什么是颜色?

  很多人认为物体的颜色是物体本身的唯一特征吗?相信成熟的草莓是鲜红色的,嫩叶是鲜绿色的。但是真的吗?

  “光”是“颜色”的来源...没有“光”,“颜色”不存在

  我们可以看到事物(例如草莓)的颜色,因为有光(可见光)照亮它,并且光被事物(草莓)反射,并且光进入了我们的眼睛。

  因此,如果关闭照明灯并使它变黑,则不仅将看不到图形,而且将看不到“颜色”。换句话说,照明光是“颜色”的来源,是“颜色”存在的前提。

  “眼睛和大脑”的功能对于感觉“颜色”至关重要

  “光”是“颜色”的来源,但是只要有“光”,“颜色”是否存在?不,“颜色”不能仅通过“浅色” 存在。

  光源发出的光撞击物体并被反射,反射的光进入眼睛,但直到这一阶段,它仅仅是物理能量。可以感知光的细胞称为感光细胞,它们分布在眼睛的视网膜上,可以感知光的能量。入射到眼睛的光所刺激的感光细胞根据刺激的大小向大脑发送信号,大脑通过该信号识别(形状和颜色)。

  让我详细解释一下。

  有两种主要类型的感光细胞。第一个是称为锥体的感光细胞,该锥体在相对明亮的地方工作,另一个是称为杆的竿,其在相对较暗的地方工作。由于称为锥体的感光细胞的功能,我们可以感觉到“颜色”。该锥体进一步分为具有不同波长灵敏度特性的三种锥体。主要可见光范围短的波长范围内灵敏度高的S视锥细胞,主要可见在波长区域的灵敏度高M视锥细胞,主要可见长度的波长范围内灵敏度高L视锥细胞..

  入射在眼睛上的光根据它们的波长敏感性特征刺激这三种类型的视锥细胞,并且根据每种刺激的强度,信号通过视神经传输到大脑。据说大脑从三种视锥通过视神经发出的信号强度的比率中识别出“颜色”。换句话说,“颜色”最终终于被大脑首次识别,而到那时为止“颜色”还没有被确定。

  “光源颜色”和“对象颜色”

  我们将其称为“颜色”,但是“颜色”可以大致分为光源本身发出的颜色(光源颜色)和对象从光源接收到的光所指示的颜色(对象颜色) ... 物体的颜色进一步分为物体表面反射产生的颜色(表面颜色或反射物体颜色)和通过半透明物体透射的光产生的颜色(透明颜色或物体颜色)。

  光源颜色是当来自光源的光直接进入眼睛并刺激感光细胞(锥体)时可以识别的颜色。

  另外,物体的颜色是来自光源的光撞击物体,并且受物体固有的每种波长的反射(透射)特性影响的光进入眼睛并刺激感光细胞(锥体)。被认可。

  换句话说,在我们通常看到的“颜色”中,仅在“光”和“视觉”两个条件下保持的光源颜色(右图中的[a])。

  根据光源的类型,我们经常会遇到不同的颜色。

  蜡烛的颜色略带红色,但是公园夜间照明常用的水银灯的颜色是浅的,隧道照明常用的钠灯的颜色是橙色的。由于所有这些光源对于每个波长都具有不同的能量强度(光谱分布),因此它们在颜色上会有所不同,因为它们对眼睛的感光细胞(锥体)的刺激不同。

  各种“白光源”的光谱分布示例...即使用一句话说“白光源”,颜色也有很大不同。

  但是我们实际上看到的大多数颜色是对象的颜色。即使在相同的照明光下,可以看到的颜色也取决于对象的类型,因为对象本身的特性是确定最终“颜色”的主要因素。如图[B]所示,物体的最终颜色由“光”,“视觉”和“物体”三个元素重叠的区域确定。“光源”,“视觉(眼睛和大脑)”和“对象”被称为“对象颜色的三个要素”。

  为什么草莓和柠檬的颜色不同?

