第一章 顏色理論

第一節 光與色

人眼能看到色彩是由于光的存在，顏色就是光作用在物體表面后，發生不同的反射，再刺激眼睛而產生的。不同的光產生不同的刺激，從而人們得到不同的顏色感覺。

光是人們感覺所有物體形態和顏色的唯一物質。色是由物體的化學結構所決定的一種光學特征。

一、光

光是一種電磁波，有著極其寬廣的波長范圍，只有波長在380～780nm的電磁波對人類的視覺神經有刺激作用而稱為可見光。

太陽光包括可見光和不可見光，常稱為白色光。白色光就是沒有顏色的光，白色陽光中包含了除品紅色以外的所有色光，白光被分解成各種色光的現象稱光的色散。

光譜中每一顏色的光只含有一種波長或對應于同一頻率，稱為單色光，單色光不能分解。可見光的波長變化呈連續性，光譜的色彩變化也是逐漸過渡的。由于人眼的分辨能力有一定限度，波長在一定范圍內變化就很難區分，所謂的單色光實際為波長在一定范圍內的光。

由單色光混合而成的光稱為復色光，白色光即為復色光。

二、物體色、固有色、環境色

日常所見到的非發光物體會呈現出不同的顏色即物體色。固有色是指在正常的白色日光下所呈現的色彩特征，這是一種相對的色彩概念。物體都不會孤立地存在，必然會受到周圍物體色彩的影響，這些周圍鄰近物體的色彩就稱為環境色。

由于材料表面的組織結構不同，吸收與反射光的能力也不同，因此能夠影響表面的色彩。如同樣的黃色，分別印染在綢緞、毛呢或棉麻布上，就會明顯地看出它們的差異。綢緞、絲綿的質地給人柔軟和華貴的色彩感覺；毛呢給人以厚重溫暖的感覺；棉麻布給人以純樸和自然的美。

三、光與色的關系

物體可以分為發光體與不發光體。本身能發射光譜的物體稱為發光體或光源，發光體的顏色是由它的發射光譜決定的。自然界中大部分物質本身不發光，在黑暗中是不可見的。不發光體只在光線作用下才能呈現顏色，顏色是光作用于物體后的結果，所有顏色都離不開光，顏色在物理學上是可見光的特征。色是光作用于眼睛所引起的一種視覺反應，沒有光便沒有色。當太陽光或其他光源照射到物體上以后，由于物體對光的反射、吸收及透射能力不同，結果會發生以下四種情況。

（1）如物體能把可見光中所有波長的有色光全部吸收，該物體是黑色的不透明體。

（2）如可見光全部被物體反射，該物體是白色的不透明體。

（3）如可見光全部透過物體，則該物體呈現無色透明。

（4）如物體對不同波段的可見光均勻地吸收，則物體呈現灰色。

在色度學中，白色、灰色、黑色統稱為消色，它們都是物體對光波做非選擇性吸收的結果。因大多數物體（如染色織物）對光源中各種不同的光波具有不同的吸收率，對某些光波吸收得多些，而對另一些光波吸收得少些。這樣的吸收叫作選擇性吸收。經選擇性吸收之后，其反射或透射的光線與入射光線比較，不僅在亮度上有所減弱，而且在光譜成分上也有所改變。人們看到非發光體的顏色，就是該物體不吸收或吸收較少光的顏色。即當光照射到有色物質上時，光被吸收、反射和透射，反射和透射的光作用于眼睛，就產生顏色的感覺。也就是說，人們視覺所感覺到的顏色是由有色物吸收掉可見光中某一部分有色光后將其余的光綜合起來的顏色，亦即該物體吸收的光譜色的補色。換言之，物體的顏色不是物體所吸收光波的顏色，而是它的補色。一塊紅布是因為它較多地吸收了藍綠光部分，而較多地反射了紅光部分。藍綠光與紅光互為補色光。所謂補色是在可見光范圍內，凡是兩種不同顏色的光混合后成為白光，則這兩種顏色稱為互補色。在圖1-1的顏色環上可清楚地看到，光譜色的補色即是它的對角所表示的顏色，如黃色和藍色、藍綠色（青色）和紅色、黃綠色和紫色等互為補色。

圖1-1 光譜的色及其補色——顏色環

在色度學上，由單色光譜所提供的純光譜色澤稱光譜色。但紅紫色在顏色環內是一個缺口，稱為非光譜色，它是由紅和紫兩種光混合而得到。而將白色、黑色和灰色這些非選擇性吸收所得的顏色稱為非彩色或中性色。所以顏色是彩色和非彩色的總稱。

通常所說的物質的顏色，是指在日光下而言。若在其他光源如日光燈、白熾燈下所看到的顏色與日光下是有差別的，實際上是由于各種光源本身所發出的可見光并不一定都是白色之故。不同光源所發射出的可見光，在不同波長上的能量分布是不一樣的，只有太陽光在各波長范圍內能量分布比較均勻，基本呈白色。而日光燈中所含藍綠光比太陽光中多，紅橙光成分較少。相反，白熾光（鎢絲燈）含的紅橙光比太陽光中為多，而藍光較缺乏。因此，在白熾燈下看起來發紅的物體，在日光燈下發藍。

同樣道理，染料之所以有顏色，是因為它選擇吸收了可見光中不同波長的光，而將其余的光波反射或透射的結果。這些情況取決于染料的分子結構。染料的最大吸收波長不同，染料的顏色也不同。黃色染料的最大吸收波長最短，從黃色到綠色，其最大吸收波長從短到長，發射波長從長到短，故稱顏色加深。從染料吸收光的性質、最大吸收波長的情況看，黃色、橙色等為淺色，而藍色和綠色等為深色。各種物體顏色深淺次序如下：