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谁给火焰上了色

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蜡烛燃烧的亮光能照亮整间屋子,厨房里的天然气灶会闪烁着蓝色火焰,烟花绽放出的五彩斑斓的火焰能在一瞬间让黑夜变为白昼……可可豆们有没有想过,为什么我们会看到这些闪烁的火光呢?为什么火焰会有颜色呢?

这还得从火焰究竟是什么说起。

火焰是燃料与空气――主要是其中的氧气反应而发光发热,闪烁着上升的状态。

蜡烛和氧气反应放热,天然气和氧气反应放热,燃放烟花也会放热。我们看不见这些反应放出的热量,可是我们却看得到闪烁的火光。这是为什么呢?

火焰的诞生

我们就以大家都见过的蜡烛为例。

大家知道,要点燃蜡烛,蜡烛本身和空气里的氧气是必不可少的。如果我们把蜡烛和空气放大,放大,再放大,会发现它们里面有许多的粒子,其中就包括原子核和总是绕着原子核跑圈的电子。

我们点燃蜡烛后,靠近火焰的区域会变得很热,这说明燃烧这一过程释放了能量(此处表现为热量)。这时候,蜡烛和空气里的电子们得到了这些能量后,就像喝了兴奋剂一样,变得非常不安分,纷纷想要离开家――原子核,从内圈到外圈继续奔跑。

躁动的状态持续不了多久,离家远了,这些电子就不由自主地想要回去。但是回去可以,必须把刚才喝掉的兴奋剂――能量丢弃。这些电子丢掉了吸收的能量,回到了原先的内圈继续奔跑。

这些被丢掉的能量就以光子的形式释放出来,许许多多的光子组成了光,从燃烧的蜡烛飞向你的眼睛,我们就能看到火焰啦!

这个过程,涉及一些高深的化学和物理知识,也许现在理解起来有些困难。但大家只需要记住,在蜡烛燃烧时,就是电子这个调皮鬼,从内圈到外圈再回到内圈的这个过程释放的光子,让我们得以看到火焰。

我们看见的颜色

细心的可可豆们会发现,不同的东西燃烧时火焰的颜色是不一样的,这又是为什么呢?别着急,在回答这个问题前,我们还得重新认识一下颜色。

原来啊,不同颜色的光子具有的能量是不同的,人眼能看到的光子颜色大致可以分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种。其中红色光子的能量是最小的,橙色稍大些,紫色光子的能量最大。

但还有很多光子是我们看不见的,比如红外光子,它的能量比红色光子的能量还要小;而比紫色光子能量还要大的光子,我们称为紫外光子。

咦,白色和黑色在哪里呢?在光学里,什么光都没有了,就是我们所说的“黑色”,也就是我们看到的黑夜的颜色。可可豆们都知道白色象征着纯净、洁白,那白色又是什么呢?

其实几百年前,著名的物理学家牛顿(就是被苹果砸中头的那位),躲在某个农场的一个小黑屋里,也深思了这个问题。他让经过小窗口的一束太阳光通过一个三棱镜,发现太阳光被分解成几种颜色的光谱带。因此得出结论,白光是混合光,混合了我们经常说到的七种颜色:赤橙黄绿蓝靛紫。雨过天晴,我们偶尔会看到彩虹,这就是由于太阳光经过雨珠这样一个天然“透镜”被分解为七种颜色的缘故。

现在我们知道了两件事。一是我们之所以能看见不同颜色的火焰,是因为不同颜色的光子。二是比起篝火红色的火焰,蓝紫色火焰不仅能量更大,温度也高得多。

揭开火焰颜色的谜底

现在,我们离解开火焰颜色之谜,只差一支蜡烛的距离了。

看似普通的烛光,仔细观察一下会发现,其实它的火焰是分层的。这是为什么呢?

仔细看,一支正在燃烧的蜡烛,它火焰的内部,其实没有那么明亮,而是较暗的,还带一点点暗红色的光。

这是由于在火焰的中心,蜡烛只能和少量的氧气接触。蜡烛是由石蜡制造的。只有少部分的石蜡粒子找到了空气中的氧粒子,大部分石蜡粒子没有办法和氧气接触,燃烧不充分,因而能量释放少,电子能够吸收的能量也很少,自然释放出的光子显示为能量较小的暗红色。我们把这一层蜡烛火焰叫作焰心。

外焰在火焰的最外层,是最难看出来的。我们可以观察火焰下部靠近边缘的位置,能看到蓝紫色的光。由于燃烧充分,于是这里氧气充足,基本上所有石蜡粒子都可以找到氧气小伙伴,释放出很多的能量。所以我们会看到能量更大的蓝色火焰,温度也最高。

明黄色的中层是我们最容易看到的,从暗红色的焰心往外一层的这个“中层”就是内焰。在这个部分,比焰心多的蜡烛粒子找到了氧气小伙伴,释放更多的能量,所以释放出的光子显示为能量更大的明黄色。

现在知道了吧!之所以我们能看到五彩斑斓的烟花,正是因为我们利用不同的物质燃烧释放出不同热量,从而产生了不同颜色的火焰。如同每个可可豆的性格、长相都不一样,由于每个物质的构造不同,所以不同物质在与氧气发生反应(燃烧)的时候释放的热量也不同,我们看到的颜色也就不一样了。

这,就是火焰颜色的秘密。