誰(shuí)給火焰上了色

王小北

蠟燭燃燒的亮光能照亮整間屋子，廚房里的天然氣灶會(huì)閃爍著藍(lán)色火焰，煙花綻放出的五彩斑斕的火焰能在一瞬間讓黑夜變?yōu)榘讜儭煽啥箓冇袥](méi)有想過(guò)，為什么我們會(huì)看到這些閃爍的火光呢？為什么火焰會(huì)有顏色呢？

這還得從火焰究竟是什么說(shuō)起。

火焰是燃料與空氣——主要是其中的氧氣反應(yīng)而發(fā)光發(fā)熱，閃爍著上升的狀態(tài)。

蠟燭和氧氣反應(yīng)放熱，天然氣和氧氣反應(yīng)放熱，燃放煙花也會(huì)放熱。我們看不見(jiàn)這些反應(yīng)放出的熱量，可是我們卻看得到閃爍的火光。這是為什么呢？

火焰的誕生

我們就以大家都見(jiàn)過(guò)的蠟燭為例。

大家知道，要點(diǎn)燃蠟燭，蠟燭本身和空氣里的氧氣是必不可少的。如果我們把蠟燭和空氣放大，放大，再放大，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們里面有許多的粒子，其中就包括原子核和總是繞著原子核跑圈的電子。

我們點(diǎn)燃蠟燭后，靠近火焰的區(qū)域會(huì)變得很熱，這說(shuō)明燃燒這一過(guò)程釋放了能量（此處表現(xiàn)為熱量）。這時(shí)候，蠟燭和空氣里的電子們得到了這些能量后，就像喝了興奮劑一樣，變得非常不安分，紛紛想要離開(kāi)家——原子核，從內(nèi)圈到外圈繼續(xù)奔跑。

躁動(dòng)的狀態(tài)持續(xù)不了多久，離家遠(yuǎn)了，這些電子就不由自主地想要回去。但是回去可以，必須把剛才喝掉的興奮劑——能量丟棄。這些電子丟掉了吸收的能量，回到了原先的內(nèi)圈繼續(xù)奔跑。

這些被丟掉的能量就以光子的形式釋放出來(lái)，許許多多的光子組成了光，從燃燒的蠟燭飛向你的眼睛，我們就能看到火焰啦！

這個(gè)過(guò)程，涉及一些高深的化學(xué)和物理知識(shí)，也許現(xiàn)在理解起來(lái)有些困難。但大家只需要記住，在蠟燭燃燒時(shí)，就是電子這個(gè)調(diào)皮鬼，從內(nèi)圈到外圈再回到內(nèi)圈的這個(gè)過(guò)程釋放的光子，讓我們得以看到火焰。

我們看見(jiàn)的顏色

細(xì)心的可可豆們會(huì)發(fā)現(xiàn)，不同的東西燃燒時(shí)火焰的顏色是不一樣的，這又是為什么呢？別著急，在回答這個(gè)問(wèn)題前，我們還得重新認(rèn)識(shí)一下顏色。

原來(lái)啊，不同顏色的光子具有的能量是不同的，人眼能看到的光子顏色大致可以分為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種。其中紅色光子的能量是最小的，橙色稍大些，紫色光子的能量最大。

但還有很多光子是我們看不見(jiàn)的，比如紅外光子，它們的能量比紅色光子的能量還要小；而比紫色光子能量還要大的光子，我們稱為紫外光子。

咦，白色和黑色在哪里呢？在光學(xué)里，什么光都沒(méi)有了，就是我們所說(shuō)的“黑色”，也就是我們看到的黑夜的顏色。可可豆們都知道白色象征著純凈、潔白，那白色又是什么呢？

其實(shí)幾百年前，著名的物理學(xué)家牛頓（就是被蘋果砸中頭的那位），躲在某個(gè)農(nóng)場(chǎng)的一個(gè)小黑屋里，也深思了這個(gè)問(wèn)題。他讓經(jīng)過(guò)小窗口的一束太陽(yáng)光通過(guò)一個(gè)三棱鏡，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光被分解成幾種顏色的光譜帶。因此得出結(jié)論，白光是混合光，混合了我們經(jīng)常說(shuō)到的七種顏色：赤橙黃綠藍(lán)靛紫。雨過(guò)天晴，我們偶爾會(huì)看到彩虹，這就是由于太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨珠這樣一個(gè)天然“透鏡”被分解為七種顏色的緣故。

現(xiàn)在我們知道了兩件事。一是我們之所以能看見(jiàn)不同顏色的火焰，是因?yàn)椴煌伾墓庾印６潜绕痼艋鸺t色的火焰，藍(lán)紫色火焰不僅能量更大，溫度也高得多。

揭開(kāi)火焰顏色的謎底

現(xiàn)在，我們離解開(kāi)火焰顏色之謎，只差一支蠟燭的距離了。

看似普通的燭光，仔細(xì)觀察一下會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)它的火焰是分層的。這是為什么呢？

仔細(xì)看，一支正在燃燒的蠟燭，它火焰的內(nèi)部，其實(shí)沒(méi)有那么明亮，而是較暗的，還帶一點(diǎn)點(diǎn)暗紅色的光。

這是由于在火焰的中心，蠟燭只能和少量的氧氣接觸。蠟燭是由石蠟制造的。只有少部分的石蠟粒子找到了空氣中的氧粒子，大部分石蠟粒子沒(méi)有辦法和氧氣接觸，燃燒不充分，因而能量釋放少，電子能夠吸收的能量也很少，自然釋放出的光子顯示為能量較小的暗紅色。我們把這一層蠟燭火焰叫作焰心。

外焰在火焰的最外層，是最難看出來(lái)的。我們可以觀察火焰下部靠近邊緣的位置，能看到藍(lán)紫色的光。由于燃燒充分，于是這里氧氣充足，基本上所有石蠟粒子都可以找到氧氣小伙伴，釋放出很多的能量。所以我們會(huì)看到能量更大的藍(lán)色火焰，溫度也最高。

明黃色的中層是我們最容易看到的，從暗紅色的焰心往外一層的這個(gè)“中層”就是內(nèi)焰。在這個(gè)部分，比焰心多的蠟燭粒子找到了氧氣小伙伴，釋放更多的能量，所以釋放出的光子顯示為能量更大的明黃色。

現(xiàn)在知道了吧！之所以我們能看到五彩斑斕的煙花，正是因?yàn)槲覀兝貌煌奈镔|(zhì)燃燒釋放出不同熱量，從而產(chǎn)生了不同顏色的火焰。如同每個(gè)可可豆的性格、長(zhǎng)相都不一樣，由于每個(gè)物質(zhì)的構(gòu)造不同，所以不同物質(zhì)在與氧氣發(fā)生反應(yīng)（燃燒）的時(shí)候釋放的熱量也不同，我們看到的顏色也就不一樣了。

這，就是火焰顏色的秘密。