第一章 颜色理论

第一节 光与色

人眼能看到色彩是由于光的存在，颜色就是光作用在物体表面后，发生不同的反射，再刺激眼睛而产生的。不同的光产生不同的刺激，从而人们得到不同的颜色感觉。

光是人们感觉所有物体形态和颜色的唯一物质。色是由物体的化学结构所决定的一种光学特征。

一、光

光是一种电磁波，有着极其宽广的波长范围，只有波长在380～780nm的电磁波对人类的视觉神经有刺激作用而称为可见光。

太阳光包括可见光和不可见光，常称为白色光。白色光就是没有颜色的光，白色阳光中包含了除品红色以外的所有色光，白光被分解成各种色光的现象称光的色散。

光谱中每一颜色的光只含有一种波长或对应于同一频率，称为单色光，单色光不能分解。可见光的波长变化呈连续性，光谱的色彩变化也是逐渐过渡的。由于人眼的分辨能力有一定限度，波长在一定范围内变化就很难区分，所谓的单色光实际为波长在一定范围内的光。

由单色光混合而成的光称为复色光，白色光即为复色光。

二、物体色、固有色、环境色

日常所见到的非发光物体会呈现出不同的颜色即物体色。固有色是指在正常的白色日光下所呈现的色彩特征，这是一种相对的色彩概念。物体都不会孤立地存在，必然会受到周围物体色彩的影响，这些周围邻近物体的色彩就称为环境色。

由于材料表面的组织结构不同，吸收与反射光的能力也不同，因此能够影响表面的色彩。如同样的黄色，分别印染在绸缎、毛呢或棉麻布上，就会明显地看出它们的差异。绸缎、丝绵的质地给人柔软和华贵的色彩感觉；毛呢给人以厚重温暖的感觉；棉麻布给人以纯朴和自然的美。

三、光与色的关系

物体可以分为发光体与不发光体。本身能发射光谱的物体称为发光体或光源，发光体的颜色是由它的发射光谱决定的。自然界中大部分物质本身不发光，在黑暗中是不可见的。不发光体只在光线作用下才能呈现颜色，颜色是光作用于物体后的结果，所有颜色都离不开光，颜色在物理学上是可见光的特征。色是光作用于眼睛所引起的一种视觉反应，没有光便没有色。当太阳光或其他光源照射到物体上以后，由于物体对光的反射、吸收及透射能力不同，结果会发生以下四种情况。

（1）如物体能把可见光中所有波长的有色光全部吸收，该物体是黑色的不透明体。

（2）如可见光全部被物体反射，该物体是白色的不透明体。

（3）如可见光全部透过物体，则该物体呈现无色透明。

（4）如物体对不同波段的可见光均匀地吸收，则物体呈现灰色。

在色度学中，白色、灰色、黑色统称为消色，它们都是物体对光波做非选择性吸收的结果。因大多数物体（如染色织物）对光源中各种不同的光波具有不同的吸收率，对某些光波吸收得多些，而对另一些光波吸收得少些。这样的吸收叫作选择性吸收。经选择性吸收之后，其反射或透射的光线与入射光线比较，不仅在亮度上有所减弱，而且在光谱成分上也有所改变。人们看到非发光体的颜色，就是该物体不吸收或吸收较少光的颜色。即当光照射到有色物质上时，光被吸收、反射和透射，反射和透射的光作用于眼睛，就产生颜色的感觉。也就是说，人们视觉所感觉到的颜色是由有色物吸收掉可见光中某一部分有色光后将其余的光综合起来的颜色，亦即该物体吸收的光谱色的补色。换言之，物体的颜色不是物体所吸收光波的颜色，而是它的补色。一块红布是因为它较多地吸收了蓝绿光部分，而较多地反射了红光部分。蓝绿光与红光互为补色光。所谓补色是在可见光范围内，凡是两种不同颜色的光混合后成为白光，则这两种颜色称为互补色。在图1-1的颜色环上可清楚地看到，光谱色的补色即是它的对角所表示的颜色，如黄色和蓝色、蓝绿色（青色）和红色、黄绿色和紫色等互为补色。

图1-1 光谱的色及其补色——颜色环

在色度学上，由单色光谱所提供的纯光谱色泽称光谱色。但红紫色在颜色环内是一个缺口，称为非光谱色，它是由红和紫两种光混合而得到。而将白色、黑色和灰色这些非选择性吸收所得的颜色称为非彩色或中性色。所以颜色是彩色和非彩色的总称。

通常所说的物质的颜色，是指在日光下而言。若在其他光源如日光灯、白炽灯下所看到的颜色与日光下是有差别的，实际上是由于各种光源本身所发出的可见光并不一定都是白色之故。不同光源所发射出的可见光，在不同波长上的能量分布是不一样的，只有太阳光在各波长范围内能量分布比较均匀，基本呈白色。而日光灯中所含蓝绿光比太阳光中多，红橙光成分较少。相反，白炽光（钨丝灯）含的红橙光比太阳光中为多，而蓝光较缺乏。因此，在白炽灯下看起来发红的物体，在日光灯下发蓝。

同样道理，染料之所以有颜色，是因为它选择吸收了可见光中不同波长的光，而将其余的光波反射或透射的结果。这些情况取决于染料的分子结构。染料的最大吸收波长不同，染料的颜色也不同。黄色染料的最大吸收波长最短，从黄色到绿色，其最大吸收波长从短到长，发射波长从长到短，故称颜色加深。从染料吸收光的性质、最大吸收波长的情况看，黄色、橙色等为浅色，而蓝色和绿色等为深色。各种物体颜色深浅次序如下：