二、色彩的基础原理

1.视觉构成——光与色

看到颜色必备的三要素

我们为什么能看到颜色呢？看到颜色有三个必备的要素。

例如，这里有一件红颜色的衣服，如果把这件衣服放在黑暗的地方能看到什么颜色呢？正确的答案是没有颜色。其实，并不是在黑暗的地方没有颜色，而是看不到。衣服这个物体，在这里并不存在色。为了看到颜色，亮度是必备的，因此第一个条件是光。

如果没有衣服也看不到红颜色。因此，称为衣服的物体是必要的。第二个条件是物体。

最后，是我们的眼睛。如果闭上了眼睛就看不到衣服，因此第三个条件是眼睛。

在光、物体、眼睛这三个条件必备的情况下，我们才能观察到色。

光线—物体—眼睛，构建了感知色彩的三个条件，缺少任何一个条件，人们都很难感知色彩。

■看到颜色的三要素

电磁波

电磁波是通过电场与磁场的周期变化在空间传播的。光是电磁波的一种。光与声波、水波一样，在传播的时候不停振动向前推进。波以波长和振幅为特征，波长不同，电磁波的种类和作用也不同。

■电磁波

波长：电磁波的长度称波长，以纳米为单位（1nm=10^-9m）。

电磁波根据波长的不同分为宇宙射线、X射线、可见光、微波、无线电波等。
光的波长决定色彩的不同，即色相的不同。

可见光

电磁波的一小部分是人眼可以辨别的，称为可见光。可见光的波长为380～780nm。波长按长短分为三种，即短波长的光（主要呈蓝色）、中波长的光（主要呈绿色）、长波长的光（主要呈红色）。可见光的两侧是紫外线和红外线。

光是有能量的，红外线可感应，紫外线可消毒。不同波长的可见光具有不同的功能。
利用X射线和超声波可进行医学诊断，能够发现有异常阴影的地方。

■可见光的波长范围

光的相关概念

白色光 荧光灯和白炽灯发出的光、自然光等感觉发白的光称为白色光。

复合光 太阳光和白炽灯光、荧光灯光等，一般用来照明的光是各种波长的光集合体综合在一起的，称为复合光。

分光 构成白色光的要素进行单色光分解的过程称为分光。另外，光是根据不同波长分离出的各种各样的色带。

单色光 不能分离出其他色光的光叫单色光。它是由一种波长反射出来的光，所以是纯度很高的颜色。

可见光 用人的眼睛可以看到的电磁波称之为可见光。其波长为380～780nm，这个波长范围也称可视范围。

折射 当光照到三棱镜上时，有一部分光线行进方向会发生变化，这种现象称为折射。短波长的蓝紫色光折射率大，长波长的红色光折射率小，光折射时能显示出各自的单色光颜色。

光谱 按被分光的波长顺序排列成彩虹状态的连续单色光的带，称为光谱。彩虹光谱按光波由长到短依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。

■分光光谱

在文艺复兴时期，达·芬奇就注意到彩虹色彩的美妙，发现彩虹因色相相近排列所形成的美感。17世纪中叶，牛顿则发现太阳光透过三棱镜同样可以产生彩虹，并揭示了太阳光是由这些色光合成的。

折射

光照射到水、玻璃等透明物质上的时候，其行进方向会发生变化，这种现象称为光的折射。光的折射，也称为光的屈折。

■彩虹的产生

降雨后，大气中留下的雨滴会受到太阳光的折射、反射。这种状态同光照射到三棱镜上时产生的光谱现象一样，会出现各种各样的颜色。

散射

光通过大气中微小的颗粒时，部分光将偏离原来的方向而分散传播，这种现象叫散射。

蓝色、紫色等短波长的光容易发生散射。

太阳光中短波长的光因为空气中的尘埃等物质发生散射，使白天的天空看起来是蓝色的。
傍晚，光穿过大气层的距离变长，其间短波长的光被散射，剩下长波长的红光和橙光，所以，夕阳中的天空看起来是红色的。

干涉

当两个光波叠加时，形成新的波形，这种现象称为光的干涉。波峰和波谷间互相作用，使光强重新分布。

■光波的叠加

肥皂泡表面的彩虹色是因为薄膜表面的反射光和里面的反射光叠加时，随着薄膜厚度的微妙变化和观看角度的不同，波峰和波谷叠加的状态发生了变化。水面上的油膜和照相机镜头上的色彩，也是光的衍射产生的色彩现象。

回折

在走廊里说话，房间里也可以听到。这是因为音波从入口传到房间，并扩展开，从而在房间里也可以听到。像这样遇到障碍物，并对遮挡领域的波进行扩展的现象称为回折。

根据波长的不同，光的回折程度是不一样的。波长长的红光容易转动，波长短的蓝光和紫光不易转动。由于光转动程度的不同会产生分光现象，出现光谱。

■波的回折

●直线行进的波长通过狭缝时，变成波纹而改变行进方向。光也会产生同样的现象

CD的表面把数字信号记录下来有很多小槽，当光照射到微妙的构造时产生回折并扩展开来。这种回折的光互相产生衍射，唱片表面就产生出各种各样的颜色。

衍射和回折都是由光的波长产生的现象。根据这个原理，已经制成了很多华丽的装饰材料。