一、 色與光的關(guān)系

　　我們生活在一個(gè)多彩的世界里。白天，在陽(yáng)光的照耀下，各種色彩爭(zhēng)奇斗艷，并隨著照射光的改變而變化無(wú)窮。但是，每當(dāng)黃昏，大地上的景物，無(wú)論多么鮮艷，都將被夜幕緩緩?fù)虥](méi)。在漆黑的夜晚，我們不但看不見(jiàn)物體的顏色，甚至連物體的外形也分辨不清。同樣，在暗室里，我們什么色彩也感覺(jué)不到。這些事實(shí)告訴我們：沒(méi)有光就沒(méi)有色，光是人們感知色彩的必要條件，色來(lái)源于光。所以說(shuō)：光是色的源泉，色是光的表現(xiàn)。

　　為了了解色彩產(chǎn)生的原因，首先必須對(duì)光作進(jìn)一步的了解。

　　二、光的本質(zhì)

　　人們對(duì)光的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，最早可以追溯到十七世紀(jì)。從牛頓的微粒說(shuō)到惠更斯的彈性波動(dòng)說(shuō)，從麥克斯韋的電磁理論，到愛(ài)因斯坦的光量子學(xué)說(shuō)，以至現(xiàn)代的波粒二象性理論。

　　光按其傳播方式和具有反射、干涉、衍射和偏振等性質(zhì)來(lái)看，有波的特征;但許多現(xiàn)象又表明它是有能量的光量子組成的，如放射、吸收等。在這兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了現(xiàn)代的波粒二象性理論。

　　光的物理性質(zhì)由它的波長(zhǎng)和能量來(lái)決定。波長(zhǎng)決定了光的顏色，能量決定了光的強(qiáng)度。光映射到我們的眼睛時(shí)，波長(zhǎng)不同決定了光的色相不同。波長(zhǎng)相同能量不同，則決定了色彩明暗的不同。

　　在電磁波輻射范圍內(nèi)，只有波長(zhǎng)380nm到780nm(1nm=10-6mm)的輻射能引起人們的視感覺(jué)，這段光波叫做可見(jiàn)光。如圖2-1所示。在這段可見(jiàn)光譜內(nèi)，不同波長(zhǎng)的輻射引起人們的不同色彩感覺(jué)。英國(guó)科學(xué)家牛頓在1666年發(fā)現(xiàn)，把太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)三棱鏡折射，然后投射到白色屏幕上，會(huì)顯出一條象彩虹一樣美麗的色光帶譜，從紅開(kāi)始，依次接臨的是橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色。如圖2-2所示。這是因?yàn)槿展庵邪胁煌ㄩL(zhǎng)的輻射能，在它們分別刺激我們的眼睛時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的色光，而它們混合在一起并同時(shí)刺激我們的眼睛時(shí)，則是白光，我們感覺(jué)不出它們各自的顏色。但是，當(dāng)白光經(jīng)過(guò)三棱鏡時(shí)，由于不同波長(zhǎng)的折射系數(shù)不同，折射后投影在屏上的位置也不同，所以一束白光通過(guò)三棱鏡便分解為上述七種不同的顏色，這種現(xiàn)象稱為色散。從圖2-2中可以看到紅色的折射率最小，紫色最大。這條依次排列的彩色光帶稱為光譜。這種被分解過(guò)的色光，即使再一次通過(guò)三棱鏡也不會(huì)再分解為其它的色光。我們把光譜中不能再分解的色光叫做單色光。由單色光混合而成的光叫做復(fù)色光，自然界的太陽(yáng)光，白熾燈和日光燈發(fā)出的光都是復(fù)色光。色散所產(chǎn)生的各種色光的波長(zhǎng)如表2-1所示。

圖 2-1電磁波及可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍圖

2-2色散現(xiàn)象

表2-1

　　三、相對(duì)光譜能量分布

　　一般的光源是不同波長(zhǎng)的色光混合而成的復(fù)色光，如果將它的光譜中每種色光的強(qiáng)度用傳感器測(cè)量出來(lái)，就可以獲得不同波長(zhǎng)色光的輻射能的數(shù)值。圖2-3就是一種用來(lái)測(cè)量各波長(zhǎng)色光的輻射能儀器的簡(jiǎn)要原理圖，這種儀器稱為分光輻射度計(jì)。

圖 2-3 分光輻射度計(jì)原理圖