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纸张的白度、色相学讲座培训李永东2006年11月第一章、光学基础第一节光源一、色与光的关系没有光就没有色,光是人们感知色彩的必要条件,色来源于光。所以说:光是色的源泉,色是光的表现。为了了解色彩产生的原因,首先必须对光作进一步的了解二、光的本质1、光的物理性质由它的波长和能量来决定。波长决定了光的颜色,能量决定了光的强度。光映射到我们的眼睛时,波长不同决定了光的色相不同。波长相同能量不同,则决定了色彩明暗的不同。2、在电磁波辐射范围内,只有波长380nm到780nm(1nm=10-6mm)的辐射能引起人们的视感觉,这段光波叫做可见光。所以,我们一般的白度、色相仪的波长选取为400-700nm3、英国科学家牛顿在1666年发现,把太阳光经过三棱镜折射,然后投射到白色屏幕上,会显出一条象彩虹一样美丽的色光带谱,从红开始,依次接临的是橙、黄、绿、青、蓝、紫七色4、电磁波及可见光波长范围图2-1电磁波及可见光波长范围图4-1电磁波及可见光波长范围图4-2色散现象光色波长λ(nm)代表波长红(Red)780~630700橙(Orange)630~600620黄(Yellow)600~570580绿(Green)570~500550青(Cyan)500~470500蓝(Blue)470~420470紫(Violet)420~380420三、相对光谱能量分布(也叫功率分布)1、一般的光源是不同波长的色光混合而成的复色光,如果将它的光谱中每种色光的强度用传感器测量出来,就可以获得不同波长色光的辐射能的数值。下图就是一种用来测量各波长色光的辐射能仪器的简要原理图,这种仪器称为分光辐射度计在以波长λ为中心的微小波长范围内的辐射能与该波长的宽度之比称为光谱密度光谱密度的相对值与波长之间的函数关系来描述光谱分布2、相对光谱能量(功率)分布图相对光谱能量分布可用任意值来表示,但通常是取波长λ=555nm处的辐射能量为100,作为参考点,与之进行比较而得出的3、知道了光源的相对光谱能量分布,就知道了光源的颜色特性。反过来说,光源的颜色特性,取决于在发出的光线中,不同波长上的相对能量比例,而与光谱密度的绝对值无关。绝对值的大小只反映光的强弱,不会引起光源颜色的变化。从上页图中可以看到:正午的日光有较高的辐射能。4、但是在色彩的定量研究中,1931年国际照明委员会(缩写CIE)建议,以等能量光谱作为白光的定义,等能白光的意义是:以辐射能作纵坐标,光谱波长为横坐标,则它的光谱能量分布曲线是一条平行横轴的直线。即:S(λ)=C(常数)。等能白光分解后得到的光谱称为等能光谱,每一波长为λ的等能光谱色色光的能量均相等。4的内容后面我们要用到。四、光源色温能自行发光的物体叫做光源。黑体辐射的发射本领只与温度有关。严格地说,一个黑体若被加热,其表面按单位面积辐射光谱能量的大小及其分布完全决定于它的温度。因此我们把任一光源发出的光的颜色与黑体加热到一定温度下发出的光的颜色相比较,来描述光源的光色。根据能量守恒定律:物体吸收的能量越多,加热时它辐射的本领愈大。黑色物体对光能具有较大的吸收能力。如果一个物体能够在任何温度下全部吸收任何波长的辐射,那么这个物体称为绝对黑体。天然的、理想的绝对黑体是不存在的。色温可以定义为:“当某一种光源的色度与某一温度下的绝对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。”因此,色温是以温度的数值来表示光源颜色的特征。色温用绝对温度"K"表示,绝对温度等于摄氏温度加273。