色彩学第1章 光与色觉
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A.光的三原色 B.光加色混合 C.色光加色法的类型 D.色光混合规律
1.1 光的颜色特性
1.1 光的颜色特性
A. 色光三原色
1）从物理刺激方面，三种色，蓝、绿、红在光谱中波长范 围最宽，最鲜明，最突出
2）人眼的视网膜上存在3种分别对蓝、绿、红产生感觉的 视神经，当上面的3种光线进入人眼后，视神经受到刺 激而感觉到了色
光谱功率（能量）分布：指光源的
光谱辐射功率（能量）按波长的分布。
绝对光谱功率分布曲线：以波长为
横坐标而以光源辐射的各种波长光能量 绝对值为纵坐标所作的曲线。
相对光谱功率分布曲线：令光谱分
布能量的最大值为“1”，将光源辐射光 谱的其他各种波长的能量与之比较，作 归一化处理以后，使辐射功率仅在规定 的范围内变化。
第一章 光与Leabharlann Baidu觉
1.1 光的颜色特性 1.2 物体的光谱特性 1.3 视觉的生理基础
1.1 光的颜色特性
第一章 光与色觉
1.1 光的颜色特性
1.1 光的颜色特性
1.1 光的颜色特性
1.1.1 色与光的关系 1.1.2 光的本质 1.1.3 相对光谱能量分布 1.1.4 色光加色法
1.1 光的颜色特性
相对光谱功率分布：用任意值表示
的光谱功率分布
白炽灯的相对光谱功率分布曲线 连续光谱相对辐射分布曲线
线状光谱相对辐射分布曲线
1.1 光的颜色特性
S(λ) 相对160 能 量
140
80
40
400
500
等能白光
白炽灯光 日光
荧光灯光 红宝石激光
600
700
波长（nm）
S(λ) = C(常数)
1.1.4 色光加色法
波长（nm） 780-630 630-600 600-570 570-500 500-470 470-420 420-380
主波长 700 620 580 550 500 470 420
1.1.3 相对光谱能量分布
1.1 光的颜色特性
光阑
透镜
棱镜
透镜 光阑 光源
光源
分光辐射度计原理图
1.1 光的颜色特性
1.1.1 色与光的关系
色彩是自然界客观存在的一种物理现象，是光线作用与物体 后所产生的不同吸收、反射或透射的结果。
色彩是人对眼睛视网膜接收到的光作出反应,在大脑中产生 的某种感觉。
光和色是分不开的,光是色的先决条件,反映到人们视觉中的 色彩其实是一种光色感觉。
1.1 光的颜色特性
色觉简单来讲就是色彩感觉，是人的颜色视觉特性。 色觉是受大脑支配的一种感觉机能，是人类认识颜色和辨别
3）实验证明，自然界几乎所有的颜色都可以根据蓝、绿、 红3种成分的不同比例来再现。所以在色彩学上，我们 把蓝、绿、红称为色光三原色。
1.1 光的颜色特性
利用这三种波长的光就可合成自然界中的一切色彩， 也就是说，物体的不同色彩只是包括了不同比例的蓝、 绿、红三种光的合成。这就是色光加色法。
两种或两种以上的色光相互混 合时，能够获得另外一种色光 的方法，称之为色光加色法。
颜色的能力。 色彩是与人的感觉（外界的刺激）和人的知觉（记忆、联想、
对比…）联系在一起的。 所以说色觉并不是客观存在的，它不仅与物体本身的颜色特
性有关，而且还受时间、空间、周围环境的影响。
1.1 光的颜色特性
一个正常色觉必须同时具备4个条件时才能实现 1)光源。颜色是光作用与物体后的结果，没有光就没有颜色。 2)物体。 3)眼睛。 4)大脑。具有功能正常的视觉器官和大脑，这样我们才能有
正确分析，正确辨色的能力。
1.1 光的颜色特性
1.1.2 光的本质——光的定义
众所周知，宇宙之间存在着电磁波，迄今为止发现的最短的 电磁波是10-12nm，最长的波长是108nm
电磁波的分布及命名如下图所示：
1.1 光的颜色特性
光是能量的一种形式,是一种电磁辐射能。我们肉眼所能看的 光线称为可见光。
反过来，如果在光线分散的 途中加一块凸透镜,,使分散 的光线集中,集中的一点又成 为白色光。
棱镜 白 光
光的色散示意图
1.1 光的颜色特性
白光被分解成各种色光的现象称为“色散”。 白光色散后按波长顺序排列而成的彩色光带称为“可见光
谱”。 色散光谱中，每一种颜色只有一种波长。这种只含有一种波
B＋G=C B＋R=M G＋R=Y B＋G＋R=W
1.1 光的颜色特性
（1）光谱中波段范围 红：600~700nm 绿：500~600nm 蓝：400~470nm
（2）CIE制定了色光三原色的色 相和波长 红 R 700nm 绿 G 546.1nm 蓝 B 435.8nm
（3）亮度比例 R:G:B=1:4.5907:0.0601
1.1 光的颜色特性
光的色散
我们生活在一个五光十色、色彩缤纷的世界中, 各种物体、 烟火、彩色电视的画面、天空和落日等都呈现出不同的色彩, 光怎么会有不同的颜色呢?
