色彩原理与色彩构成

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1、第一章 色彩的物理理论 第一节 色彩原理 1．光与色没有光源便没有色彩感觉，人们凭借光才能看见物体的形状、色彩，从而认识客观世界。什么是光呢？从广义上讲，光在物理学上是一种客观存在的物质（而不是物体），它是一种电磁波。电磁波包括宇宙射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波等。它们都各有不同的波长和振动频率。在整个电磁波范围内，并不是所有的光都有色彩，更确切地说，并不是所有的光的色彩我们肉眼都可以分辨。只有波长在380纳米至780纳米之间的电磁波才能引起人的色知觉。这段波长的电磁波叫可见光谱，或叫做光。其余波长的电磁波，都是肉眼所看不见的，通称

2、不可见光。如：长于780纳米的电磁波叫红外线，短于380纳米的电磁波叫紫外线。实际上，阳光的七色是由红、绿、紫三色不同的光波按不同比例混合而成，我们把这红、绿、紫三色光称为三原色光（目前彩色电视所采用的是红、绿、蓝，实际上混合不出所有自然界之色，只是方便而已，但光学一直采用红、绿、蓝为三原色，这里我们可以通过“色图”来表示），国际照明学会规定分别用x、y、z来表示它们之间的百分比。由于是百分比，三者相加必须等于1，故色调在色图中只需用x、y两值即可。将光谱色中各段波长所引起的色调感觉在x、y平面上做成图标时，即得色图（见图2）。因白色感觉可用等量的

3、红、绿、紫（蓝紫）三色混合而得，故图中愈接近中心的部分，表示愈接近于白色，也就是饱和度愈低；而在边缘曲线部分，则饱和度愈高。因此，图中一定位置相当于物体色的一定色调和一定的饱和度。1666年，英国物理学家牛顿做了一次非常著名的实验，他用三棱镜将太阳白光分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的七色色带。据牛顿推论：太阳的白光是由七色光混合而成，白光通过三棱镜的分解叫做色散，虹就是许多小水滴为太阳白光的色散，各色波长如下： 单位：纳米  可见光谱表：光的物理性质由光波的振幅和波长两个因素决定。波长的长度差别决定色相的差别，波长相同，而振幅不同，则决定色相明暗

4、的差别。（图3） 2．物体色人们在这个问题上争论颇大，有人认为有固有色，有人认为没有。主张没有的人说：没有光什么物体也不具备颜色，物体之所以有色，是因为不同物质对七色光中不同的色光吸收或反射不同，所以呈现色彩不同。他们又说：绿叶这种物质能反射绿光吸收其他色光，所以看上去是绿的，红花这种东西是能反射红光而吸收其他色光，所以看上去是红的。而主张有固有色的人说：为什么红花照上红光会显得更红，这是因为它本身具有红色素，它的红色已饱和，所以全部反射出来，而将红光照到绿叶上，绿叶会变成黑色，这是因为绿叶中没有红色素，它全部吸收，自然会成为黑色的，而白色纸上任何

5、色素都不具备，照上任何色光它大部分都反射出来。另外白色的棉花因为它不具备任何色素，所以反射全色光，当染上红色素后，其质地没有多大变化，因而反射红光，吸收其他色光。为了免其争论，我们称它是物体色，但要说明物体之所以反射不同色光的原理：不同物体反射不同色光，为什么？因为不同物体具有不同的反光曲律，这种曲律，人们称为色素。比如说，红色物体，它的曲律能反射红光，也就是说它的曲律是能反射640～750纳米的电磁波，如果红光照到上面，即可产生同步共振的效应，使红光反射回来，只有一部分红光在共振时消耗其能量。所以我们看到它为红色，也称该物体反射红光。如果是其他色

6、光照到上面，因为曲律不同而产生波长的干扰作用，所产生的干扰波不一定是多少，如果是550～600纳米的黄光照在红色物体上，可能会产生类似600～640纳米的干扰波，即类橙色，这就是所谓黄光被吸收。如果是480～550纳米波长的绿光照在红色物体上，可能产生较为紊乱的干扰波，这种干扰波大部分不在可视光波之内，仅有一部分被反射出来产生视知觉，我们说这种绿光波吸收而产生黑灰色的视知觉。如果是白色光照在红色物体上面，只有白光中640～750纳米的光波产生同步共振，其余的光波产生干扰，我们说，这是红光被反射出来，而其余光波被吸收。能反射不同波长的物体，因为其曲律

7、不同而对不同色光产生同步共振，我们称它能反射不同色光。如果是黑色物体，它不能纯净地反射某种色光，也就是说：不能使任何一种色光同步共振，只能反射干扰后的混合型较杂乱的电磁波，所以我们称它为黑色吸光体。黑色之所以吸光，就是因为色光照到它上面不能产生同步共振的返回，所有不同波长电磁波被干扰，干扰后即将光能消耗在干扰之中，产生热量，这就是黑色吸光的作用。而白色物体能将七色光的电磁波大部分同步共振地反射回来，仅有一小部分在共振时消耗其能量，所以，我们称它反光率高，有凉爽感。这就是物体反射不同色光的原理。另外，我们知道，光波也是电磁波的一种，因而它同样具备电磁

8、波同性相斥、异性相吸的特性。这又是与色光相同的物体色反射相同色光的又一原因之所在。任何物体对光都具有吸收、透射、反射、折射