色光的折射角度是42度，蓝色光的折射角度是40度。

    原因二：与地球的形状有很大的关系。

    彩虹为什么是弧形的呢？这与其形成的过程有着不可分割的关系，同时，也与地球的形状有很大的关系。地球被厚厚的一层大气所覆盖，因此，在雨后空气中，水分的含量比平时高，阳光射入到空气的水滴上产生折射现象。同时，由于地球是一个曲面，地球表面的大气层为弧形曲面，于是就有了人们所看到的弧形彩虹。

    3．光色精灵-极光

    自然的规律在哪里？在半夜时升起了晨曦，这不是太阳设置的宝座，也不是冰封的海洋，而是闪动的火焰。啊！冰冷的火笼罩着我们。

    啊！虽说是夜里，白天却来到了人间。是什么令明亮的射线在黑夜中抖动，又是什么在天空中触发了颀长的火？如同没有雷暴云的闪电，从地面向高空攀登。它究竟怎样成为凝结的蒸气，仲冬时节变成了喷涌的火？

    （1）多变的极光

    上面这首诗是俄罗斯着名的唯物主义哲学家和自然科学家罗蒙诺索夫写来赞叹极光之美的，从中可以看出作者对极光无比喜爱的感情。那么，极光到底是什么，竟然让作者如此地为之心动？

    在地球南北两极的高空上，夜间常常会出现美丽的光辉。它忽暗忽明，轻轻地在空中飘荡，同时，并发出红色、绿色、蓝色、紫色的光芒。人们常把这种壮丽动人的景象称之为“极光”。

    极光形状不一，有很多种，且绮丽无比，五彩缤纷，是一种在严寒的北极天空中变幻莫测、嬉戏无常的炫目之光。时而在苍穹之中辉映几个小时，时而出现时间极短，犹如焰火在空中闪现一下便消失得无影无踪；时而像一条彩带，时而像一张五颜六色的巨大银幕，时而又像一团火焰；有的色彩纷纭，有的犹如棉絮，仅呈银白；有的掩住了星星和月亮的光辉，异常明亮，有的又十分清淡，如一束青丝；有的结构单一，有的上下飞舞，犹如彩绸或缎带；有的随风飘动，软如纱巾；有时极光出现在地平线上，如晨光的曙色；有时一片火红，如山茶吐艳；当极光密聚在一起时，犹如窗帘幔帐，如果它射出许多光束，又如蝶翼飞舞，孔雀开屏。

    （2）极光产生的原因许多世纪以来，极光一直是人们猜测和探索的天文现象，不过，随着人类社会的科学进步，极光的奥秘也越来越为人们所知。

    其实，美丽的极光原来是太阳与大气层合作表演出来的作品。“太阳风”是太阳所释放的诸多形式的能量中的一种，是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，是太阳喷射出来的带电粒子。它在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击着地球的磁场（地球磁场形状犹如一个漏斗，其尖端对着地球的南北两个磁极）。当太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个“漏斗”进入地球的两极地区时，则两极的高层大气，就会受到太阳风的轰击并发出光芒，从而便形成了极光。我们把在南极地区形成的叫南极光，北极地区形成的叫北极光。

    目前，全世界的科学家正在对极光作深入地研究。通常，我们所看到的极光，主要是因为带电粒子流中的电子造成的，沉降粒子的能量和数量决定着极光的颜色和强度。可以说，“极光的活动就像磁层活动的实况电视画面”，科学家们可从这个天然的大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息。

    极光是一种常常出现于纬度靠近地磁极地区上空的彩色发光现象，可呈不同的带状、幕状、弧状及放射状，这些形状有时作连续性变化，有时稳定。极光常常见于高磁纬地区，在大约离磁极25~30度的这个区域，常常出现极光，是地球的“极光区”。我们把地磁纬度低于45度的区域称为微极光区。

    大约早在2000多年前，我国就开始观测极光，在史籍中，有着丰富的极光记录。

    4．空中彩环——晕

    当天空中有冰晶组成的薄的卷云或卷层云时，日、月的周围会出现一些以日月为中心的彩色光环和圆弧。我们把这种彩色的光环和圆弧称为“晕”，其色彩排列顺序是内红外紫。晕的成因是日月光通过云中冰晶折射或反射后再到达人的眼睛而形成的，它的形状也十分复杂，这是由于冰晶的形状、分布、光线通过冰晶时的路径各不相同造成的。人们把日晕或月晕统称为“晕”。

    事实上，大气中冰晶的取向是随机分布的。当日月光倾斜穿过云层时，总会在某些冰晶中发生折射现象，等到天空中冰晶的数量足够多时，就会出现以日月为中心的晕环。同时，又因为冰晶取向也极不稳定，在整个天空分布不均匀，因而造成的晕环有时不完整，人们只能看到一些弧形光带。

