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脑力小体操 光子有颜色吗

上期 生活里的拓扑学

如下图，电线插头绕窗帘杆一圈，又被夹在两杆中间。问在不造成破坏性的情况下，你能把插头取出来么？

动手题结束，再来一个辨析题：(在基本语义的意义上)光子有颜色吗？

众所周知，光具有波粒二象性，光波根据波长或频率有所谓的可见光、红外线、紫外线等分类，那对于粒子性的光子，它有颜色吗？

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1. 5213212

   首先限定光源发射单色的可见光。
   根据某些实验的说法，人眼能在黑暗环境中看到单个光子。人眼中的感光细胞分为视锥细胞和视杆细胞，前者分辨颜色但要在比较强的照度下才能正常工作，后者只能分辨明暗但能在很弱的光照下工作。那么，“看到单个光子”大概率是视杆细胞起了作用，由于只能分辨明暗，所以人应该看到亮的光点，不管这个光子能量是2.0 eV还是3.0 eV，也许应该用“白色”来形容？反正不是某种彩色，比如红绿蓝黄这种。
   再考虑小概率的，这个单光子刺激了视锥细胞，还产生了颜色信号，虽然据说这是不可能的但这里还是考虑一下。正常人有红绿蓝三种视锥细胞，有不同的感光范围，但感光范围也有重叠。因为是单光子，所以一次只会激发一个细胞，只可能“看到”红绿或蓝三种颜色之一的光点。根据网上的图，这个光子“波长”< 470 nm，大概率是蓝色，470 ~ 500 nm三种颜色都有概率，500 ~ 600 nm 既可能是绿色也可能是红色，> 600 nm大概率是红色。这里用“波长”仅仅是一种大众更熟悉的表示法，应该用eV来表示光子能量，可见光的单个光子能量介于1.6 ~3.0 eV。

2. 5213217

   物理上讲, 颜色对应频率, E=hv, 光子的能量一定, 则频率(颜色)也就一定
   生物上讲, 颜色的感受是视细胞的色素被对应波长的光子激发产生的, 因此单个波长固定的光子, 就有颜色

   但是如果诡辩一下, "物体的颜色"其实并不是指物体和人眼作用产生的感受, 而是光子落在物体上, 激发物体的电子, 电子能级跃迁产生了光子, 也就是"反射", 其中某频率的光子比例较高因此体现出了颜色.
   这个意义上来说, 光子没有颜色, 因为光子不能反射光子.