1.1 光的颜色特性
当太阳光通过一个三棱镜后 再投射到一块白色的屏幕上 时，白色的太阳光变成有如 雨后彩虹一样的光带。由上 而下呈红、橙、黄、绿、青、 蓝和紫七色排列。
长而不能再分解的光称为“单色光”，也称为“光谱色”。 由单色光混合而成的光称为“复合光”。白光就是一种复色光，
大自然中的太阳光、火光，以及人造光源荧光灯等发出的光都是复合光。
一个颜色的光可以是单色光，也可以是复合光。
1.1 光的颜色特性
光色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
太阳光谱中波长与光色的关系
光波长在380~780纳米之间的为可见光,即用三棱镜分解太阳 光形成的光谱,红色光的波长最长,紫色光的波长最短
可见光谱
1.1 光的颜色特性
光的性质
1）光的波动性。光具有绕射、折射、反射、散射等波动性
2）光的量子性，由普朗克提出。 E＝hc∕λ 普朗克光量子能量公式
波长越短，频率就越高，光子的能量就越大，紫外线波长 短，红外线波长长，所以紫外线的能量比红外线的能量要大。
光谱密度（spectral concentration）:在以波长λ 为 中心的微小波长范围内的辐射能与该波长的宽度之比。
c ()
dc d
[W / nm]
光谱密度表示了单位波长区间内辐射能的大小。
光谱分布（spectral distribution）:光谱密度与波长之间的 关系。
1.1 光的颜色特性
1.1 光的颜色特性
1.1 光的颜色特性
A. 色光三原色
1）从物理刺激方面，三种色，蓝、绿、红在光谱中波长范 围最宽，最鲜明，最突出
2）人眼的视网膜上存在3种分别对蓝、绿、红产生感觉的 视神经，当上面的3种光线进入人眼后，视神经受到刺 激而感觉到了色
光谱功率（能量）分布：指光源的
光谱辐射功率（能量）按波长的分布。
绝对光谱功率分布曲线：以波长为
横坐标而以光源辐射的各种波长光能量 绝对值为纵坐标所作的曲线。
相对光谱功率分布曲线：令光谱分
布能量的最大值为“1”，将光源辐射光 谱的其他各种波长的能量与之比较，作 归一化处理以后，使辐射功率仅在规定 的范围内变化。
第一章 光与Leabharlann Baidu觉
1.1 光的颜色特性 1.2 物体的光谱特性 1.3 视觉的生理基础
1.1 光的颜色特性
第一章 光与色觉
1.1 光的颜色特性
1.1 光的颜色特性
1.1 光的颜色特性
1.1.1 色与光的关系 1.1.2 光的本质 1.1.3 相对光谱能量分布 1.1.4 色光加色法
1.1 光的颜色特性
相对光谱功率分布：用任意值表示
的光谱功率分布
白炽灯的相对光谱功率分布曲线 连续光谱相对辐射分布曲线
线状光谱相对辐射分布曲线
1.1 光的颜色特性
S(λ) 相对160 能 量
140
80
40
400
500
等能白光
白炽灯光 日光
荧光灯光 红宝石激光
600
700
波长（nm）
S(λ) = C(常数)
1.1.4 色光加色法
波长（nm） 780-630 630-600 600-570 570-500 500-470 470-420 420-380
主波长 700 620 580 550 500 470 420
1.1.3 相对光谱能量分布
1.1 光的颜色特性
光阑
透镜
棱镜
透镜 光阑 光源
光源
分光辐射度计原理图
1.1 光的颜色特性
1.1.1 色与光的关系
色彩是自然界客观存在的一种物理现象，是光线作用与物体 后所产生的不同吸收、反射或透射的结果。
色彩是人对眼睛视网膜接收到的光作出反应,在大脑中产生 的某种感觉。
光和色是分不开的,光是色的先决条件,反映到人们视觉中的 色彩其实是一种光色感觉。
1.1 光的颜色特性
色觉简单来讲就是色彩感觉，是人的颜色视觉特性。 色觉是受大脑支配的一种感觉机能，是人类认识颜色和辨别
