镜子的颜色是怎么形成的（镜子是什么颜色的）

我是谁？我在哪儿？我为什么要问这个问题？图片来源：pixabay很多人每天都会照镜子，然而对这么一个常见且常用的物品，它的颜色却众说纷纭。银色、白色带绿、黑色……这些截然不同的说法分别有什么科学依据呢？如果把镜子当成一件普通的物体看待，一个有趣的问题就产生了：镜子是什么颜色的？可能有人觉得，镜子没有颜色，你用它照什么它就是什么颜色。还有人觉得，镜子不就是银色的吗？在生活中可以这样说，但要较真起来，这两个答案都有问题。为了探究“镜子是什么颜色”，我们首先要了解什么是颜色，以及镜子的颜色来源何处。Part.1 由光到色我们看到的每一样东西，都是因为它发出的光进入我们的眼睛，经过眼球结构的折射投影在视网膜上，由感光细胞把光信号转化为电信号，再通过神经传入大脑，最后由大脑的视觉中枢加工成像。我们看到的不同的颜色，其实对应着各种波长可见光的不同组合方式。负责识别不同光线波长的是视网膜上的视锥细胞。大部分人有3种不同的视锥细胞，它们分别对波长较短的蓝光、波长中等的绿光和波长较长的红光敏感。3种的信号不同强度的组合，被大脑加工成了丰富颜色。不过，以上是人类“看到”颜色的方式，并非 “理解”颜色的方式。见到秀美的山水，你一定不需要想“那里有多少蓝光、多少绿光、多少红光”，而是会说“远山是灰蓝色、江水是深绿色”之类。这样的表述反映了我们理解颜色的三个维度：色相（hue）、饱和度（saturation）、和明度（value）。色相的区别如蓝与绿，对应主要的光的波长；饱和度的区别如蓝与灰蓝，对应光的复杂程度；明度的区别如浅绿与深绿，对应光波的振幅。你或许发现了，红橙黄绿青蓝紫的可见光谱上并没有白光，所以白色并不是一种色相，但白色可以是一种颜色。足够强度的多种色光混合后，形成了一种没有突出色相、饱和度低、明度高的颜色，在我们的大脑看来，它就是白色。太阳光就是一种白光，它包含了可见光谱中所有波长的光。物体被白光照射时，会吸收一部分波长的光、反射一部分波长的光，这些反射光的颜色就是我们通常所说的物体颜色。为什么要强调“被白光照射”呢？想象一个极端的情境：一辆蓝色的车，它可以吸收除了蓝色之外所有其他波长的光，如果黑夜中唯一的路灯刚好只能发出红色光，就会被车身完全吸收，从而使这辆车看起来是黑色的。可见，颜色并非物体的固有属性。但是除非故意抬杠，我们仍然会说“那儿停着一辆蓝色的车”，因为我们通常所说的物体颜色是针对白光而言的。回到“镜子是什么颜色”的问题。常见的玻璃镀铝或镀银的镜子可以反射几乎所有光。当白光照到镜子上时，反射光自然是白色。因此，我们可以说镜子是白色的。“用镜子照什么它就是什么颜色”之所以不是一个好答案，是因为它忽略了我们通常在白光的条件下讨论物体颜色。不过，“白色”这个答案还不够完美。用于制镜的金属铝或银的反射光没有特别的偏色，但别忘了，这层金属前面有一层玻璃，而常用的硅玻璃吸收绿光的能力最弱。2004年的一项物理研究发现，镜子的反射光谱的最大值在波长495到570纳米之间，相当于绿色。也就是说，镜子是白色中带着一点点绿色的。平时这一点绿色调很难被察觉，但是当我们把两面镜子相对放置，让光在它们之间不断地相互反射，这种绿色调就会变得明显。这种装置被称为“镜子隧道”或“无限镜”。在镜子隧道越深的位置，可以很明显地看到颜色越暗、越绿。Part.2金属之“色”我相信一定有人不能接受“镜子是白色（偏绿）”这个答案。（其实我也不太能）你可能在想：一面镜子看起来明明和一堵白墙或一张白纸完全不同，镜子这样的不叫银色吗？我们先来看看“银色”是什么。