本期文章

單車騎士和沙漠毒蠍的光學妙計

文/海倫‧澤爾斯基(Helen Czerski);譯者/高英哲    

你可能會覺得單車騎士跟蠍子之間沒有什麼共同點,這你可就錯了:這兩者的外觀都不只是你眼睛所見的那麼簡單。上星期某個暗淡陰沉的日子,我騎車去上班,遇到紅燈停下時,前面有大約二十個單車騎士。他們的穿著五顏六色,但其中有五六個特別顯眼,好像有聚光燈打在他們身上似的。我不禁在想為什麼黃色反光衣會比其他顏色亮眼得多,畢竟「黃色」不過就是個顏色而已嘛!

我們的世界充斥著形形色色的光,起碼白天是這樣沒錯。但是我們看到的,只是光在行進途中損耗後所剩下來的東西。光穿透大氣、遇到物體而反射時,環境也不斷在損耗光。光穿透或反射的任何東西,都會吸收、散射掉某些波長的光。我的筆記本是紅色的,是因為它的封面吸收掉除了紅色以外的所有光,因此當光從筆記本反射到我這裡來的時候,只剩下紅色的光。我們所看到的光,只不過是這些東扣西減之後剩下來的東西。理論上從光離開太陽開始,沿途每段歷程都會留下痕跡。

話題回到反光夾克吧!讓我百思不解的是,雖然光照到這些夾克和旁邊其他東西時,經歷的一連串損耗過程都類似,不過這些夾克硬是比其他東西亮眼許多。這些反光染料極為聰明地運用了我在現場看不到的東西:紫外光。

我們眼睛的水晶體能夠阻擋紫外光,但是有很多紫外光會穿透雲層,所以即使是陰天也會有很多紫外光。反光染料分子會吸收高能量的紫外光,發出低能量的可見光,也就是吸收我們看不見的光,將它轉變成我們能夠看見的光。反光衣物之所以在陰天下看起來閃閃發光,是因為它「真的」在發光:它有額外的能量來源。天底下依然沒有白吃的午餐,反光夾克並非憑空發出更多光,不過犧牲的是我們不在乎的光譜區。這就是為何反光夾克在黑夜裡沒什麼用:沒有自然的紫外光讓它發出額外的光亮。這些染料不只是用在反光夾克上,還用於衣物的螢光增白劑、螢光筆等等東西。如果你在暗室裡用紫外光照在這些東西上頭,就會看到它們發出螢光。

我喜歡這個概念,這表示我能透過這些單車騎士偵測到紫外光。即使我看不到紫外光,但如果他們的夾克在發光,那就表示環境中有紫外光。我一邊繼續騎,一邊想到自然界也有同樣的情況:你去問問專家要怎樣找到蠍子,他們會叫你在晚上帶著紫外光的燈到沙漠裡,因為蠍子的外骨骼有螢光分子,在紫外光底下會發出藍綠色的光。沒人真正知道蠍子這種特徵有何用處,不過有人覺得這有助於蠍子找到藏身的暗處,尤其是在紫外光比例較高的清晨或黃昏。果真如此的話,蠍子的整個外骨骼就是紫外光偵測器,將不可見光轉變為牠們能夠看見的光譜範圍。我們常認為自己能夠看到所有的事物,但這個世界其實比你看到的更豐富。

下次當我在陰暗的環境中看到反光夾克閃閃發光時,我會想起自己正在窺探不可見光的世界。


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