來源：果殼網(wǎng)

　　逛博物館時(shí)，如果留心觀察，我們有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)館內(nèi)豎有禁止使用閃光燈的標(biāo)識(shí)。為什么在博物館需要禁用閃光燈？開了閃光燈，對(duì)展品會(huì)有什么影響嗎？

　　為什么博物館需要禁用閃光燈呢？圖片來源：pixabay

　　問題的根源：光攜帶能量

　　所有的光都蘊(yùn)含著能量，但這些能量卻是文物老化的罪魁禍?zhǔn)字弧Ｆ渲凶钪旅目赡苁?font cms-style="font-L strong-Bold">光化學(xué)反應(yīng)：在這些能量的作用下，文物表面的分子或者分解，或者與其他物質(zhì)反應(yīng)，從而失去了原本的特征。

　　不過，光的能量并不是平等的。光傳遞能量時(shí)并不連續(xù)，而是分成一個(gè)個(gè)的小能量包，每個(gè)包對(duì)應(yīng)一個(gè)“光子”。越藍(lán)的光，每個(gè)光子的能量就越大，通常而言造成的光化學(xué)破壞也越大；而就算總能量相同，越紅的光，造成的光化學(xué)破壞也較小。

　　所以，關(guān)注光對(duì)文物的影響，需要注意兩點(diǎn)：一是光攜帶的總能量大小，二是其中多少光子是高能的，多少是低能的。在討論展出文物時(shí)，前者可以用“照度”來近似，而后者可以用“色溫”來近似。

博物館里的光。圖片來源：Pinterest

　　光的能量，嚴(yán)格說應(yīng)該用輻射功率來衡量。但是日常環(huán)境中，我們主要是用眼睛接收光，最常用的判斷標(biāo)準(zhǔn)就是眼睛感受到的明亮程度，所以在討論可見光的能量時(shí)，我們常常使用“照度”——把光強(qiáng)折合為人眼感受到的亮度。

　　光子能量分布，嚴(yán)格說應(yīng)該用光譜信息來衡量。但博物館和攝影一般不會(huì)使用奇怪的光源，普通光源很多都可以用理想的黑體來近似。所以，我們用黑體的對(duì)應(yīng)溫度——“色溫”來描述光子的能量狀況：色溫越高，高能光子越多，光化學(xué)破壞力也越大。

　　閃光燈的光與展品的耐受力

　　在純粹的黑暗中保管文物當(dāng)然最理想，但這樣就失去了文物的教育和審美意義。好的博物館會(huì)嚴(yán)格控制館內(nèi)光源，既能讓參觀者肉眼看到重要細(xì)節(jié)，又能盡可能延長(zhǎng)文物的壽命；但再好的控制，面對(duì)外來的閃光燈也會(huì)化為泡影。那么，拍照時(shí)的閃光燈會(huì)發(fā)出怎樣的光？是否超過了展品的耐受能力呢？

　　以最常用的氙氣閃光燈為例，為了更詳細(xì)地了解它的發(fā)光性質(zhì)，我們結(jié)合氙氣閃光燈的發(fā)射光譜加以討論。圖中可以看出，除可見光區(qū)（400 nm - 700 nm）外，氙氣閃光燈還有兩個(gè)明顯的發(fā)射區(qū)，分別在波長(zhǎng)更短、能量更高的紫外光區(qū)（200 nm - 400 nm），和比紅色光波長(zhǎng)更長(zhǎng)、具有明顯熱效應(yīng)的紅外區(qū)（700 nm – 1200 nm）。

　氙氣閃光燈發(fā)射光譜：橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)范圍，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度。圖片來源：參考文獻(xiàn)[1]

　　那么氙氣閃光燈是否符合要求呢？首先看色溫，作為陽(yáng)光的絕佳替代品，氙燈的色溫與其相近，一般在6200K左右，這已經(jīng)超過了對(duì)光有一定敏感度的藏品的要求了。作為閃光燈，氙燈發(fā)光的時(shí)間雖然很短，但在距離物品2米處時(shí)，其瞬時(shí)照度可以達(dá)到上萬勒克斯——這顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于藏品所能承受照度值。

　　展品照度的推薦值。圖片來源：參考文獻(xiàn)[13]

　　光，讓紡織品“容顏不再”

　　多彩的織物依賴于各種染料，但染料本身很脆弱，使得彩色織物更加難以保存。

　　造成染料如此“嬌弱”的原因很多，“光漂白”便是罪魁禍?zhǔn)字弧ｎ櫭剂x，染料的光漂白就是指染料在光照作用下發(fā)生褪色。這其中的機(jī)理較為復(fù)雜，但多數(shù)研究表明，染料光漂白可以分為染料的直接分解和氧化分解兩種途徑。直接分解一般需要能量較高的紫外光，發(fā)生條件稍顯苛刻；而氧化分解對(duì)光的要求不高，加上氧氣無處不在，在平常條件下就很容易發(fā)生。

　　染料會(huì)在光照作用下褪色。圖片來源：Pinterest

　　根據(jù)被光活化后，染料分子如何與氧氣反應(yīng)，光促進(jìn)氧化分解的途徑又可以分為兩種。

　　第一種途徑是光通過染料活化氧氣，被活化的氧氣反過來把染料破壞掉。為了更好地了解這兩種途徑，我們需要先引入一個(gè)概念——能級(jí)。為了簡(jiǎn)單理解，我們可以把能級(jí)看成是不同高度的樓層。雖然分子喜歡在穩(wěn)定的最底層呆著，但一旦有了光照，染料分子會(huì)吸收合適的光能，躍上更高層。另一方面，雖然光照很難讓處于底層狀態(tài)的氧氣“嗨”起來，但吸收了光能的染料分子會(huì)慷慨地將光能送給氧氣，自己退回底層。獲得能量的氧氣則一躍成為能量更高的單線態(tài)氧，把染料氧化得干干凈凈。

