「趣味知识小百科:我们身边的科学知识」隧道里的电灯为什么用橙黄色的

隧道里的电灯为什么用橙黄色的

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隧道里行车,能够看清前方的汽车和行人是至关重要的。有颜色的光比白色的光所照出的影子更清楚,所以,隧道里选用有颜色的光就很必要了。

另外,在有雾或烟霭的时候,波长较长的光能照得更远。光的波长根据颜色不同而不同,各种颜色的光的波长顺序从短到长排列依次为:紫、蓝、黄、橙、红。从这个排列顺序可以清楚地发现,黄色和橙色比紫色和蓝色更适合在隧道里使用。这就是在隧道里采用橙黄色灯的原因。

在我们眼中,周围的世界是彩色的,碧海蓝天,青山绿水,壮美的自然景观令我们放松愉悦、心旷神怡;五光十色的霓虹和都市夜景也在不断刺激着现代人的视觉。

我们知道,当不同波长的光投射到各种物体上时,物体能够反射其中一部分光波,这部分光被人眼接收后,由视觉神经传递给大脑,我们就“看”到了各种色彩。

隧道里的路灯为什么是橙黄色的?

虽然生活中大多数物体的颜色都各不相同,但是一些特定物品的颜色却是相对固定的。

比如交通灯一般由红黄绿三种颜色组成,道路警示牌一般由黑色和黄色组成,环卫工人的工作服大多以荧光黄为主,为什么会选择这些颜色,背后有什么玄机吗?

今天,我们就从橙色的隧道灯入手,来简单了解一下。

隧道里的电灯主要起到照明和警示行车司机的作用,帮助司机在黑暗的隧道环境中保持相对较远的能见度,并辨别前方是有否有行人或其他障碍物,达到帮助司机安全驾驶的目的。

因此,我们希望电灯发出的光能让司机在黑暗的环境中看得更远更清晰。其中,光的颜色是一个不可忽视的影响因素。

光的颜色与波长有关,红橙黄绿蓝靛紫七种颜色的光波长逐渐变短。

光在空气中的传播并不是毫无阻拦的,空气会吸收并散射一部分光,使光的强度在传播过程中不断衰减。

当功率相同时,不同波长的光,在空气中的衰减程度也是不同的。对于可见光来说,红色、橙黄色等波长较长的光在空气中衰减较弱,即便传播很远的距离,依旧能保持足够的强度;而蓝光、紫光等波长较短的光在空气中的损耗更强。

隧道里的路灯为什么是橙黄色的?

相比于普通道路,隧道的环境更加黑暗,因此隧道里的电灯更倾向使用波长较长的颜色

普通的白色灯光包含着各种各样的颜色,整体来看,相同功率的白光在传递过程中容易被损耗,难以为司机提供长距离的有效照明。

另外,白光中短波长的成分容易发生散射,当隧道中有雾或霾时,这种散射会更加明显,空气中强烈的散射光反而会让司机更难看清前方的车辆。

相比于白光,相同功率的橙黄色的光在空气中衰减更弱,而且在雾霾条件下的散射相对较弱,这意味着它可以把更远的地方照亮,更适合作为隧道电灯使用。

而红色光虽然波长最长,衰减最弱,但是一些警示性的标识往往也是以红色为主的,在红色灯光下这些标识很难被看清,甚至完全无法看到。因此,相较于明亮的橙黄色,人们并没有选择红光用于隧道的照明。

隧道里的路灯为什么是橙黄色的?

刹车灯通常是橙红色的

对于不同种类的路灯,人们还专门测定过它们的透雾能力。根据实验,高压钠灯的透雾性较好,在各种隧道中都被普遍地使用,而这种灯发出的光恰好是黄色的。

尽管目前随着技术的进步,LED灯渐渐成为照明领域的主力军,在隧道照明领域也有了一些应用,但是鉴于高压钠灯更强的穿透力和强透雾透尘性能,目前LED隧道灯并不能完全取代高压钠灯。

隧道里的路灯为什么是橙黄色的?

此外,发出黄光的钠灯很早以前就被人们发明了出来,最初的隧道和公路普遍使用的也都是这种钠灯。因此,无论从习惯上讲,还是从技术的成熟度和兼容性上讲,黄色的钠灯都是很好的选择。

在选择隧道电灯的种类时,工程师还需要考虑到灯的寿命、反光效率、功率、节能环保和技术上的原因,高压钠灯在这方面也具有一定的优势。

讲到这里,可能有小伙伴会问,为什么钠灯发出的光是橙黄色的呢?灯光的颜色都和哪些因素有关?就要从焰色反应的原理说起了。

当我们把含有不同金属元素的物质在火焰上灼烧时,会释放出不同颜色的光。

隧道里的路灯为什么是橙黄色的?

这是由于灼烧时,金属原子中的电子会吸收能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,这个过程称为“电子跃迁”

但是,电子在高能量轨道上并不能保持稳态,它们会再次回到能量较低且状态稳定的轨道中,这个过程会将多余的能量以光的形式释放出来。

要知道光的能量是与波长对应的,波长越长能量越低,波长越短,能量越高。

不同的金属元素的电子原子结构不同,电子跃迁时能量的变化也不相同,因此释放出的光的能量也不相同,当然光的波长也会不同。

我们还知道,波长也对应着光的颜色,因此在人眼看来,含有不同金属元素的物质在火焰上灼烧时释放出的光的颜色也会不同,这个现象就称作焰色反应。

通常,含有铜元素的焰色反应为蓝绿色,含有钙元素的焰色反应为砖红色,而含有钠元素的焰色反应则会呈现橙黄色,因此隧道中用的钠灯看起来为橙黄色的。美丽的焰火能呈现出各种绚丽的颜色也要归功于颜色反应。

除了以上大家认可度较高的原因之外,也有一些其他观点解释了为什么隧道灯是橙黄色。

比如一些心理学家认为,橙黄色属于暖色调,更容易使驾驶员集中精力,且不易疲劳。

总之,隧道中的电灯选用橙黄色既有技术上的考量、科学上的依据,也有一些历史性的因素。但实践表明,这种灯光确实有助于驾驶员在阴暗的隧道中看清道路状况,降低发生交通事故的风险。

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