    有时日月光经过冰晶反射后进入人眼，也可能会形成白色的晕。

    天空中有多种多样的“晕”，因为冰晶的取向多样，折射和反射的过程也极为复杂，因此形成各种各样的晕。晕一般与锋面云系相联系，出现在卷云和卷层云中，民间有“日晕三更雨，月晕午时风”的谚语。

    气象科学实践表明，当天气由晴转阴雨时，人们首先会看到卷层云，之后天空中便会出现能产生降雨的中低云。若中低云不移入的话，则不会产生降水；中低云发展移入快，降水就来得快；发展移入慢，降水就来得迟。

    5．魅惑的云朵-夜光云

    夜光云距离地面的高度为80千米左右，是一种形成于中间层的云，它可以说是一种极为罕见的云。一般来说，它只在高纬度地区（如南北纬50～65度地区）的夏季才能看见。

    与卷云相比，夜光云颜色为银白色或蓝色，要比卷云薄得多。

    它通常在日落后太阳与地平线夹角为6～15度的时候出现。这是因为，如果时间太早的话，会因卷层云太薄而看不见，如太迟卷层云则会落到地球的阴影之中去。

    对于夜光云的成因，目前科学界还有争议。“夜光云主要是由极细的冰晶构成的”是主流理论观点，不过，这个经验理论只在对流层成立。

    实际上，在整个极地地区的夏天，太空卫星能够观察到大片的中间层云团，但一般只能在夏季的某些高纬度地区被观察到，因为纬度太高地区的夏季可能经常处于极昼。因此，夜光云是不易被发现的。

    6．虚幻烈日-“假日”

    围困的马德堡城上空，出现了三个太阳，城内的人看到这一现象非常惊恐和害怕，以为世界末日就要来临。但出乎意料的是，敌军马上撤退了。原来，敌军久攻不下马德堡城，又看到了“三日凌空”的现象，以为是上帝不让他们攻打此城。因此，这一“奇迹般的景象”挽救了马德堡全城人的性命。

    其实，上述三个太阳同时出现的现象，是一种“假日”现象。

    一般来说，“三日凌空”是一种极为罕见的现象，又加上古代的科学不发达，因而古人往往把它看成是灾祸的预兆。事实上，这是一种光学现象，即一种特殊的“日晕”。通常，在南北极地区，寒冷而又洁净的天空里，有时会出现一串假日，排列在太阳周围的日晕弧线上，场面极为壮观。

    那么，“假日”到底是怎样形成的呢？

    原来，在天空出现的半透明的薄云里面，有许多垂直地悬浮着的细小的正六角形冰柱，偶尔当它们整整齐齐地垂直排列在空中的时候，就会发生非常规律的折射现象。这时，光线会从冰柱的一个侧面射入，又从另外的两个侧面射出，同时发生光的折射和反射现象。之后这三条光线同时射到人的眼睛中，其中，中间的那条太阳光线，是由位于中间位置的太阳（真正的太阳）直接射来的，旁边的两条光线，是太阳光经过六角形晶柱折射而来的，实际上是太阳的虚像，人们把这种虚像称作“假日”。

    7．魔法金光-“佛光”

    佛光又称为峨眉宝光，它由外到里按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序依次排列，看上去像一个七彩光环。通常，它的色彩并不明显，但其光环却分明可见。

    实际上，“佛光”是光的一种自然现象，它是由阳光照在云雾表面发生衍射和漫反射现象而形成的。太阳光、云雾和特殊的地形是它产生的必备条件，一般发生在白天。“佛光”的产生需要太阳、云雾与人体同时处在一条倾斜的直线上。在相同的条件下，观看者若是处在一个孤立的制高点上观看的话，则“佛光”出现的次数要多些。

    “佛光”出现时间的长短，通常与“云雾是否稳定”和阳光“是否被云雾遮盖”有关。若是出现云雾流动或浮云蔽日的话，“佛光”就会消失。通常它出现的时间为半个小时至一个小时左右。云雾的流动，会使佛光位置发生改变，同时，阳光的强弱，也会使“佛光”时有时无。其七彩光环的大小同水滴雾珠的大小成反比关系，即水滴越小，环越大；反之，则环越小。

    总的来说，只有在极少数具备了阳光、云海和地形等自然因素条件下的地方才可以欣赏到“佛光”，这是一种非常特殊的自然物理现象。如我国峨嵋山的舍身岩就是一个得天独厚的观赏场所。

    随着科学技术的发展和人们对佛光的了解，登峨眉山、黄山、泰山等地观看佛光，已经不再是神灵福佑的象征，它是一种大自然的赐予，是人们从自然界中获得美的一种享受，就像登山观看日出一样。

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