用手包住燈管，為什麼會呈紅色？紅色中間的陰影是骨頭嗎？

01-14

是燈光透過血液的顏色嘛？

多圖，反對所有認為「散射作用比色素作用顯著」的答案。請大家參閱 @zloga 答案中的實驗結果，與我的結論一致。該實驗中紅血蛙透射光紅色，藍血蛙透射光為藍色，強有力地證明了「散射作用遠小於色素作用」，而非野合菌一直聲稱的「色素的作用遠遠小於散射作用」。

預告。等假期結束回校後，會做相同組織色素漂白實驗，和透射光譜測量實驗。

20160212凌晨更新—強烈反對最高贊答案 @野合菌，盜用本人原創圖片，並斷章取義，擅自篡改我的結果，誤導知友。

反對樓上各種說「色素不重要」的答案。

那些答案所說的理論，都是正確的。但是並不適用於「手包燈管」這個體系。對於少色素體系，散射理論是成立的（比如紙、牛奶等），但對於多色素體系，色素作用才是主要因素。

手包燈管就是由手中的血液（血紅蛋白）和肌肉（肌紅蛋白）等色素，吸收了紅光以外的光，導致的。在色素含量高的體系里，散射顯示顏色的作用會被掩蓋。

本人本科畢業論文就是關於Mie散射和Gans散射，目前在做光學方向的理論。感覺這個問題的回答者都太想當然了。並不是高深的理論就適用於所有體系，要考慮清楚理論的適用範圍。

實驗是檢驗真理的唯一標準。下面的實驗，大家在家裡都能做。

先實驗證明，再理論分析。

圖片文字全部原創，轉載引用請聯繫我（被某些人逼的啊）——qcmsqas

後面有實驗更新——2016-02-11

我們先來看下題主說的現象

我的手指真是紅。

再來看下其他的動物組織，比如蝦仁

可以看到，蝦肉顯示出青色。這是著名的「蝦青素」。

蝦仁是冷凍的，我們再來看個活的（現殺），蛤蜊的斧足

是黃的唉～

低等動物沒有血紅蛋白和肌紅蛋白，透射光就不是紅色了。

那植物怎麼樣？來一塊白菜梆子。

白菜是綠色的。葉綠素的作用很明顯，雖然原本看起來挺白的。

從上面的實驗可以看出，不同物種具有不同的色素，放在燈上的顏色就不一樣。這裡顯示的顏色主要就是色素引起的。大部分脊椎動物都有紅色血液和肌肉，所以都和人一樣。

=====分割線，以下是2016-02-11新實驗=====

終於從老家回來，材料更加充足，補充實驗，豬肉的瘦肉和肥肉

豬瘦肉，含有少量血液（毛細血管），含有大量肌紅蛋白，顯示紅色。

豬肥肉，含有少量血液（毛細血管），含有少量其他色素，有微微的紅色或黃色，表面看起來幾乎是白色。

切割成小條，接近手指厚度，放在閃光燈上。為了防止拍照的白平衡和色差的影響，兩塊肉放在一起拍攝。

注意，左邊兩張圖是側面照的，右側是正面。側面拍照時，由於脂肪一側光強較強，向著瘦肉一側有光染。以最後一張正面照最為乾淨。（注意這三張其實是同一個實驗的三個角度）。

瘦肉明顯出現了紅色，而肥肉從黃（中心）到黑（邊緣），都沒出現紅色。

結果很明顯，肥肉只是黃色，而瘦肉有很明顯的紅色。可見，肌紅蛋白在這個現象里起了至關重要的作用。人手指放在燈上，很接近豬瘦肉的顏色。這又證明了手指透射光，主要成因是紅色素（血紅蛋白肌紅蛋白）。

這裡要補充一個簡單的道理，色素顯色，透射現象要比反射現象明顯很多。因為透射時，光穿過整個物體，被物體體內所有的色素吸收。而反射時，光之到達物體表面，只被物體表面色素吸收。當物體含有色素濃度低時，反射看不出色素，但透射很容易看出。例如上面的白菜梆子，以及豬肥肉。更多實驗請期待初八回校（家裡調節還是有限）。

=====新實和討論驗結束======

下面開始進行學術分析。首先普及一個概念，顯色原理。

被動顏色（非光源光的顏色，下面稱之為「顯色」）的成因有兩種，一種是色素顯色，把其他光吸收，只留下某種顏色光，另一種是散射顯色，將某些色光散射到其他方向，另一些色光則透射更遠。比如傍晚的紅日，藍天藍海。

