【歪门邪道】使用荧光棒作为应急光源

前几个月不知道想起什么来了，突然就对荧光棒很感兴趣。于是去淘宝买了Lumica的荧光棒，12块钱一根。想来想去，得让这12块钱花的值，于是又花了三百多买了个DIY的光谱仪。遂有了这篇文章。本文价值418元。

铺垫

由于事情是5月干的，文章是7月写的，具体为什么要买荧光棒已经完全不记得了，大概率是心血来潮吧。第一次买了5根浅蓝色的，因为我很喜欢这种颜色。商家许诺的这根荧光棒能发光6到8个小时，实际上24小时以后还会发出微弱的光，让我甚是惊喜。虽然后期的亮度完全不足以照亮任何东西，但最初的几个小时的亮度还是足够照亮周边物体的，这个观察让我萌生了一个想法：既然可以照亮周边的物体，那么能不能用荧光棒作为应急照明呢？虽然现在手电筒已经非常普及了，我还有一个（我个人感觉）非常厉害的强光手电，把光打到天花板就完全足以照亮整个屋子，效果和台灯差不多。但手电嘛，毕竟还是要充电的。而荧光棒就不一样了：发光所需要的全部条件都封存在一根塑料棒内，你只需要掰断里面的玻璃管就可以了。

于是我开始在这个想法上越走越远。我手里的浅蓝色荧光棒有一个问题：在观感上很亮，在黑夜中甚至还有些刺眼，但周围的东西好像照得不是很亮。我知道人眼对于不同波长的光会有不同的敏感度，但是具体怎么回事我就不清楚了，于是我十分难得地问了几个LLM。他们一致认为浅蓝色荧光棒是最不适合作为光源的，因为蓝色光波长短，能量大，同等条件下少量蓝光就可以让瞳孔缩小，从而降低人眼在黑夜中的表现，同时可能还会引发视觉疲劳，使人难以在黑暗中阅读。

我觉得他们说的有道理，于是我继续追问，让他们给我推荐几种适合作为应急光源的荧光棒颜色。谷歌的Bard说首推绿色，因为人眼对绿色光最敏感，同时绿色光的能量不及蓝光，不会给人眼造成太大压力，有利于人眼辨识细节。其次是白色，白色的显色指数最好，但过亮可能会造成眩光，而不够亮则导致人眼难以识别细节（冷知识：人眼的彩色模式在微光环境下不起作用，主要还是黑白模式）。最后它还给出两个不太推荐的颜色：蓝色和黄色。不推荐蓝色的原因之前已经说过了，而不推荐黄色的原因，Bard说是因为人眼对黄光的敏感度低。想来好像也有道理，之前说钠灯效率低，就是因为它耗费同样地电功率，发出的光的照明效果因为人眼的不敏感而大打折扣。

Bard是这么说的，接下来我又问了ChatGPT，它给出的首推是白色，理由是白色从光谱上来说最接近自然光，显色效果最好。其次是绿色，因为人眼对其敏感度最高。之后是黄色，虽然黄色的显色能力较差，但它在单色光下表现仅次于绿光。至于浅蓝色，同样和Bard一样，不推荐，理由也相同。

以上观点是有LLM生成的，我只是复述了一下。请勿未经验证就随意引用。如果将来你们报导上有偏差，你们要负责，我不负责。

名词解释

前面说了一大堆，有几个点我想稍微解释一下。当然，我也不是科普博主，我就这么一说，你要好奇呢，你就自己谷歌，我只是抛砖引玉。当然，这一节绝无凑字数的嫌疑。

我主要想说一下光线的问题。和现代显示器常用的RBG显色原理不同，自然光要远比红绿蓝这三种颜色的光要多得多，并且每一种光都因为它的波长而独特。以#00aeff这个颜色为例：

