圖片來源：Pixabay
突然出現的紫色路燈看起來似乎沒有危害，但它們可能會影響司機和行人的安全。
撰文｜Karen Kwon
翻譯｜張乃欣
審校｜clefable
大約15年前，美國城市和小鎮陸續將路燈由鈉燈換成LED燈，燈光也由橙黃色變成了明亮的白色。但近期包括美國在內全球範圍內都出現了一種新奇的路燈顏色。從2021年初開始，美國佛羅里達州、猶他州、德克薩斯等多個州以及加拿大和愛爾蘭，出現了許多關於紫色路燈的報道。
這種現象看似古怪但無傷大雅。畢竟，隨著萬聖節臨近，紫色路燈除了嚇一嚇附近的居民外，還能有什麼危害呢？不過事實證明，路燈的顏色可能會影響司機和行人在夜間行路時對周圍環境的感知，這就使紫色路燈成為了潛在的安全隱患。
LED燈如何工作？
將路燈的燈芯升級為發光二極體（LED）確實是明智之舉。根據美國能源部（U.S. Department of Energy）的數據，LED是目前最節能的照明技術之一。此外，LED燈更耐用，使用壽命更長，且產生的燈光質量和其他照明方式相比有過之而無不及。
這些二極體能發射多種波長的光，但不能無法自然產生白光。因此，街道上白色的LED燈實際上同時發出紅、綠和藍（或紅、黃和藍）三種顏色的混合光。想要讓LED燈看起來像是發出白光的光源，常見的方法有兩種：第一種是將發出紅、綠或藍光的微型LED燈組合成一個大型設備。另一種方法是只使用藍色的LED燈，但在燈管內部塗一種螢光物質——磷光劑。當二極體發出的藍光穿過磷光劑塗層時，磷光劑會吸收掉一部分藍光，同時發出紅光和黃光，這也會產生白色的混合光。
圖片來源：Pixabay
美國休斯敦大學（University of Houston）化學系副教授Jakoah Brgoch說，第二種方法比第一種更受歡迎，原因是它更節能。產生紅光和綠光的LED燈所需的能量比藍色LED燈多。西奈山伊坎醫學院光與健康研究中心項目主任Jon D. Bullough表示，除了節省能源，相比於準備三種不同顏色的LED燈，使用磷光劑的LED燈需要的電路也較少，這使得路燈更加便宜。但這種方法並不適用於所有發光設備，例如電視和變色燈泡等需要產生多種色光的設備。不過如果是單純給街道照明的白光，製造商通常會選擇更便宜、高效的藍色LED燈搭配磷光劑塗層。
突然變成紫色的路燈
「磷光劑技術沒有問題，」加利福尼亞大學聖芭芭拉分校的材料學教授Ram Seshadri說，「我們學校外面的街道使用LED照明已經很多年了，沒有任何問題。」然而一些路燈確實突然變成了刺眼的紫色。如果不「解剖」一個出問題的路燈，想要確定變色的原因並不容易，不過，Brgoch解釋道科學家們提出了一個假設：出現明亮的紫色光線，也表明燈泡周圍的磷光劑層已經被「剝離」，暴露出了下面藍色的LED燈。雖然原則上藍色LED的燈光是深藍色的，但它們本身還是會帶有一些紫羅蘭色調。
德克薩斯農工大學的博士後研究員Shruti Hariyani（博士期間的課題是磷光劑材料）說，燈泡本身可能會出現各種故障，但故障產生的結果各不相同。如果LED部件存在缺陷，燈光會變暗；如果是因為磷光劑層因為化學反應而降解，燈光的顏色就會從白色逐漸變為灰白色。
根據Brgoch和Hariyani的說法，路燈塗層的脫落可能是由多種原因造成的，包括燈具持續運行導致內部積熱，經過車輛所帶來的振動，甚至還有地心引力對磷光劑塗層的牽引作用。
紫色燈光如何影響視力？
當突然發現自己置身於一條被紫光包裹的街道上時，人們會感覺到不安。但一個更大的問題是，這種光線可能會改變司機和行人對周圍環境的感知。這是因為在不同的光照條件下，人眼中負責視覺感知的光感受器類型也會不同。
正常街道的燈光｜Pixabay
在受到日光照射時，人類視網膜中的視錐細胞會變得活躍，來幫助人們分辨顏色。而在弱光條件下，會轉由視杆細胞主要負責視覺。雖然視杆細胞無法區分顏色，但對短波長的光（電磁波譜中的藍色波段）的敏感度要高於視錐細胞。兩種光感受器另一個不同的點是，視杆細胞主要分布在視網膜的邊緣部分。因此，Bullough表示，相比於發黃的白光，夜間開車的人們在發藍的白光下會更容易注意到視野邊緣中移動的事物。（他指出，相關的研究大多數使用相對的寬光譜，即帶有藍色或黃色光的白光，而不是純藍色或黃色光。）在藍光環境中，雖然人們邊緣視覺的敏感度提升了，但問題也伴隨而來:一旦移動的物體進入視線聚焦的區域後，就會變得更加難辨認。這是由於在這樣的環境下，人眼中主導中心視覺的、對藍光敏感的視錐細胞數量很少，以及視錐細胞在昏暗環境中發揮作用較小的緣故。
Bullough認為紫色路燈不利於司機或行人的安全。首先，缺少磷光劑塗層會使路燈的燈光變暗——通常來說根據所處的道路類型，路燈需要發出固定亮度的光線。第二，由於視網膜的視覺中心缺乏對藍光敏感的視錐細胞，藍色和紫色飽和光會使人們對細節的感知能力變差。最後，Bullough說，藍紫光會讓人們難以區分不同的顏色，一切都變成藍色或黑色的色調。
為了保障司機和行人在紫色以及任何顏色路燈下的安全，Bullough建議在夜間步行或駕車時，不要佩戴墨鏡和防藍光眼鏡。對於很多人來說，藍光會顯得更刺眼一些，這時人們就會想戴上墨鏡以防止眩光。「但是在夜裡的時候，」Bullough說，「我們確實需要有儘可能多的光亮。」最重要的是，紫色路燈事故的罪魁禍首不全是LED燈，Seshadri說。「通常情況下，用於製造磷光劑的材料非常穩定。出現此類問題可能是由於路燈製造過程中或某些特定的LED燈存在問題，其他地方的LED燈並沒有遇到這種狀況。」
原文連結：https://www.scientificamerican.com/article/streetlights-are-mysteriously-turning-purple-heres-why/
本文經授權轉載自環球科學（ID：huanqiukexue），如需二次轉載請聯繫原作者。歡迎轉發到朋友圈。