另外的答案里提到的「瑞麗散射，Mie散射，xxScattering」等，都滿足散射顯色的性質，只是原理有些不同。

如何在現實現象中判斷是色素作用，還是散射作用呢？我們先來做幾個實驗，了解下到底什麼是散射顯色，什麼是色素顯色。

我們再來做個實驗。用一杯清水滴一滴牛奶搖勻，

然後把手機閃光燈放在下面，從上看

可以看到這個紅色的光點，是閃光燈。

再側面看

看到側面下部看起來略偏藍。

從上面的實驗看出，散射顯色的特點是，正面看到光源的像（閃光燈光點，太陽），是透射色（這裡是紅色），側面看到的散射光，是透射色以外的顏色（這裡是藍色）。

那麼，色素顯色是怎麼樣的呢？用鞭炮的外皮浸出紅染料重複上述實驗

從上面看

從側面看

從這些結果可以看出，色素顯色，不論從哪個方向看，不論是光源的像還是周圍的散射光，都是同樣的顏色。散射顯色，從透射方向看光源，是透射色（往往是紅），從側面看散射光，是散射色（往往是藍）。

當然，有些溶液的散射顯色，透射色和散射色不是紅藍。例如活性葉綠素溶液。

而手指的側面什麼樣子呢？看一下

可以看到，任何角度手指都紅。這明顯不是散射顯色，而是色素顯色。手指顯色的現象，與鞭炮浸透出的紅色素顯色現象相似，與散射顯色的現象不同。一般情況下，散射顯色弱於色素顯色。天空這麼寬廣才顯出淺藍，而藍色燈籠一張紙足以。有色素的時候，往往能夠掩蓋散射顯色的現象。只有白色（無色）的散射體，才容易體現散射顯色。

然而，有些情況下，散射顯色可以非常華麗，例如孔雀羽毛。所以人類也在模仿散射顯色，主要成果包括光子晶體，超材料顯色等。

正好手頭有脊椎動物的例子：

南美角蛙（Ceratophrys cranwelli），紅色血液，正常是這樣的：

後腿部打光：

像不像手捂住的效果？

再來個藍色血液的。

牛奶蛙Trachycephalus resinifictrix：

不打光：

打光：

天底下沒有蛤解決不了的問題

......

更新一下

散射導致到透射光路的極大延長，極大提高了單位物理距離光線受到各類衰減的概率。

紅光的散射衰減相對藍光更小，所以可以穿透更深的組織。

而中間的陰影正是由骨骼的強散射造成的高衰減導致的。

透射衰減受吸收衰減和散射衰減兩個因素影響。

血液中血紅蛋白濃度20mM，按血液占人體體積的7%，其中5%在毛細血管中算，血紅蛋白在表皮組織中的濃度最高也應該小於0.1mM。對照血紅蛋白的摩爾吸收譜，造成低波長的光衰減只在0.01 cm^-1的範圍內。直觀的說，穿過1米厚的透明組織，大約會被消減一半。如果沒有散射，就算有同樣濃度的血色素，任何顏色的光都可以輕易穿透組織。

而在人體組織中，散射造成的低波長衰減在10-100 cm^-1的範圍內，直觀的說穿透1毫米不到就會衰減一半，並且衰減程度也隨波長的減少而增加。雖然散射粒子的性質和分布在散射衰減中起到了決定性作用，但各類吸收也都對散射衰減性質產生各種影響。

如果你依然覺得這紅色就是血液的顏色，那不關我啥事。

但是如果你想了解光線在生物體內到底發生了什麼，請往下看。

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這場比試，藍光輸在了起跑線上。

（註：本文中藍光特指低波長的光，紅光特指高波長的光）

光線從進入人體組織開始，就開始尋找出去的路徑。然而，人體組織是個巨大的迷宮，對光線而言充滿了各種障礙（散射）和危機（衰減）。只有極少數的光線可以找到出路，擺脫這個迷宮的圍困。