3）实验证明，自然界几乎所有的颜色都可以根据蓝、绿、 红3种成分的不同比例来再现。所以在色彩学上，我们 把蓝、绿、红称为色光三原色。
1.1 光的颜色特性
利用这三种波长的光就可合成自然界中的一切色彩， 也就是说，物体的不同色彩只是包括了不同比例的蓝、 绿、红三种光的合成。这就是色光加色法。
两种或两种以上的色光相互混 合时，能够获得另外一种色光 的方法，称之为色光加色法。
颜色的能力。 色彩是与人的感觉（外界的刺激）和人的知觉（记忆、联想、
对比…）联系在一起的。 所以说色觉并不是客观存在的，它不仅与物体本身的颜色特
性有关，而且还受时间、空间、周围环境的影响。
1.1 光的颜色特性
一个正常色觉必须同时具备4个条件时才能实现 1)光源。颜色是光作用与物体后的结果，没有光就没有颜色。 2)物体。 3)眼睛。 4)大脑。具有功能正常的视觉器官和大脑，这样我们才能有
正确分析，正确辨色的能力。
1.1 光的颜色特性
1.1.2 光的本质——光的定义
众所周知，宇宙之间存在着电磁波，迄今为止发现的最短的 电磁波是10-12nm，最长的波长是108nm
电磁波的分布及命名如下图所示：
1.1 光的颜色特性
光是能量的一种形式,是一种电磁辐射能。我们肉眼所能看的 光线称为可见光。
反过来，如果在光线分散的 途中加一块凸透镜,,使分散 的光线集中,集中的一点又成 为白色光。
棱镜 白 光
光的色散示意图
1.1 光的颜色特性
白光被分解成各种色光的现象称为“色散”。 白光色散后按波长顺序排列而成的彩色光带称为“可见光
谱”。 色散光谱中，每一种颜色只有一种波长。这种只含有一种波
B＋G=C B＋R=M G＋R=Y B＋G＋R=W
1.1 光的颜色特性
（1）光谱中波段范围 红：600~700nm 绿：500~600nm 蓝：400~470nm
（2）CIE制定了色光三原色的色 相和波长 红 R 700nm 绿 G 546.1nm 蓝 B 435.8nm
（3）亮度比例 R:G:B=1:4.5907:0.0601
1.1 光的颜色特性
光的色散
我们生活在一个五光十色、色彩缤纷的世界中, 各种物体、 烟火、彩色电视的画面、天空和落日等都呈现出不同的色彩, 光怎么会有不同的颜色呢?
1.1 光的颜色特性
当太阳光通过一个三棱镜后 再投射到一块白色的屏幕上 时，白色的太阳光变成有如 雨后彩虹一样的光带。由上 而下呈红、橙、黄、绿、青、 蓝和紫七色排列。
长而不能再分解的光称为“单色光”，也称为“光谱色”。 由单色光混合而成的光称为“复合光”。白光就是一种复色光，
大自然中的太阳光、火光，以及人造光源荧光灯等发出的光都是复合光。
一个颜色的光可以是单色光，也可以是复合光。
1.1 光的颜色特性
光色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
太阳光谱中波长与光色的关系
光波长在380~780纳米之间的为可见光,即用三棱镜分解太阳 光形成的光谱,红色光的波长最长,紫色光的波长最短
可见光谱
1.1 光的颜色特性
光的性质
1）光的波动性。光具有绕射、折射、反射、散射等波动性
2）光的量子性，由普朗克提出。 E＝hc∕λ 普朗克光量子能量公式
波长越短，频率就越高，光子的能量就越大，紫外线波长 短，红外线波长长，所以紫外线的能量比红外线的能量要大。
光谱密度（spectral concentration）:在以波长λ 为 中心的微小波长范围内的辐射能与该波长的宽度之比。
c ()
dc d
[W / nm]
光谱密度表示了单位波长区间内辐射能的大小。
光谱分布（spectral distribution）:光谱密度与波长之间的 关系。
1.1 光的颜色特性