颜色视觉原理

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1、第一章绪论产生颜色视觉（色觉）的四大要素光源物体眼睛大脑美国光学学会（OpticalSocietyofAmerica）的色度学委员会对颜色的定义颜色是除了空间的和时间的不均匀性以外的光的一种特性，即光的辐射能刺激视网膜而引起观察者通过视觉而获得的景象。中国对颜色的定义（国家标准GB5698-85）色是光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性。颜色是一种作用于人眼视觉的物理刺激，而人的视觉又是受大脑支配的，也是一种心理反应。所以，色彩感觉不仅与物体本来的颜色特性有关，而且还受时间、空间、外表状态以及该物体的周围环境的影响，同时还受各人的经历、记忆力、看法和

2、视觉灵敏度等各种因素的影响。第二章颜色视觉原理第一节光的颜色特性一、颜色的光本质牛顿（Newton,1642—1772年）的三棱镜分光实验自然光通过三棱镜分光光的本质及光现象1.光的本质牛顿的“粒子说”：光是光源发出的粒子的流动。可对光线的直线传播、折射，反射等现象进行合理的解释。但无法解释光的干涉、衍射及偏光等现象。惠更斯（Huygens,1629—1695年）的“波动说”：光的传播是以波的形式振动而传播的，光波对眼睛的刺激产生色感觉。能很好地解释折射、反射、衍射、干涉、偏振等光现象，但对光在真空中的传播现象、光电效应以及颜色效应等方面还是不能作出

3、令人满意的解释。杨（Young）的干涉实验xDdoxx0xIx对“波动说”提供了有力的支持干涉图杨氏干涉纹爱因斯坦（Einstein,1879—1955年）提出“光电子”的假说当光被物体吸收后变为具有一定能量的粒子。各种单色光的振动次数不相同，所以粒子的能量也不相同，但具有一定能量的各种粒子在真空中传播的速度（即光速）是相同，这种粒子就称为光子（亦称光量子）。爱因斯坦的光子理论光是一束以光速运动的粒子流,这些粒子称为光量子,现在称为光子,每一光子的能量为ε=hγ。光的能流密度决定于单位时间内通过单位面积的光子数。“光电子”学说对光电效应现象的解释

4、物体内部的电子吸收了光子的能量后，电子就会从物体内部脱离出来，可利用这种脱离出来的电子，使它转化为电能，即物体的光电效应。二、可见光能量决定了光的强度，波长决定了光的颜。光的波长决定了人眼所能看到的颜色。相同波长的光，如果辐射能量不同，则人眼将看到不同明暗程度的色彩。麦克斯韦（Maxwell,1831—1879年）认为光是一种电磁波，是振动方向与传播方向相垂直的横波。可见光谱波长（nm）波长（nm）在颜色科学中，所研究的光是为眼睛所能感受到的，因此在颜色科学中所谓的光是指，能作用于人眼，并能引起明亮视觉及颜色感觉（色觉）的一种电磁辐射，即可见光。白光

5、经色散后按波长顺序排列而成的彩色光带被称可见光谱。组成光谱的各种色光，又叫作光谱色。单色光与复色光单色光：光谱中不能再分解的色光即单一波长的光.任一单色光射入人眼，都将产生特定的颜色感觉，不同波长的单色光将产生不同的颜色感觉。在牛顿的分光实验中，看到的某一种单一颜色的光，严格地讲并非是单色光，而是一个波长范围极小的复色光。复色光：由单色光混合而成的光。自然界中绝大多数的光（如：太阳光，白炽灯和日光灯发出的光）都是复色光。可见光谱的颜色感觉红色649～750nm橙色600～640nm黄色550～600nm绿色480～550nm蓝色450～480nm紫色

6、400～450nm单色光任一单色光射入人眼，都将产生特定的颜色感觉，不同波长的单色光将产生不同的颜色感觉。在牛顿的分光实验中，看到的某一种单一颜色的光，严格地讲并非是单色光，而是一个波长范围极小的复色光。三、光谱分布光谱分布组成复色光的各单色光的比例不同。复色光的辐射能量取决于各单色光的辐射能量。复色光的辐射能量随单色光的变化而变化，即复色光的辐射能量随其组成的波长而变化，这一变化关系可以用函数关系来表示。复色光辐射能量按波长分布的规律称光谱分布。分光辐射度计原理图光谱密度φe(λ)光谱密度φe(λ)：在以波长λ为中心的微小波长范围内的辐射能与该波长

7、的宽度之比,其化学表示式为：φe(λ)=（W/nm）φe----光的辐射能λ-----光谱色的波长光谱密度表示了单位波长区间内辐射能的大小。光源中不同波长色光的辐射能随波长的变化而变化，因此，光谱密度是波长的函数。光谱密度与波长之间的函数关系称为光谱分布函数或光谱分布。相对光谱能量分布令光谱分布函数的最大值为“1”，将函数的其他值与最大值进行归一化处理，经归一化处理后的光谱密度相对值与波长之间的函数关系称为相对光谱能量（功率）分布。以光谱波长λ为横坐标，相对光谱能量分布S（λ）为纵坐标，就可以绘制出光源相对光谱能量分布曲线。常用光源的光谱分布线状光谱

8、（激光低压钠灯、红宝石激光）带状光谱（碳弧和高压汞灯）连续光谱（一切热辐射光源如太阳、白炽灯光）混合光谱（前