顏色基礎知識:物體顏色呈現(xiàn)

白天我們能看見五彩繽紛的顏色，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？

    首先，不同的物體會有不同的顏色，所以顏色肯定與物體本身屬性相關。

    然后，在不同的光環(huán)境下，同一個物體會呈現(xiàn)不同的顏色，如下面的蘋果，在燈光下和日光下顏色不同，那說明顏色的呈現(xiàn)于光源相關

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

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

一、 光源

    科學上的定義，光是指所有的電磁波譜，按波長從大到小可分為無線電波、紅外線、可見光、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在380～760nm之間。

 電磁波譜

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

 太陽光譜分布

    不同的光源光譜分布不同，如白熾燈、藍光、紅光等不同的光源各個波長的成分含量不同。

白熾燈光譜

藍光光譜

紅光光譜

二、物體本身屬性

    當光照射在物體上時，光會發(fā)生透射、反射、散射。當光照射到透明物體時，大部分的光穿透物體，反射和散射的光線只有小部分。當光照射都非透明物體時，光大部分被反射和散射，幾乎沒有光透過物體。不同的物體對各個波長的透過率、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。

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

當雨后天空中充滿細小的水滴，當陽光照射到這些小水滴時，不同波長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系統(tǒng)，眼球結(jié)構(gòu)如圖所示。帶有盲點和黃斑的視網(wǎng)膜是感光和信號處理部分，是構(gòu)成人眼視覺的關鍵部分；視神經(jīng)與大腦是信號傳輸和顯示系統(tǒng)。由于波長小于300nm和波長大于1400nm的光可被角膜、前房、晶狀體、玻璃體等吸收，光輻射能到達視網(wǎng)膜的波長范圍是300～1400nm。

 眼睛結(jié)構(gòu)

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

視覺形成