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色彩理论基础

发布时间：2023-02-21 18:42:36 来源：文档文库

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光色原理对于色彩的研究，千余年前的中外先驱者们就已有所关注，但自18世纪的科学家牛顿真正给予科学揭示后，色彩才成为一门独立的学科。色彩是一种涉及光、物与视觉的综合现象，"色彩的由来"自然成为第一命题。所谓色彩术语，即色彩的专用名词。了解这些名词的含义，一方面是基本知识的组成部分，另一方面也是阐述色彩原理与规律的必要的中介语言，所以应在开始就作为讲解的内容。经验证明，人类对色彩的认识与应用是通过发现差异，并寻找它们彼此的内在联系来实现的。因此，人类最基本的视觉经验得出了一个最朴素也是最重要的结论:没有光就没有色。白天使人们能看到五色的物体，但在漆黑无光的夜晚就什么也看不见了。倘若有灯光照明，则光照到哪里，便又可看到物像及其色彩了。真正揭开光色之谜的是英国科学家牛顿。17世纪后半期，为改进刚发明不久的望远镜的清晰度，牛顿从光线通过玻璃镜的现象开始研究。1666年，牛顿进行了著名的色散实验。他将一房间关得漆黑，只在窗户上开一条窄缝，让太阳光射进来并通过一个三角形挂体的玻璃三棱镜。结果出现了意外的奇迹:在对面墙上出现了一条七色组成的光带，而不是一片白光，七色按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序一色紧挨一色地排列着，极像雨过天晴时出现的彩虹。同时，七色光束如果再通过一个三棱镜还能还原成白光。这条七色光带就是太阳光谱。牛顿之后大量的科学研究成果进一步告诉我们，色彩是以色光为主体的客观存在，对于人则是一种视象感觉，产生这种感觉基于三种因素:一是光;二是物体对光的反射;三是人的视觉器官--眼。即不同波长的可见光投射到物体上，有一部分波长的光被吸收，一部分波长的光被反射出来刺激人的眼睛，经过视神经传递到大脑，形成对物体的色彩信息，即人的色彩感觉。光、眼、物三者之间的关系，构成了色彩研究和色彩学的基本内容，同时亦是色彩实践的理论基础与依据。光、可见光、光谱色要了解牛顿发现的光色散现象的产生原因，还须从光的本质中寻找答案。
所谓光，就其物理属性而言是一种电磁波，其中的一部分可以为人的视觉器官--眼所接受，并作出反应，通常被称为可见光。因此，色彩应是可见光的作用所导致的视觉现象，可见光刺激眼睛后可引起视觉反应，使人感觉到色彩和知觉空间环境。可见光很普通，凡视觉正常的人都可感觉到它。可见光又神秘莫测和千变万化，因为除了看见之外，没有别的办法加以接触、稳定和认识。因此古今中外的许多科学家、艺术家、思想家都曾观察、研究和思考它，但几乎都没有找到令人信服的答案。尽管牛顿把光作了分解，然而有人把这说成是"破碎了的光"。很显然，可见光不是固体、液体、气体之类的东西，不是细胞、分子、原子，也不是热能、电能、化学能。随着科学的日益发展，对光的研究逐渐接触到本质。仍然是牛顿，在1678年首先提出，光是物体射出的一种微粒，称为光粒，它以极大的速度由发光体四向射出，达到人眼就产生光的感觉，被称为微粒说。1678年海根斯等认为，宇宙间弥漫着一种稀薄而具有弹性的介质叫以太。物质发光，则其电子振动，经周围的以太依次传递到远方，成为一种横波，横波进入人眼引起光感，被称为波动说。1864年麦克斯韦认为，光并不是以太自身的运动，而是以太之中的电磁变化而引起的传播，以太波即电波的一种，被称为电磁说。现代科学证实，光是一种以电磁波形式存在的辐射能。它具有波动性，又具有粒子性。光具有的这两种性质，在光学上称为"二象性"。阳光通过三棱镜时随着波长的不同，行进的线路也不相同:紫色光波长最短，行进速度最慢，曲折最大(折射角度最大，红色光波长最长，折射角度最小，其余各色光依次排列，才形成七色光谱。光照射到不透明物体的表面时产生粒子"碰撞"，部分反射、部分被吸收，这种反射光作用于视觉器官，形成物体色的概念。这些便是光的色散现象和物体色彩本质性科学解答。在整个电磁波范围内，并不是所有的光都有色彩。电磁波包括宇宙射线、X射线、紫外线、红外线、无线电波和可见光等，它们都各有不同的波长和振动频率。只有从380毫微米到780毫微米波长之间的电磁波才能引起人的色觉，这段波长叫可见光谱，即常称的光。其余波长的电磁波都是人眼所看不见的，通称不可见光，实际上是不同的射线或电波。波长长于780毫微米的电磁波称为红外线，短于380毫微米的电磁波叫紫外线。各种光具有不同的波长，其大小仍用毫微米来计量。由三棱镜分解出来的色光，如果用光度计来测定，就可得出各色光的波长。因此，色的概念实际上是不同波长的光刺激人的眼睛所产生的视觉反映。

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