　　單線態(tài)氧的產(chǎn)生方式。

　　另一種光促進(jìn)氧化的途徑是直接產(chǎn)生自由基超氧陰離子。更微觀地看，分子內(nèi)部也有不同的樓層，房客則是一個(gè)個(gè)的電子。當(dāng)電子吸收了光能，會(huì)跳到更高的樓層。氧氣的出現(xiàn)使得不安分的高層電子有了新的去處——被光照活化的染料分子會(huì)將電子移交給氧氣，自身被氧化為自由基正離子，而氧氣則被還原為自由基超氧陰離子。自由基超氧陰離子兼具自由基的活潑和氧的強(qiáng)氧化性，會(huì)將染料分子分解殆盡。

　超氧陰離子的產(chǎn)生方式。

　　盡管古代沒有那么豐富的人工合成染料，人們還是從大自然獲得了種類繁多的天然染料，比如靛藍(lán)、花青素、紫草素、小襞堿等。古代的靛藍(lán)染色依靠的是從植物中提取的汁液，在染色過程中，除了靛藍(lán)以外，還常常因染色時(shí)溫度、pH值的變化而產(chǎn)生靛玉紅——一種與靛藍(lán)結(jié)構(gòu)相近的分子。有研究發(fā)現(xiàn)，主波長(zhǎng)為365 nm的紫外燈對(duì)染料中的靛玉紅有明顯的降解作用。

利用靛藍(lán)染色制成的紡織品。圖片來源：albanyinstitute.org

　　另外，靛藍(lán)染料中的靛藍(lán)胭脂紅在紫外燈和氧氣的作用下，也會(huì)很快發(fā)生氧化分解，生成靛紅磺酸。

　　光，讓繪畫“黯然失色”

　　織物常用各種有機(jī)染料來增添色彩，而繪畫還會(huì)使用各種無機(jī)顏料，比如鉛白，朱砂等等。那么，使用無機(jī)顏料的藏品能否逃過閃光燈的追殺呢？

　　閃光燈對(duì)繪畫是否有影響呢？圖片來源：Pixabay

　　遺憾的是，不能。舉例來說，亮黃色的繪畫顏料中會(huì)使用一種叫做硫化鎘（CdS）的成分，這種成分因其著色力強(qiáng)、穩(wěn)定以及顏色鮮亮，廣受畫家們的歡迎。莫奈、梵高、畢加索等繪畫大家的作品中都大量使用了這種顏料。

　　但是在可見光的作用下，硫化鎘中的硫會(huì)被逐步氧化成硫酸根。這個(gè)過程還是可以用之前提到的能級(jí)模型來解釋：光照會(huì)將硫化鎘中的電子趕到更高的樓層中，而一旦有空出來的房間，原本住在硫中的電子就會(huì)趁虛而入。結(jié)果硫失去電子，被氧化為單質(zhì)硫，而單質(zhì)硫很容易被氧氣氧化為硫酸根，最終使顏料被完全破壞。

　　油畫作品中使用的硫化鎘（鎘黃）。圖片來源：webexhibits.org

　　光照對(duì)藏品的破壞還遠(yuǎn)不止于此——紅外光雖然能量較低，但是其顯著的熱效應(yīng)可以加速紙張、木器等纖維素豐富的藏品脫水開裂；有機(jī)藏品，比如動(dòng)植物標(biāo)本、骨器等中富含的羰基、芳基等發(fā)色團(tuán)，同樣可以在光照的條件下被激發(fā)，發(fā)生氧化，或干脆直接被分解。

　　閃光燈一次小小的閃爍，肯定不會(huì)像實(shí)驗(yàn)室中的模擬條件那樣苛刻，但是日積月累的傷害卻足以產(chǎn)生水滴石穿的效果。為了歷史的厚重可以千百年的傳承下去，請(qǐng)關(guān)閉閃光燈，小心翼翼地欣賞那些珍貴的藏品吧！

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[4] Egerton， G。 S。， et al。 The photochemistry of dyes。 IV-The role of singlet oxygen and hydrogen peroxide in photosensitised degradation of polymers， Journal of the Society of Dyers and Colourists， 1971， 87， 268。

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　　[9] http://dpanswers.com/content/canon_flash.php

　　[10] http://www.cap-xx.com/resources/docs/cap-xx_wp_0906_comparison_of_xenon_flash_and_led_flash_v3.pdf

　　[11] 王永禮， 博士論文， 物理環(huán)境對(duì)古代絲織品色澤和絲質(zhì)的影響研究， 東華大學(xué)， 2007

　　[12] Saunders， D。 Photographic Flash： Threat or Nuisance？ National Gallery Technical Bulletin， 1995， 16， 66。 

　　[13] 《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范 JGJ66-91》

　　[14] http://people.ds.cam.ac.uk/mhe1000/musphoto/flashphoto2.htm

　　[15] Schaeffer。， T。 T。 Effects of Light on Materials in Collections： Data on Photoflash and Related Sources， Getty Conservation Institute， Los Angeles， California： 2001