颜色是怎么回事：从看见颜色到天空为什么是蓝的
抬头看天，白天是蓝的，傍晚却烧成橙红。要把这件事讲明白，得先从一个更基本的问题说起：我们到底是怎么「看到」颜色的？
颜色不是贴在物体表面的一层油漆，而是光和眼睛一起「算」出来的结果。下面我们一步步拆开，每一节都配一个可以亲手拖一拖、点一点的小演示。
一、为什么能看到颜色
眼睛本身不会「发射」探测信号去摸物体，它是个接收器：只有当光线钻进眼睛、打到视网膜上，我们才看得见东西。所以一句话——
没有光，就没有颜色，也看不见任何东西。 把灯全关掉、窗帘拉严，再红的苹果也是一团黑。
那进入眼睛的光从哪来？只有两种来源：物体自己发光，或者物体反射了别处来的光。
1.1、自发光
有些东西自己就能产生光，叫光源：太阳、灯泡、手机屏幕、火焰、萤火虫……它们发出的光可以直接射进眼睛，我们看到的就是这束光本来的颜色。
不同光源的颜色还不一样：太阳是接近白的光，白炽灯偏暖黄，霓虹灯可以是纯红，萤火虫是黄绿色——这是因为它们发光的「方式」不同，发出的光成分也不同。
点一点下面的不同光源，看看光是怎么从光源直接跑进眼睛的：
1.2、反射光
可是世界上绝大多数东西并不发光：桌子、书、你的衣服、一颗苹果……它们自己一片漆黑，我们却能看见它们五颜六色。原因是它们把光源的光反射了出来，反射光再进入眼睛。
这里有个关键：反射光的「原料」来自光源。物体只能反射照在它身上的光——光源里没有的颜色，它再怎么反射也变不出来。所以同一个物体，换一种颜色的光去照，看起来就会变色。
拖动下面的滑块改变光源的颜色，再切换被照的物体，看看会发生什么：
你会发现：白纸像一面「老实镜子」，光源什么颜色它就反射成什么颜色；而红苹果很「挑食」，只肯反射红光，用纯绿光去照它，它几乎变成黑的——因为它把绿光都吸收了，没有红光可反射。这正好引出下一个问题：颜色是怎么「混」出来的？
二、三原色
你可能听过「三原色」，但其实有两套完全不同的三原色，一套属于光，一套属于颜料。搞混它们，就会觉得「红配绿怎么一会儿变黄一会儿变黑」。
| 三原色 | 混合规则 | 全部叠加 | 用在哪 | |
|---|---|---|---|---|
| 加色法（光） | 红 R、绿 G、蓝 B | 越加越亮 | 得到白光 | 屏幕、舞台灯 |
| 减色法（颜料） | 青 C、品红 M、黄 Y | 越涂越暗 | 接近黑色 | 颜料、打印 |
为什么相反？因为光是「加」上去的：往黑暗里再添一束光，总光量变多，所以越混越亮。而颜料是「减」掉的：每涂一层颜料就吸收掉一部分光，反射回来的越来越少，所以越混越暗。
2.1、加色法：红、绿、蓝（光）
先玩光的三原色。在全黑的背景上打出红、绿、蓝三束光，让它们交叠：
记住几个组合：红 + 绿 = 黄，红 + 蓝 = 品红，绿 + 蓝 = 青，红 + 绿 + 蓝 = 白。是不是有点反直觉？但这就是屏幕的工作原理。
2.2、调色板：屏幕怎么调出千万种颜色
你手机、电脑屏幕上的每一个像素，其实都是三盏挨在一起的小灯：一红、一绿、一蓝。只要分别调节它们的亮度，就能配出几乎所有颜色。试着拖动下面的三个滑块：
每个滑块从 0 到 255 共 256 个档位，三个一组合就是 256 × 256 × 256 ≈ 1677 万种颜色——这就是常说的「1600 万色」的来历。
物体颜色
现在回到那个老实的问题：苹果为什么是红的？
太阳光（白光）其实是各种颜色的光混在一起的（这点稍后讲天空时还会用到）。当白光照到苹果上，苹果表面吸收了大部分颜色的光，只把红光反射出来。反射出的红光进了你的眼睛，于是你说「苹果是红的」。
所以物体的颜色，是它反射出来的那部分光的颜色；它吸收掉的颜色，你永远看不到。叶子绿，是因为它反射绿光、吸收红蓝；煤炭黑，是因为它几乎把所有光都吸收了，没什么光反射回来。
点一点下面不同的物品，看看它在白光下分别吸收、反射了哪些颜色：
天空颜色
最后来解决开头的问题。天空既不发光、也不是一块涂了颜料的布，它的颜色来自一个新角色：散射。
地球被一层大气包着，里面全是空气分子。阳光穿过大气时，会撞上这些分子，被它们「弹」向四面八方——这就是散射。关键在于：波长越短的光，越容易被散射。 在阳光里，蓝光、紫光波长短，最容易被空气分子散射，红光波长长，基本直接穿过去。（这条规律叫瑞利散射，散射强度大约和波长的四次方成反比。)
拖动下面演示里的太阳，让它从地平线升到头顶，再落下，看天空颜色怎么变：
清晨与中午：为什么是蓝的
太阳高高挂在天上时，阳光穿过的大气比较薄。蓝光被空气分子散射得到处都是，于是你朝天空任何方向看，都有被「弹」过来的蓝光进入眼睛——天空就成了蓝色。
有人觉得正午天空、尤其靠近地平线的地方有点「发白」。这不是因为蓝光消失了，而是因为那个方向的空气更厚、散射发生了很多次（多重散射），各种颜色都被混进来一些，蓝色被「冲淡」了，看起来就偏白。天顶方向依然是最纯的蓝。（顺带一提，紫光波长比蓝光还短，按理散射更强，但太阳光里紫光本来就少，加上我们眼睛对紫不敏感，所以天空主要呈现蓝色。）
傍晚：为什么是橙红的
太阳快落山时，它斜挂在地平线附近，阳光要斜着穿过厚得多的大气才能到你眼前。这么长一段路，蓝光、绿光早就被散射光了，几乎只剩波长最长的红光、橙光能笔直穿过来——于是太阳和它附近的天空被染成橙红色，这就是晚霞（清晨同理，就是朝霞）。
把这一整篇连起来看：自发光提供光，反射让我们看见万物的颜色，三原色解释颜色怎么混合，吸收与反射决定每件东西的颜色，而散射则把整片天空画成蓝色、又在日出日落时烧成橙红。下次抬头看天，你就知道那抹蓝和那片晚霞，其实是阳光、空气和你的眼睛一起完成的一幅画。