色彩原理.ppt

如果我們把光視為一種電磁波，則就不 需要『以太』作為介質（事實上『以太』 本身就是一個假設，而當假設不存在難 題自然迎刃而解）
愛因斯坦發表光二相性
光的微粒性質被推翻還不到百年，應用麥斯偉爾理論解釋雖可當 時已知所有光學現象，卻又再十九世紀末，發現了一連串令人困 惑的實驗結果『光電效應』。
光電效應是由赫茲（H.R.Hertz，1857一1894）在1887年發現，他 發現部分金屬在受到光的照射而放出電子，這些電子的能量與光 的頻率有關，此現象稱爲光電效應。
人眼可見光的波長從 400nm – 700nm，頻率為 750TeraHZ – 430THZ。這段光譜色彩表現，正好呈現了由紅到紫的七色彩虹。 在這道彩虹的兩端雖也是光線，但為不可見光，我們所熟知的紅 外與紫外線就是這兩種光。所有色彩的表現正是集中在這短短的
波長範圍之中 ，瞭解之中的原理色彩學才能不斷的延續。
虹。
光是粒子
早在牛頓之前，人們基於對光的好奇，驅動了一系列的探 討。缺乏系統的整理，終究不能形成一致性的理論傳世。
牛頓結合自己的實驗引導出光粒子理論，主張光是由『微 小粒子』組成，並以極大的速度運動；而證據就是光的顏 色分解及直線傳播。
牛頓用三棱鏡將自然白光分解從紅到紫的七種色光，證明 白光並不是單一的，而是幾種不同色光的複合。
凱氏經過不斷的實驗發現，光源顏色 確實與該黑體所受之熱力溫度是對應 地，從而色溫以凱爾文(。K)為單位表 示絕對溫度高低。
量度色彩表現的主要考量
如何將色彩量化：色彩可以透過數字或圖表計量與表現。 如何將環境量化：顏色的表現會隨不同的環境及條件變化，同時還受
諸觀測者心理上的的反應影響。因此，必須制訂能表現整體色彩感受 範圍的標準與邊界。 如何將不同色域統一：利用顏料或染料表現影像色彩時，由於這些化 學製品無法像光線一樣，而是採用吸收和反射光源中特定波長的，來 達到顯色的目的。因此，在測量這類色彩時，必須對光源標準和環境 參數作統一規範。
原始牛頓理論中假設，由介質對光微粒的吸引，使它們的速度發 生變化，即造成光的折射。此假設中介質的光速將大於真空中的 光速。
牛頓的微粒說，成功解釋光的直進、影的形成、反射、折射，加 上這個時期人們還無法精確測量光速，因此光性質的爭論並未有 一個完整的解答。
1862年法國人福科首次測得了光在水中 的傳播速度，證實了光在水中的傳播速 度確實小於真空，這時光的粒子說才徹 底被打敗了。
光電效應實驗又使光波動學說被打回原形，進而受到嚴峻考驗。 愛因斯坦於1905年一口氣提出了四篇影響甚鉅的理論，其中之一 即是愛因斯坦根據一九○○年德國物理學家普朗克觀察熱物體會 以離散量發出被稱為『量子』特定頻率的光，而提出『光量子說』 來解釋該現象。
愛因斯坦認爲光是一束束以光速運動的粒子流，每一個光粒子 （Photon ) 都攜帶著一份能量，當光粒子與金屬物質作用時，其 攜帶的能量會傳導到物質上，形成光電效應。
色彩原理
色彩科學的先驅 - 牛頓
早在西元1666年初，牛頓進行磨 制球面玻璃以外其他形式的光學 玻璃時，突發奇想做了一個三角 形的玻璃棱柱，利用它研究光線 折射現象。
在一間漆黑的房間之中，牛頓從 窗戶上一個小孔，讓適量的日光 射進來，接著他把棱鏡放在光的 入口處，使光能夠折射到對面的 牆上去。接著，牛頓看到人類史 上第一道由三棱鏡完成的人造彩
愛因斯坦這項光電效應理論讓後世生產了無數光電控制設備，包 括數位從光線到色彩
色彩的呈現與光有密不可分的關係，物理界為了光的波動和粒子 表現，打了近300年的論戰，終於得出了『波粒兼容』的結論。對 光的徹底瞭解，使之在人的世界中，將寬廣的光電磁波譜，至終 可劃分可見光線描述範圍，並簡化為頻率與波長的表示。
不同色光就是有不同的微粒（綜合染料實驗和助手導論）， 其中紫光微粒的質量最大，紅光微粒的質量最小。利用這 種學說牛頓成功的解釋了光的折射、反射和玻璃透鏡發生 之色散現象。光粒子說完美的合乎人們的日常直觀要求， 就是光是直線行進的粒子流
光是波動
十九世紀初葉，更多科學家發現了光的干涉、繞射和偏振現象， 這些行為只適合以『光波動』論來解釋。加上牛頓的光粒子論解 釋光在水中的傳播速度要大於在空氣中的傳播速度（因為水對光 的折射），但相對地波動論則認為光在水中受到介質改變的影響， 速度會減慢。
愛因斯坦的光理論成功之處，在於一方面既解釋了光所具有波動 的性質，另一方面也可以反應出光確實具有粒子的表現。
這兩方面綜合說明了光不是單純的波和粒子，而是具有波粒二相 性。這畫時代的認識，啟發了未來對量子力學的研究。
愛因斯坦的努力，成功化解長達數百年對光性質的爭論，也因此 獲得諾貝爾獎（而非相對論）。
這三色被定名為光之原色，也就 是三原色。
複雜的色彩環境
『色溫』的概念，一直要到19世紀英 國物理學家威廉·湯姆遜·凱爾文男爵 （William Thomson Baron Kelvin 1824-1907），也就是眾所周知『絕對 溫度 K』定義者，才算真正的擁有完 整答案。
他制定出了一套色溫計算法，測量一 黑體（例如：低溫鐵塊）不斷升溫後 所散發出來的波長光線轉以顏色呈現 之結果。此一概念的想法是熱量（能 量）以『光』的形式釋放出來時，不 同溫度高低將形成不同的顏色。
人眼視覺解析
瞭解人眼所看到色彩其實是根源 於可見光波波長和頻率之反應。
1801年，此時歐洲眼科學界大致 確定人類眼睛視網膜是由兩種不 同的細胞所組成：『柱狀 - ROD』 細胞負責感光，『椎狀 – Cone』 細胞負責感色。
單一的椎狀細胞並不包含能辨認 每一種可見色彩的受體，反而是 有3種不同受體的混合體，即對紅 色（R）、綠色（G）和藍（B）色 敏感。
到了1863年麥克斯威爾發表著名的電磁 方程式，揭示了光波其實也是電磁波的 一種，這時波動理論的最後的一個難題 - 傳播介質（以太）問題被解決了。但 麥克斯韋的理論告訴我們，電磁波的傳 播不需要介質。變化的電場產生變化的 磁場，變化的磁場再產生變化的電場。 這樣，電磁場的交替就構成了電磁波由 近及遠的傳播。