光进入透明固体,会被外层电子所吸收,光子和电子激发,耦合成称为声子的“准粒子”,声子可以当做“固体中的光”。由于光子激发过程存在能量转移,所以光在射出时并不对称,固体的电子结构决定了它的颜色。光进入不透明固体,由于不透明体能隙很大,可见光引起的电子激发无法造成传到,但是会导致能带的偏移,高能带电子在热传递过程中又向低能带回落,重新发射出光子,此时反射光的波长由固体的电子结构决定,意即不透明固体的颜色。
只要不是真空的固体,世上没有完全的透明,出来的光和进去的光根本不是一个光了。也没有完全的黑,用紫外线,x光甚至γ射线总能凿穿,只要你把固体搞得足够薄。但是的确有无色的物质,因为入射光和出射光的波长属性不变,比如透明的玻璃或不透明的大多数金属。
假设病毒有颜色,先明确单个病毒的物理属性,它会被定义为固态物质吗。脱离水对病毒来说太残忍,假设不想考虑水,那就要先说明水的存在会不会对病毒的颜色产生影响。
首先需要指出,“溶液的颜色”并不是“物质的颜色”。溶液实际上是物质溶于水形成的混合物,其电子跃迁效应受到水分子的影响,二价铁和三价铁在水溶液中在水分子配位场下d轨道裂变,颜色是d轨道跃迁能量转换形成,形成橙色和绿色两种颜色。所以众所周知,铁离子溶液颜色本身根本无法作为铁颜色的描述。至于单质也是一样的,金溶液有各种颜色,而不只限于金黄。
那么,高分子溶液可否作为高分子颜色的表述呢?我们在此问题中可以假定病毒为一个高分子,那么诸如某溶液是透明的,那么它本身就应该是透明的么?这涉及到高分子溶液的相关知识,高分子溶液是非牛顿流体,即一种胶体,它可能是透明的,也可能是有颜色的。由于大分子与水分子电子相互作用影响较小,所以高分子溶液的颜色和高分子结晶颜色相同。
早在1935年,病毒结晶就被提取过了,透明无色的玩意,不知道有没有其他颜色的病毒结晶,题主可以去查阅一些论文。
回到问题上来,单个病毒的颜色是什么呢?首先要明确,病毒的直径30到300nm,而可见光波长是400到700纳米,对于单个病毒,光无疑会绕过去——衍射。
可见光是一种电磁波,既然光学显微镜观察物体要受限于可见光的波长,那我们使用另一种波长更小的「光源」不就可以解决了吗?因此,电子显微镜应运而生。如果大家还记得物质波这个概念的话就知道,波粒二象性不止光子有,一切的微观粒子,包括电子都存在波粒二象性。在加速电压达到100keV时,电子的波长为3.70pm(0.0037nm)。因此,用电子束作为光源,以电磁场作为透镜,便可实现电子显微镜成像。不过由于物镜系统的限制,电子显微镜的分辨率往往受限在0.1nm左右,但这也已经比光学显微镜提高了3个数量级。拍摄病毒这种大小级别的物体,自然不在话下。
生物病毒的构成为遗传物质(DNA或者RNA),以及包裹遗传物质的蛋白质外壳,没有其他物质了。
除非病毒的蛋白质外壳是显色蛋白质,病毒一定是无特殊颜色的。理论上,没有外加试剂显色和特殊离子存在的时候,生物蛋白应该不会成特定的颜色,例如血红蛋白呈红色是因为有二价铁离子,血蓝蛋白则是因为有铜离子,至于其他的生物色素比如叶绿素和类胡萝卜素都不是蛋白质。
目前看来,似乎没有哪一种病毒需要有一个携带某种离子以执行某种特殊功能的特殊蛋白质外壳。因此这样看来,生物病毒应该是没有什么绚丽多彩的颜色的。