从RGB的角度来说（每个分量取值0到255），它没有红色分量，绿色分量强度是174，蓝色分量是255。因此当我们的眼睛看到屏幕上的这种颜色时，是绿色光和蓝色光共同作用，让我们的大脑以为我们看到了这个颜色。如果你把它打印出来也是类似，打印时我们使用CMYK色彩空间。在屏幕上，我们通过发光来显色：屏幕不亮时就是黑的，屏幕亮时就是白的，因此我们要通过添加的方式（控制每个分量有多亮）来显色。而打印则不一样，一张白纸什么都不印，它就是白的；而印上东西之后，它才是黑的。因此打印是一种相减的方式，我们要控制从白色中减掉每个分量来显色。这个RGB颜色转换成CMYK是(1, 0.32, 0, 0)，也就是说，我们要按比例放1分Cyan（青色），然后放0.32份Magenta（洋红色），就可以在纸上看到这个颜色了。原理和显示器类似，但这次不是纸发光了，而是你的台灯或者太阳光发出的白光反射到纸上，随后白光中其他颜色的光被青色和洋红色染料吸收掉，只反射出青色（蓝绿）和洋红色（红蓝）的光，由于他们在纸上的比例不同，因此反射出来的对应光的强度也不一样。这样两种光进入到眼睛里，大脑就会认为我们看到了这种颜色。

但对于这个特定的颜色来说，混合两种光不是唯一能看到这个颜色的方法。如果你正巧有什么能够发出471纳米光线的东西（比如471纳米的发光二极管），那么恭喜你，这个471纳米的光，就是这个颜色——不需要用RGB调色，471纳米的光本身就是这个颜色。

这是什么原理呢？归根结底，还是要看我们的眼睛是怎么实现全彩色的。人眼中一般有三种视锥细胞，每一种视锥细胞都会对特定一段波长产生反应（神经冲动），这些神经信号最终汇聚到大脑里，大脑负责合成对应的颜色。如果你的眼睛中没有三种视锥细胞，那，很抱歉，我对此表示遗憾。基于这种原理，我们根据波长将这三种视锥细胞划分为R（红色）、G（绿色）和B（蓝色）。与其绞尽脑汁思考要如何发出指定波长的光线，这样一来我们只需要发出三种固定波长的光线，通过调节他们之间的比例，即可操纵我们的大脑来“看到”不同的颜色。当然，取决于物种，有些生物是不会被这种技巧欺骗的，比如色盲但又能看到真彩色的章鱼，它的眼睛就类似于光谱仪：虽然从生物学的角度，章鱼只能感受到光线的强度（黑白），但借由眼睛的特殊结构，它能够将射进来的光分解成光谱，将波长（也就是颜色）信息转换成位置信息。如果这一点很难理解的话，等下面我说道光谱仪你就了解了。

虽然RGB方便，但它毕竟只是一种对于现实的拙劣模仿。这里我们要介绍一个叫做“显色指数”的东西。假如我们要看一个东西的色彩，这个过程中要发生什么呢？光从光源出发，照射到我们要看的物体上，然后这个物体表面会吸收掉一部分光，然后把其余的光反射掉。这个过程中，被吸收的光是按照波长来决定的，这涉及到一些物理学的知识，我本来就似懂非懂，就不在这里解释了，好奇的话自己查查“原子光谱”，以此为出发点进行探索。总而言之，这个吸收的过程是由物理决定的，不同的材质、不同的分子会吸收不同波长的光，然后反射余下的光。这样就导致一个问题：如果光源里没有被反射掉的对应波长的光，那我们岂不是就看不到对应的颜色了？

你别说，还真是。家里装修过，买过灯的读者可能都知道显色指数。一般来说，自然光是太阳发出来的白光，它里面包含了各种各样波长的光。所以照射到大自然中，各种各样的物体吸收到他们需要的光，反射掉其他的，我们才能看到多彩的世界。假设我们把太阳的白光换成由RGB三种分量调和出来的白光——对于我们的眼睛来说，它确实是白光，因为我们的眼睛只能按照RGB来解析色彩——从物理学的角度说，它只包含三种光：700纳米的红色光，546纳米的绿色光和438纳米的蓝色光。假如一个物体只反射471纳米的光，可是光源里没有啊？怎么办？那就不反射呗。于是原本应该是蓝色的物体，在我们这个虚假的白光下就变成了黑色，因为没有光从它的表面反射出来。

还是不懂？请看VCR：YouTube视频：The Weird World in RGB

为了科学地基于这个角度来评判光源，显色指数就被引入了。它的中文好像不太好懂，英文会好一些：color rendering index，色彩渲染指数。也就是说，这个指标要衡量这个光源能够多好地“渲染”出不同的颜色。说是渲染，其实就是提供尽可能多的不同波长的光线来供物体吸收和反射。但显色指数毕竟知识一个数字，它能告诉我们一个光源有多好，但无法告诉我们这个光源怎么好。要看怎么好，还得是看光谱。

