的可见光谱
牛顿证明了颜色是光的一种性质。因此,要了解颜色,就必须了解光。作为一种电磁辐射在美国,光具有波和粒子的共同特性。它可以被认为是一个以不同频率辐射的微小能量包流波动.任何一束光都有特定的值的频率、波长和与之相关的能量。频率,是在一个时间单位内通过空间中一个固定点的波的数量,通常用的单位表示赫兹(1hz =每秒1个周期)。波长是两个连续波的对应点之间的距离,通常以米为单位表示,例如,纳米(1nm = 10−9米)。光束的能量可以与在轨道上运动的小粒子所具有的能量相比较光速除了任何具有静止质量的粒子都不能以这样的速度运动。这个名字光子,用于任何给定波长的最小光量包含这种二元性,包括两者波和粒子特性固有的在波动力学而且量子力学.光子的能量常以的单位表示电子伏特(1 eV = 1.602 × 10−12erg);它与频率成正比,与波长成反比。
光不是电磁辐射的唯一类型——事实上,它只是整个电磁波谱的一小部分——但它是眼睛可以感知的一种形式。光的波长从大约400纳米到紫罗兰色的光谱末端到700nm处红色的结束(看到表)。(可见光谱的界限没有明确的定义,但因人而异;高强度光的能见度有一定的扩大。)在较短的波长电磁波谱扩展到紫外线辐射区域,并继续x射线,伽马射线,宇宙射线.在光谱红端之外的是较长的波红外辐射射线(可以感觉到热量),微波,广播波。一个单一频率的辐射被称为单色.当这个频率落在可见光谱范围内时,产生的颜色感觉是饱和的色调.
颜色* | 波长(nm) | 频率(1014赫兹) | 能源(eV) |
---|---|---|---|
*仅限典型值。 | |||
红色(限制) | 700 | 4.29 | 1.77 |
红色的 | 650 | 4.62 | 1.91 |
橙色 | 600 | 5.00 | 2.06 |
黄色的 | 580 | 5.16 | 2.14 |
绿色 | 550 | 5.45 | 2.25 |
青色 | 500 | 5.99 | 2.48 |
蓝色的 | 450 | 6.66 | 2.75 |
紫色(限制) | 400 | 7.50 | 3.10 |
颜色混合的规律
光谱中的颜色被称为半色;也有非彩色的颜色,如棕色、洋红色和粉红色。这个词消色差颜色有时应用于黑-灰-白序列。据估计,眼睛可以分辨出大约1000万种颜色,所有这些颜色都来自两种类型的光的混合物:加法和减法。顾名思义,添加剂的混合物涉及到光谱分量的相加,而减法混合则涉及到减法或吸收光谱的一部分。
当光束结合时,就会发生加性混合。由牛顿首先设计的色圈,仍然广泛用于色彩设计,在考虑混合光束的定性行为时也很有用。牛顿色圈结合红色的光谱,橙色、黄、绿色青色,靛蓝,蓝紫色和非光谱色品红(蓝紫色和红色光束的混合),如图 .白色位于中心,由大约等强度的光束混合而成互补的颜色(在颜色圈上完全相反的颜色),如黄色和蓝紫色,绿色和品红,或青色和红色。中间色可以通过光束混合产生,因此红色和黄色混合得到橙色,红色和蓝紫色混合得到品红,等等。
三种添加剂原色是红的,绿的,蓝的;这意味着,通过添加混合颜色红,绿,和蓝色的在不同的量下,几乎所有其他颜色都可以产生,当三种原色以等量加在一起时,白色生产。
添加性混合可以通过使用三个安装了过滤器的幻灯机进行物理演示,这样一台投影机就能在屏幕上发光梁一束饱和红光照射在白色屏幕上,另一束饱和蓝光照射在白色屏幕上,第三束饱和绿光照射在白色屏幕上。叠加混合发生在光束重叠的地方(因此被叠加在一起),如 .当红色光束和绿色光束重叠时,就产生黄色光束。如果加入更多的红光,或者降低绿光的强度,光的混合物就会变成橙色。同样,如果绿光比红光多,就会产生黄绿色。
减去色彩混合包括吸收和选择性透射反射的光。当着色剂(如颜料或染料)混合,或者在一束白光中插入几个彩色滤光片。例如,如果投影仪安装了深红色的滤镜,滤镜就会传输红光和吸收其他颜色。如果投影仪安装了强绿色滤光片,红光将被吸收,只有绿光透射。因此,如果投影仪同时装有红色和绿色滤光片,所有的颜色都将被吸收,没有光透射,从而导致黑色的.类似地,黄色色素吸收蓝色和紫色的光,同时反射黄色、绿色和红色的光(绿色和红色相加结合产生更多的黄色)。蓝色素主要吸收黄色、橙色和红色的光。如果黄色和蓝色颜料混合在一起,就会产生绿色,因为绿色是唯一不被任何一种颜料强烈吸收的光谱成分。
因为加法法有最大的色域当原色是红色、绿色和蓝色时,可以合理地期望减法过程中最大的色域将分别在原色吸收红色、绿色和蓝色时实现。一个图像吸收红光,同时发射所有其他辐射的颜色是蓝绿色,通常被称为青色。只吸收绿光的图像既能透射蓝光也能透射红光,因此它的颜色是洋红色。吸收蓝光的图像只透射绿光和红光,它的颜色是黄色的.因此,减法原色是青色、品红和黄色(看到 ).
没有概念在色彩领域,传统上比刚才讨论的更混乱。这种混淆可以追溯到两个流行的错误命名:减法的原色青色,实际上是一种蓝绿色,通常被称为蓝色;而减法原色洋红色一般称为红。在这些条件下,减法原色变成红色、黄色和蓝色;那些大部分经验局限于减法混合物的人有充分的理由怀疑物理学家为什么坚持把红、绿、蓝作为原色。当意识到选择红、绿和蓝作为加性原色是因为它们在混合物中提供了最大的色域时,这种困惑立即得到了解决。出于同样的原因,减色剂原色分别是吸收红色(青色)、吸收绿色(品红)和吸收蓝色(黄色)。