浅谈物体的颜色

初中物理第二册介绍了光的色散和物体的颜色。本文试图对人眼的色觉功能和物体的颜色做一个简要的介绍，以供教师参考。当我们说物体的颜色时，我们指的是可见光对人眼的影响和大脑产生的视觉印象。视网膜的感光层接收人眼的光信号，其中杆状细胞只能感知光的强度，对颜色不敏感，不能形成颜色印象。然而，视锥细胞可以通过感知特定光强的颜色信号在大脑中产生颜色印象。如果光信号的强度太低，锥体细胞就不能感知颜色信号，所以在黑暗或黑暗的环境中，人们只有“黑白”的印象。即使光强度足以使人眼感觉到颜色，并且当光强度改变时，人眼看到的颜色感知也不完全对应于光的波长。根据测量，只有5720(黄色)、5030(绿色)和4780(蓝色)波长的视觉特性保持不变，而其他颜色的视觉响应随着光强度而变化，并且当光强度增加时稍微偏向红色或蓝色。也就是说，人类的眼睛和大脑像辨别颜色和混合颜色的工具一样合作。由于各种颜色的光占据一定的带宽，假设人眼视网膜上的视锥可以分为三种类型，每个细胞都具有对某种颜色的光敏感的特性，并且像电子仪器一样具有一定的频率响应范围。三种不同类型的锥状细胞结合成一个整体。当光信号分别激发它们时，将分别产生三种反应，然后这三种反应将相互叠加，并通过视神经传输到大脑，形成与原始光信号相同的颜色印象。通过实验可以观察到，当红、绿、蓝三种颜色以一定的强度比例匹配混合时，人眼会形成各种颜色印象，因此这三种类型的锥体细胞分别被假设为红、绿、蓝感受细胞。图1示出了当几种颜色的光进入人眼时人眼的颜色响应。黄光可以刺激“红色”和“绿色”视锥细胞。另一方面，如果红光和绿光同时到达视网膜，并且红锥和绿锥同时被激发，那么大脑中形成的颜色感知与单色黄光没有什么不同。然而，例如，由氦氖激光器发出的红光和由钠灯发出的黄光由于其非常窄的带宽而不能由其他颜色合成。

事实上，我们在自然界中看到的所有颜色的物体都是各种单色光的混合光，一般不可能在光谱上找到相应的波长，例如，品红是红色和蓝色的混合色，纯单色光相对较少。

加法原理用于在人眼中混合光的颜色(包括被物体反射的光)。通常，红色、绿色和蓝色被用作基本颜色(另外三种颜色也可以用作原色)；如前所述，红色、绿色和蓝色或其中两种以不同的带宽和强度匹配，在人眼中形成不同的颜色。三原色的一般原理由以下公式表示:

红色+绿色=黄色，

红色+蓝色=洋红色，

绿色+蓝色=青色，

红色+绿色+蓝色=白色。

例如，在彩色电视显示管中使用红、绿、蓝三基色荧光粉按一定的规则排列，在红、绿、蓝三基色电信号的激发下，分别产生三束不同强度的光束。由于这些光点非常小，人眼分辨能力有限，所以在人眼中进行颜色混合。所以我感受到了这幅多彩的画面。

我们也可以在实验室的暗室里使用三台幻灯机(或一台带三个镜头的特殊幻灯机)，分别在镜头上使用红、绿、蓝三种颜色的滤光片，然后将这三种颜色的光投射到白色屏幕上，使它们相互重叠，这样我们就可以看到各种颜色光的混合。例如，如果三种颜色的光的强度合适，就可以合成白光。大屏幕彩色投影电视使用三个红、绿、蓝图像投影管同时在白屏上投影三个单色图像。经过适当调整后，这三个图像完全重叠，以产生完整的彩色图像。这是加法原理最生动的例子。

《新初中物理》第二册中说，透明体、透明体和混合颜料的颜色是由什么决定的，有些书或文章都提到颜料的混合是用“减法原理”混合的。这里所说的“减法原理”是指颜料从白光中吸收某些波长的有色光，同时透射或反射其他波长的有色光。感受颜色的印象。然而，透射或反射的彩色光在人眼中仍然混合着“加法原理”。

必须指出的是，教科书中提到的混合颜料应该是两种颜料的完全混合物。如果一种颜料是干的，然后涂上一层不透明的颜料，如油画或绘画物品，那么显示的颜色只能是最后涂上的颜料。

如今，彩色图片页和彩色照片通常是通过在白色基板上一层一层地涂覆或印刷透明颜料来制作的，而不是将三原色混合在一起。当白光透射和反射时，三层或更多层颜料根据“减法原理”混合。

“减法原理”(相对于“加法原理”)的三原色是洋红色、黄色和青色，它们被一些人误认为是红色、黄色和蓝色的三原色。品红色颜料可以透射或反射红光和蓝光(人眼可以感知品红色)，同时吸收绿光；黄色颜料可以透射或反射红光和绿光(人眼感觉到黄色)，同时吸收蓝光；青色颜料可以透射或反射绿光和蓝光(人眼可以感知青色)，同时吸收红光。应该注意的是，为了产生一个好的印刷彩色图片页，必须满足两个条件:第一，颜料几乎是透明的，并能透射一些颜色的光；第二，图片页的底部必须非常白，即反射光的效率必须高，否则会影响颜色的正常外观。

这样，要打印彩色图片页，至少三层不同颜色的图案(有些甚至需要打印四五种)必须分开打印。只有通过准确地套印在一起，颜色才能逼真地再现。如果没有颜料印在纸上，纸就会是白色的。如果只印刷某种颜料，如黄色，那么一方面，这部分颜料反射黄色，另一方面，天然白光被颜料层吸收，吸收其他颜色的光，最后这种颜料的黄光被白纸反射。如果将高档红色和黄色颜料印刷在一起，自然白光在穿过两层颜料时，依次被绿色和蓝色光吸收，只有红色光最终到达白纸表面，然后被白纸反射而呈现红色光；类似地，品红色和青色颜料被印刷在彼此的顶部，它们依次吸收绿光和红光，最后只有蓝光被白纸反射。重叠的黄色和青色可以显示绿光；当品红色、黄色和青色颜料被印刷在彼此之上时，由于包含在自然白光中的每个波长的有色光将分别被三层颜料吸收，无色光将到达白纸，并且人眼将感觉到黑色。通过三种不同色调和位置的颜料的搭配，可以表现出不同的颜色。我们可以用图2来简单说明三种颜料的匹配和彩色光的反射。

彩色照片也是根据三原色的“减法原理”用胶片和印刷品制成的，这里不再重复。