障礙

決定這場遊戲勝負的首要障礙就是散射（scattering）。

這些障礙一般不會直接把光消滅，但是卻會使光拐彎。

生物組織里充滿了各種膜，沒錯，各種膜。

這些膜，形成了生物體中各種功能性結構。

大到細胞，小到細胞器，都是膜形成的。

這些膜無處不在，說實話，你整個人其實就是一堆膜。（你的身體里住著無數的膜法師）

雖然說這些膜大小各異，但總體上說，膜的樣式都是一樣的，大概有個這樣的結構：

水在外面，水在裡面，而膜在中間。

於是問題就來了。

你膜你的，關光頭…哦不對，光線，什麼事？！

事實上，當光線經過、甚至靠近膜（以及其他各種大體積粒子，例如膠原蛋白纖維）的時候，會改發生各種各樣有趣的故♂事=。=

最簡單的就是折射，簡單的說就光射精水面游泳的時候會拐個彎。

在有的角度，光還會直接反射走。

也有差點被膜吸過去的情況。

如果你嫌複雜，你可以直接把膜和粒子想像成一堆顆粒。總之，當光線和這些顆粒發生肢體摩♂擦和碰♂撞的時候，就會被掰彎。

所以，雖然你們總覺得光走的是直線，但是光線經過生物組織這個迷宮的過程是曲折的。

差不多就是這個感覺。

試圖穿越迷宮的光線有兩個結局，要麼逃出升天，要麼在危機中損命。

哦不對，還有一個結局，就是遛了一個大彎又遛回起點去了（好吧，其實也算出去了）。

危機

生物組織中的危機有很多種，讓迷宮中光線瞬間喪命的危機也無處不在。

例如熒光粒子，會把光吸進去，然後釋放出一個不同波長的光來。

例如色素粒子，根據屬性不同，火系暖色素可以消滅水系低波長的光，而水系冷色素可以消滅火系高波長的光。當然，也有boss級的無色系色素，可以幾乎無差別的消滅各種光線。

當然，就算遭遇不到這些個幺蛾子們

光是行走在荊棘的路上，大環境就在吸收光線的HP。

根據障礙和危機的不同，這個迷宮遊戲有幾種不同的地圖模式：

跑酷：障礙和危機都不多，許多光線是可以愉快地直線穿越迷宮的。例如大白菜埂子，每個大膜里都有一個大湖（液泡），光線可以在裡面賽艇，決定里跑酷這種模式。

B♂L：雖然障礙很多，但是危機不多，光線各種拐彎然後愉悅的從各個方向走出迷宮。例如韌帶，富含膠原纖維，吃了可以美白。個屁。

RPG：障礙不多，但是危機四伏，根據危機的種類，特定波長的光線會大量戰死沙場。比如火山（血液）地圖，在地圖小的時候水系藍光剛進迷宮就統統歇菜，而火系免疫的紅光可以直線通過。

鬼畜日狗地圖：遍地都是比利和元首，光線和比利激情摩擦，然後被元首的憤怒給搞死。不是大觸必死無疑啊。例如生物體內的熱翔啊什麼的。

地牢模式：上面各種地圖疊加在一起。。。恩，其實現實中生物組織一般是這種模式。不同堆疊也會產生不同效果。

當然，除了地圖模式，地圖大小也非常重要。

迷宮太大了，觸手老司機也玩不來。

起跑

然而，世界總是不公平的。

這場比試，藍光輸在了起跑線上。

藍（BLUE）光輸就輸在有一顆BL的心，

Boys♂

Love♂

U♂

Easily♂

面對以比利膜王為首的散射時，和紅光相比，藍光往往會被掰得更彎。

散射主要分三種情況考慮：

1. Rayleigh 散射（粒子大小遠小于波長）

2. Mie散射（粒子大小近似於波長）

3. Geometric散射（粒子遠大于波長）

生物體含有大量膜組成的細胞和細胞器，大小一般都和波長在一個量級，所以受Mie散射的影響非常非常大。

（斜杠陰影是可見光波長範圍）

而不巧的是，Mie散射正好對波長又非常敏感！

話怎麼說？

我們前面提到了，一個單獨的膜粒子，會對光線施加一個拐彎膜法。

下面這些圖樣顯示了光線拐彎方向概率（光的入射方向從左往右，）。

對比低波長的藍光

和高波長的紅光

的散射角度分布，

我們可以發現藍光被施加膜法後會比紅光更加不知所措，平均下來，拐彎幅度比紅光厲害的多。

旅程

於是問題就來了。

挖掘機技術哪家強？中國山東找藍翔。（本條五塊，括弧內刪除）

提到藍翔，就不得不提藍光。

藍光啊，既然他拐彎拐的更厲害，就要多走彎路啊！

多走彎路就會碰到更多的膜法師，然後拐更多的彎啊，然後走更更多的彎路啊！！！

多走彎路問題就大了啊！

因為迷宮裡有各種幺蛾子啊！！！

光線碰到幺蛾子，啊！

然後就死了。

同樣大的迷宮，藍光要比紅光多走幾倍的路程。多走幾倍的路程，就要遇到幾倍多的幺蛾子。

並且膜法師越多，翻倍越多。

（圖片僅供展示，與實際事件略有出入）

運氣好的情況下，幺蛾子多是針對紅光的，那藍光可以比紅光多一些生還希望。

但是人體這個大迷宮中不是黑色素就是紅色素還有黃色素，不是無差別對待就是專門針對藍光。

十倍地圖大小，加上十倍暴擊傷害，尼瑪藍光還玩毛啊。

藍光有多可憐呢？

來搞一個小實驗看看：

往白光二極體上堆紙，橫簡單，有興趣自己可以做做玩兒。

藍光為主的白光二極體，疊加了5層紙是飽和的白光。

疊加了10層紙開始變黃。