光谱仪听起来高大上，其实一个三棱镜就是一个简单地光谱仪——它能把一束光分解，将其中的波长信息转换为位置信息。如果我们用一个摄像头来接收这个位置信息，那么我们就可以将图像中特定位置像素的明暗和特定波长的光的强度联系起来。由于商业光谱仪很贵，我又不常用，所以我就没买。本打算自己做，但我实在是不愿意做硬件，于是去淘宝买了DIY成品。大概原理就是入射光首先要通过一个狭缝保证它是平行射入的，随后这个平行光线照射到一个光栅上（卖家用的是DVD光盘，他连成品光栅都不愿意买，挥泪挣我好多钱），由于光栅分光原理，平行照射的入射光就会被分解成不同分量，我们最后只需要用一个摄像头接收这个信号就好了。至于为什么不用三棱镜，我不知道，我也不是学光学的。我看网上有人说三棱镜分光是因为不同波长折射率不同，波长和折射率不是线性关系，而光栅分光则是因为衍射效应，能够保证波长和位置是线性对应的。具体我也不懂，我也不好奇。好奇的自己去查吧。

关于光谱分析的软件，我是用的是Theremino Spectrometer，它本质就是分析摄像头看到的图像，根据位置推断波长。关于光谱仪的使用这里就不多说了。

荧光棒的评判

上面巴拉巴拉说了一堆，说回荧光棒本身，如果要做应急光源的话，由于荧光棒的亮度普遍较低，因此我们首先考虑亮度和视觉观感（也就是不刺眼，不会让眼睛疲劳），如果有余力的话，我们再看显色指数。

为此，我又购入了4种荧光棒，加上之前买的，一共是5种：

• 浅蓝色
• 白色
• 绿色
• 黄色
• 高亮黄

其中高亮黄的寿命只有1个小时，但它的初始亮度会非常高。除此之外和黄色没什么不一样，买它就是单纯的我想玩。

黄色

既然是我想玩，那就先从黄色的开始吧。我测了高亮黄和普通黄的光谱：

可以看到二者没什么区别，高亮黄因为很亮，所以测出来带外噪音很低，而普通黄可以看到带外的噪音。

黄光的显色能力一般，通过对比可以看出来，黄光下较难区分蓝色和绿色。同时黄色确实看起来比较昏暗，虽然可以借助荧光棒阅读，但整体比较费劲。

白色

白色荧光棒的光谱相对来说比显示器丰富：

抛去底噪（光的强度不够），可以看到在三个主峰之间还有一定量的光存在，而显示器就比较干净利落：

白色光的对比就毫无压力了，和手机的闪光灯无异：

白色虽然颜色好看，但它的持续时间比较短（6到8个小时，其他的都是10到12小时），并且整体不亮，必须要贴得很近才能辨识清楚文字，难以照亮周围。

浅蓝色

浅蓝色我只测了光谱，忘记拍对比图了：

从体感上来说，蓝色是比较亮的，虽然它的初始亮度只有344坎德拉（对比之下，白色有338坎德拉，普通黄色有1191坎德拉），但看起来要比白光和黄光亮的多，甚至有些刺眼。阅读没有问题，但如之前所说，如果荧光棒本身直接出现在视野中，会导致眼睛对周围的感光变暗，总体来说反而不适合作为应急光源。

绿色

绿色的光谱比较纯粹：

光谱的主要部分基本都分布在绿光了，因此色彩方面表现很差：

但由于人眼对绿光很明暗，初始亮度1290坎德拉，是我体感最亮的颜色，没有之一。如果只需要单色光下进行阅读，我觉得绿色是很好的一个选择。

总结

这次一共玩了5种荧光棒。其实要说是应急光源的话，我觉得还是手电最好——毕竟又白又亮。非要说荧光棒的话，可能绿色和黄色更好一些。我注意到Lumica店里的应急荧光棒只有黄光，不知道是只有黄光有货还是就只有黄光可选。假设是后者的话，我的一个猜测就是，由于黄光在视觉上比较昏暗，因此一下子没有光源之后，眼睛可以很快地适应黑暗的环境。而绿光由于人眼敏感，非常亮，我觉得除了照明，还很适合在一定距离下识别和辨认。所以非要说的话，我可能会买黄色和绿色两种？但鉴于他们12块钱一根，我还是默默地把手电充上电吧。

-全文完-

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