在一些标准颜色表中有“银色（silver）”这个名称，比如Web颜色表中的#c0c0c0：是否和你想的银色不太一样，感觉只是普通的灰色？那这样呢：现在是不是有一点银色的感觉了？但我没有改变色值，只是加了渐变效果而已。可见，我们在生活中所说的“银色”，并不是一种真正的“颜色”，而是灰白色带有光泽的状态。金色等金属色也是同样的道理。我们在初中物理课上学过，物体对光的反射分为漫反射和镜面反射，它们都符合反射定律。发生漫反射时，入射光在物体粗糙的表面或内部结构中改变方向，反射光方向不定。在白纸、白墙表面发生的反射就属于漫反射。而发生镜面反射时，入射光被规律地反射，平行光的反射光方向依然平行。镜子是一个极端的例子，因为镀在玻璃表面的铝或银极其光滑，几乎所有的光都被镜面反射，因此可以照出清晰的影像。想想打磨铜镜的过程，使金属越来越平整、表面发生的镜面反射变多，就能达到光可鉴人的效果。金属的光泽感，就是由发生在其表面的反射中镜面反射的部分带来的。所以，“白色”的镜子与白纸、白墙在视觉效果上的区别，只是因为反射的模式不同。镜子的“银色”并非有别于白色的特殊“颜色”，而是指镜面反射带来的金属光泽感。为什么金属表面能产生格外闪亮的光泽呢？这是一个复杂的问题，大致解释一下的话，与金属的微观结构有关。我们在化学课上学过，金属单质由原子构成，离原子核最远的电子往往脱离原子核的束缚，成为自由电子。自由电子会在金属表面附近形成带负电的等离子体（plasma），它有自由移动的能力，是一团自由电子气。而电磁波可以改变其中电荷的分布。可见光作为电磁波，照射到金属表面时，会使电子构成的等离子体产生震荡。等离子体会因此产生另一个与入射的电磁波反向的电磁波，也就是反射光，这个过程的能量损失不大，因此金属的反射光可以很亮。如果入射光的频率相对较低，如可见光和红外光，电子的运动速度可以与之匹配，入射光就能被金属反射；但如果入射光的频率太高（如紫外光），电子无法匹配它的速度，金属就会被光线穿透。不同种类的金属反射光线的能力不同。比如银对波长小于140 nm的紫外光就是透明的了，但在可见光波段有很好的反射能力，因此适合做镜子。Part.3颜色与光泽至此，镜子基本是白色这一点理应没有争议了，但是还有另一种 “暴论”值得一提：完美的镜子是黑色的。为什么会产生这种说法呢？你可以抬头观察一下身边具有光泽的物品，比如陶瓷杯子、塑料包装袋、甚至一些表面光溜的水果。以下图中的苹果为例，显然，白色的光斑是光源在苹果表面发生镜面反射的效果，而红色的部分则是漫反射。按照之前的定义，物体被白光照射时的反射光是物体的颜色，那么如果请你描述苹果的颜色，你会说镜面反射的白色，还是漫反射的红色呢？相信绝大部分人不会因为苹果有反光就认为苹果是白色的。也就是说，物体的“颜色（color）”与“光泽（gloss）”需要分别讨论，可以把其中漫反射的部分归为“颜色”，镜面反射的部分归为“光泽”。尽管在生活中二者经常混为一谈，但在涂料行业等对视觉效果有更高要求的领域，颜色与光泽经常需要分别描述。而光泽是会影响颜色的，这很好理解。当入射光线的量一定时，用于镜面反射的部分多了，用于漫反射的部分就少了。这也是为什么对同样的材料来说，光滑的表面通常比哑光的表面看起来颜色更深。所以镜子是什么颜色的？常规答案是“白色（偏绿）”，把颜色和光泽区分开的答案是“深灰色（偏绿）”，生活中不咬文嚼字的话，兼顾颜色与光泽的“银色”也是不错的回答。镜子的颜色最终取决于你对物体颜色是什么的定义，不必追求唯一的答案。通过讨论镜子这个有点奇葩的物件，让我们更好地理解人类如何观察颜色、认识颜色、描述颜色，可能是更重要的收获。