二、色彩的基礎原理

1.視覺構成——光與色

看到顏色必備的三要素

我們為什么能看到顏色呢？看到顏色有三個必備的要素。

例如，這里有一件紅顏色的衣服，如果把這件衣服放在黑暗的地方能看到什么顏色呢？正確的答案是沒有顏色。其實，并不是在黑暗的地方沒有顏色，而是看不到。衣服這個物體，在這里并不存在色。為了看到顏色，亮度是必備的，因此第一個條件是光。

如果沒有衣服也看不到紅顏色。因此，稱為衣服的物體是必要的。第二個條件是物體。

最后，是我們的眼睛。如果閉上了眼睛就看不到衣服，因此第三個條件是眼睛。

在光、物體、眼睛這三個條件必備的情況下，我們才能觀察到色。

光線—物體—眼睛，構建了感知色彩的三個條件，缺少任何一個條件，人們都很難感知色彩。

■看到顏色的三要素

電磁波

電磁波是通過電場與磁場的周期變化在空間傳播的。光是電磁波的一種。光與聲波、水波一樣，在傳播的時候不停振動向前推進。波以波長和振幅為特征，波長不同，電磁波的種類和作用也不同。

■電磁波

波長：電磁波的長度稱波長，以納米為單位（1nm=10^-9m）。

電磁波根據波長的不同分為宇宙射線、X射線、可見光、微波、無線電波等。
光的波長決定色彩的不同，即色相的不同。

可見光

電磁波的一小部分是人眼可以辨別的，稱為可見光。可見光的波長為380～780nm。波長按長短分為三種，即短波長的光（主要呈藍色）、中波長的光（主要呈綠色）、長波長的光（主要呈紅色）。可見光的兩側是紫外線和紅外線。

光是有能量的，紅外線可感應，紫外線可消毒。不同波長的可見光具有不同的功能。
利用X射線和超聲波可進行醫學診斷，能夠發現有異常陰影的地方。

■可見光的波長范圍

光的相關概念

白色光 熒光燈和白熾燈發出的光、自然光等感覺發白的光稱為白色光。

復合光 太陽光和白熾燈光、熒光燈光等，一般用來照明的光是各種波長的光集合體綜合在一起的，稱為復合光。

分光 構成白色光的要素進行單色光分解的過程稱為分光。另外，光是根據不同波長分離出的各種各樣的色帶。

單色光 不能分離出其他色光的光叫單色光。它是由一種波長反射出來的光，所以是純度很高的顏色。

可見光 用人的眼睛可以看到的電磁波稱之為可見光。其波長為380～780nm，這個波長范圍也稱可視范圍。

折射 當光照到三棱鏡上時，有一部分光線行進方向會發生變化，這種現象稱為折射。短波長的藍紫色光折射率大，長波長的紅色光折射率小，光折射時能顯示出各自的單色光顏色。

光譜 按被分光的波長順序排列成彩虹狀態的連續單色光的帶，稱為光譜。彩虹光譜按光波由長到短依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色。

■分光光譜

在文藝復興時期，達·芬奇就注意到彩虹色彩的美妙，發現彩虹因色相相近排列所形成的美感。17世紀中葉，牛頓則發現太陽光透過三棱鏡同樣可以產生彩虹，并揭示了太陽光是由這些色光合成的。

折射

光照射到水、玻璃等透明物質上的時候，其行進方向會發生變化，這種現象稱為光的折射。光的折射，也稱為光的屈折。

■彩虹的產生

降雨后，大氣中留下的雨滴會受到太陽光的折射、反射。這種狀態同光照射到三棱鏡上時產生的光譜現象一樣，會出現各種各樣的顏色。

散射

光通過大氣中微小的顆粒時，部分光將偏離原來的方向而分散傳播，這種現象叫散射。

藍色、紫色等短波長的光容易發生散射。

太陽光中短波長的光因為空氣中的塵埃等物質發生散射，使白天的天空看起來是藍色的。
傍晚，光穿過大氣層的距離變長，其間短波長的光被散射，剩下長波長的紅光和橙光，所以，夕陽中的天空看起來是紅色的。

干涉

當兩個光波疊加時，形成新的波形，這種現象稱為光的干涉。波峰和波谷間互相作用，使光強重新分布。

■光波的疊加

肥皂泡表面的彩虹色是因為薄膜表面的反射光和里面的反射光疊加時，隨著薄膜厚度的微妙變化和觀看角度的不同，波峰和波谷疊加的狀態發生了變化。水面上的油膜和照相機鏡頭上的色彩，也是光的衍射產生的色彩現象。

回折

在走廊里說話，房間里也可以聽到。這是因為音波從入口傳到房間，并擴展開，從而在房間里也可以聽到。像這樣遇到障礙物，并對遮擋領域的波進行擴展的現象稱為回折。

根據波長的不同，光的回折程度是不一樣的。波長長的紅光容易轉動，波長短的藍光和紫光不易轉動。由于光轉動程度的不同會產生分光現象，出現光譜。

■波的回折

●直線行進的波長通過狹縫時，變成波紋而改變行進方向。光也會產生同樣的現象

CD的表面把數字信號記錄下來有很多小槽，當光照射到微妙的構造時產生回折并擴展開來。這種回折的光互相產生衍射，唱片表面就產生出各種各樣的顏色。

衍射和回折都是由光的波長產生的現象。根據這個原理，已經制成了很多華麗的裝飾材料。