顏色基礎(chǔ)知識(shí)——物體顏色呈現(xiàn)

    白天我們能看見(jiàn)五彩繽紛的顏色，但到了晚上所有的物體都變成黑色。顏色是如何呈現(xiàn)的？與哪些因素相關(guān)？

    首先，不同的物體會(huì)有不同的顏色，所以顏色肯定與物體本身屬性相關(guān)。

    然后，在不同的光環(huán)境下，同一個(gè)物體會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，如下面的蘋(píng)果，在燈光下和日光下顏色不同，那說(shuō)明顏色的呈現(xiàn)于光源相關(guān)

    最后，不同的人看同一個(gè)物體，也會(huì)有不一樣的感受，所以顏色的呈現(xiàn)還與人眼相關(guān)。

    由此可得，物體的顏色呈現(xiàn)與物體本身的屬性、光源、人眼三個(gè)因素相關(guān)。如下圖所示，光源照射在蘋(píng)果上，人眼感受到蘋(píng)果的顏色。

一、 光源

    科學(xué)上的定義，光是指所有的電磁波譜，按波長(zhǎng)從大到小可分為無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線，如圖所示。一般人的眼睛所能接受的光的波長(zhǎng)在380～760nm之間。

 電磁波譜

    太陽(yáng)是人類最大的光源，太陽(yáng)聚變輻射光譜的99%以上在波長(zhǎng)0.15～4.0微米之間，太陽(yáng)光譜分布如圖所示。這些波段受大氣衰減的影響程度各不相同?？梢?jiàn)光輻射的大部分可到達(dá)地面，大部分紫外光輻射被上層大氣中的臭氧吸收，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量比大氣上界小得多，可見(jiàn)光譜區(qū)約為40%，紅外光譜區(qū)約為60%，紫外光含量極少。

 太陽(yáng)光譜分布

    不同的光源光譜分布不同，如白熾燈、藍(lán)光、紅光等不同的光源各個(gè)波長(zhǎng)的成分含量不同。

白熾燈光譜

藍(lán)光光譜

紅光光譜

二、物體本身屬性

    當(dāng)光照射在物體上時(shí)，光會(huì)發(fā)生透射、反射、散射。當(dāng)光照射到透明物體時(shí)，大部分的光穿透物體，反射和散射的光線只有小部分。當(dāng)光照射都非透明物體時(shí)，光大部分被反射和散射，幾乎沒(méi)有光透過(guò)物體。不同的物體對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)的透過(guò)率、反射率、折射率等屬性各不同，所以呈現(xiàn)出不同的顏色。透明物體的顏色由透過(guò)物體的光決定，而非透明物體的顏色由反射和散射的光決定。

    比如蔚藍(lán)的天空，是由于陽(yáng)光進(jìn)入大氣時(shí)，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的色光，如紅光，透過(guò)大氣射向地面；而波長(zhǎng)短的紫、藍(lán)、青色光，碰到大氣分子、冰晶、水滴等時(shí)，發(fā)生散射現(xiàn)象。被散射了的紫、藍(lán)、青色光布滿天空，就使天空呈現(xiàn)出一片蔚藍(lán)了。

當(dāng)雨后天空中充滿細(xì)小的水滴，當(dāng)陽(yáng)光照射到這些小水滴時(shí)，不同波長(zhǎng)的光以不同的角度散射到天空中，形成了彩虹。

三、 人眼

    眼是由角膜、虹膜、晶狀體、睫狀體和玻璃體組成的光學(xué)系統(tǒng)，眼球結(jié)構(gòu)如圖所示。帶有盲點(diǎn)和黃斑的視網(wǎng)膜是感光和信號(hào)處理部分，是構(gòu)成人眼視覺(jué)的關(guān)鍵部分；視神經(jīng)與大腦是信號(hào)傳輸和顯示系統(tǒng)。由于波長(zhǎng)小于300nm和波長(zhǎng)大于1400nm的光可被角膜、前房、晶狀體、玻璃體等吸收，光輻射能到達(dá)視網(wǎng)膜的波長(zhǎng)范圍是300～1400nm。

 眼睛結(jié)構(gòu)

    外界物體反射來(lái)的光線，依次經(jīng)過(guò)角膜、瞳孔、晶狀體和玻璃體，并經(jīng)過(guò)晶狀體等的折射，最終落在視網(wǎng)膜上，形成一個(gè)物像。視網(wǎng)膜上有對(duì)光線敏感的細(xì)胞。這些細(xì)胞將圖像信息通過(guò)視神經(jīng)傳給大腦的一定區(qū)域，人就產(chǎn)生了視覺(jué)。視覺(jué)的形成過(guò)程可表示為圖所示。

視覺(jué)形成