  例如,在对象颜色的情况下,在相同的阳光下,草莓和柠檬看起来不同。

  当来自光源的光撞击物体并被反射时,特定波长的光被反射,并且特定波长的光被吸收在物体的表面上。由于该特性(分光反射率特性<< * 1 >>)根据物体的种类而不同,因此即使在相同的照明光下,颜色也会根据物体而看起来不同。

  比较草莓和柠檬的光谱反射率特性,粗略地说,可见光范围内的长波光(看起来是红色的光)会被大量反射,而短波光(看起来是蓝色的光)则被大部分吸收。通常,中波长光(看起来是绿色的光)的特性有很大不同。中波长的光大部分被草莓吸收,但柠檬会反射很多。这种差异被认为是草莓(红色)和柠檬(黄色)之间的颜色差异。

  以草莓为例,它会反射很多长波光,并吸收大部分短波光和中波光。因此,在我们周围的普通白光源(日光,荧光灯等)下,进入眼睛的光具有很强的长波长光分量,并且强烈刺激了L锥,而对S和M锥的刺激较少。 。结果,草莓果实被认为是“红色”。

  另一方面,柠檬不仅反射长波长的光,而且反射中波长的光。(短波光几乎像草莓一样被吸收。)因此,在柠檬的情况下,对L锥的刺激最强,然后对M锥的刺激也很强(S锥,几乎不被刺激)。结果,大脑将判断柠檬为“黄色”,这是红色和绿色的添加剂混合物。

  毕竟,事物的颜色取决于光源的特性(光谱分布),物体的特性(光谱反射率或光谱透射率)和眼睛(感光体)的特征。

  事物本身不是“有色的”

  无论对象颜色的三个元素中的哪一个发生变化,对象的“颜色”都会改变。“光源”和“视觉”是保持“颜色”的必不可少的条件,“对象”是“光源”的颜色……但是在进入眼睛之前仍然是“颜色”。尚未建立,但是可以说,通过改变...来将其作为“戏剧化”。仅仅通过解释上面草莓和柠檬之间的颜色差异,某些人可能无法摆脱先入为主的观念,即事物本身仍然是彩色的。

  在以上示例中,照明光源被“白光”照明,其中能量成分通常分布在诸如阳光的可见区域中。如果您照明的光是例如“单色光”而不是白光(例如太阳光)怎么办?

  ●用红色LED点亮时...

  不仅草莓而且柠檬看起来都是鲜红色。原因是草莓和柠檬在长波长范围内都具有高反射率,并且许多光(长波长光)被反射并进入眼睛。对于短波长和中波长,红色发光二极管本身不包含那些组件。因此,反射率是高还是低都没有关系,因为没有反射光。

  ●用蓝色LED点亮时...

  草莓和柠檬看起来都很深蓝色(蓝黑色)。原因是草莓和柠檬在短波长范围内(反射的光看起来很蓝)反射率都非常低,因此它们中的大多数被吸收了,只有少量的光被反射。由于蓝色LED仅包含短波长范围内的光,因此中波长或长波长范围内的反射率高还是低都无关紧要。

  ●用绿色LED点亮时...

  柠檬看起来很鲜绿色,而草莓看起来很暗绿色(绿色黑色)。柠檬在中波长范围内的反射率很高,并且许多中波长的光被反射并进入眼睛。另一方面,草莓吸收中波长范围内的大部分光,而仅反射少量。(由于绿色LED仅包含中波长范围的光,因此在短波长范围和长波长范围内的反射率均无关。)

  换句话说,如果您使用红色LED或蓝色LED照明,草莓和柠檬之间的颜色差异将几乎消失,并且如果您使用仅在中波长范围内具有能量的绿色LED照明,草莓和柠檬的颜色具有不同反射特性的柠檬会有所不同,也会有很大的不同。

  为了清楚起见,上面的示例将极端情况描述为照明光源,但是在我们的日常经验中,例如,可以在家里或在商店中看到我们在百货商店喜欢和购买的衣服的颜色。 Naka:我想许多人都经历过,在户外观看时,颜色看起来与在百货商店中看到的颜色有些不同。这是因为商品(衣服)和观察者是相同的,但是百货商店销售楼层与家庭或室外的光线(日光)之间的照明光源不同(光源的光谱分布不同)。这意味着颜色看起来不同。从中可以看出,我认为您可以理解事物本身不是“有色的”。

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