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颜色

时间:2012-10-27来源:shixinhua.com石鑫华视觉网 作者:石鑫华 点击: 999999次

颜色与色彩

颜色的定义

颜色或色彩是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。人对颜色的感觉不仅仅由光的物理性质所决定,还包含心理等许多因素,比如人类对颜色的感觉往往受到周围颜色的影响。有时人们也将物质产生不同颜色的物理特性直接称为颜色。
七彩颜色笔
七彩颜色笔

颜色的物理现象

电磁波的波长和强度可以有很大的区别,在人可以感受的波长范围内(约312.30纳米至745.40纳米),它被称为可见光,有时也被简称为光。假如我们将一个光源各个波长的强度列在一起,我们就可以获得这个光源的光谱。一个物体的光谱决定这个物体的光学特性,包括它的颜色。不同的光谱可以被人接收为同一个颜色。虽然我们可以将一个颜色定义为所有这些光谱的总和,但是不同的动物所看到的颜色是不同的,不同的人所感受到的颜色也是不同的,因此这个定义是相当主观的。
可见光的光谱
可见光的光谱
一个弥散地反射所有波长的光的表面是白色的,而一个吸收所有波长的光的表面是黑色的。
一个虹所表现的每个颜色只包含一个波长的光。我们称这样的颜色为单色的。虹的光谱实际上是连续的,但一般来说,人们将它分为七种颜色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫;每个人的分法总是稍稍不同。单色光的强度也会影响人对一个波长的光所感受的颜色,比如暗的橙黄被感受为褐色,而暗的黄绿被感受为橄榄绿,等等。
单色和混合色
大多数光源的光谱不是单色的,它们的光是由不同强度和波长的光混合组成的。人眼将许多这样的混合光的颜色与单色光源的光的颜色看成是同样。比如上面表格中的橙色,实际上就不是单色的600纳米的光,实际上它是由红色和绿色的光混合组成的(显示器无法产生单色的橙色)。出于眼睛的生理原理,我们无法区分这两种光的颜色。
也有许多颜色是不可能是单色的,因为没有这样的单色的颜色。比如说黑色、灰色和白色就是这样的颜色,粉红色或绛紫色也是这样的颜色。
颜色与波动方程
波动方程是用来描写光的方程,因此通过解波动方程我们应该可以得到颜色的信息。在真空中光的波动方程如下:
真空中光的波动方程
C在这里是光速,x、y和z是空间的坐标,t是时间的坐标,描写光的函数是描写光的函数,下标表示取偏导数。在空间固定的一点(x、y、z固定),u就成为时间的一个函数了。通过傅里叶变换我们可以获得每个波长的振幅。由此我们可以得到这个光在每个波长的强度。这样一来我们就可以从波动方程获得一个光谱。
但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色,我们还得理解视网膜的生理功能才行。
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