誰給火焰上了色

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閃爍著藍色火焰，煙花綻放出的五彩斑斕的火焰能在一瞬間讓黑夜變為白晝……可可豆們有沒有想過，為什么我們會看到這些閃爍的火光呢？為什么火焰會有顏色呢？

這還得從火焰究竟是什么說起。

火焰是燃料與空氣——主要是其中的氧氣反應而發光發熱，閃爍著上升的狀態。

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

火焰的誕生

我們就以大家都見過的蠟燭為例。

大家知道，要點燃蠟燭，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，會發現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。

我們點燃蠟燭后，靠近火焰的區域會變得很熱，這說明燃燒這一過程釋放了能量（此處表現為熱量）。這時候，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，紛紛想要離開家——原子核，從內圈到外圈繼續奔跑。

躁動的狀態持續不了多久，離家遠了，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，回到了原先的內圈繼續奔跑。

這些被丟掉的能量就以光子的形式釋放出來，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！

這個過程，涉及一些高深的化學和物理知識，也許現在理解起來有些困難。但大家只需要記住，在蠟燭燃燒時，就是電子這個調皮鬼，從內圈到外圈再回到內圈的這個過程釋放的光子，讓我們得以看到火焰。

我們看見的顏色

細心的可可豆們會發現，不同的東西燃燒時火焰的顏色是不一樣的，這又是為什么呢？別著急，在回答這個問題前，我們還得重新認識一下顏色。

原來啊，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、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？在光學里，什么光都沒有了，就是我們所說的“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？

其實幾百年前，著名的物理學家牛頓（就是被蘋果砸中頭的那位），躲在某個農場的一個小黑屋里，也深思了這個問題。他讓經過小窗口的一束太陽光通過一個三棱鏡，發現太陽光被分解成幾種顏色的光譜帶。因此得出結論，白光是混合光，混合了我們經常說到的七種顏色：赤橙黃綠藍靛紫。雨過天晴，我們偶爾會看到彩虹，這就是由于太陽光經過雨珠這樣一個天然“透鏡”被分解為七種顏色的緣故。

現在我們知道了兩件事。一是我們之所以能看見不同顏色的火焰，是因為不同顏色的光子。二是比起篝火紅色的火焰，藍紫色火焰不僅能量更大，溫度也高得多。

揭開火焰顏色的謎底

現在，我們離解開火焰顏色之謎，只差一支蠟燭的距離了。

看似普通的燭光，仔細觀察一下會發現，其實它的火焰是分層的。這是為什么呢？

仔細看，一支正在燃燒的蠟燭，它火焰的內部，其實沒有那么明亮，而是較暗的，還帶一點點暗紅色的光。

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，是最難看出來的。我們可以觀察火焰下部靠近邊緣的位置，能看到藍紫色的光。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。所以我們會看到能量更大的藍色火焰，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“中層”就是內焰。在這個部分，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。

現在知道了吧！之所以我們能看到五彩斑斕的煙花，正是因為我們利用不同的物質燃燒釋放出不同熱量，從而產生了不同顏色的火焰。如同每個可可豆的性格、長相都不一樣，由于每個物質的構造不同，所以不同物質在與氧氣發生反應（燃燒）的時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。