Ⅰ 顏色的物理的現象
可見光的光譜顏色 波長 頻率 紅色 約625—740 nm 約480—405 THz 橙色 約590—625 nm 約510—480 THz 黃色 約565—590 nm 約530—510 THz 綠色 約500—565 nm 約600—530 THz 青色 約485—500 nm 約620—600 THz 藍色 約440—485 nm 約680—620 THz 紫色 約380—440 nm 約790—680 THz 電磁波的波長和強度可以有很大的區別,在人可以感受的波長范圍內(約312.30納米至745.40納米),它被稱為可見光,有時也被簡稱為光。假如我們將一個光源各個波長的強度列在一起,我們就可以獲得這個光源的光譜。一個物體的光譜決定這個物體的光學特性,包括它的顏色。不同的光譜可以被人接收為同一個顏色。雖然我們可以將一個顏色定義為所有這些光譜的總和,但是不同的動物所看到的顏色是不同的,不同的人所感受到的顏色也是不同的,因此這個定義是相當主觀的。
一個彌散地反射所有波長的光的表面是白色的,而一個吸收所有波長的光的表面是黑色的。
一個虹所表現的每個顏色只包含一個波長的光。我們稱這樣的顏色為單色的。虹的光譜實際上是連續的,但一般來說,人們將它分為七種顏色:紅、橙、黃、綠、青、藍、紫;每個人的分法總是稍稍不同。單色光的強度也會影響人對一個波長的光所感受的顏色,比如暗的橙黃被感受為褐色,而暗的黃綠被感受為橄欖綠,等等。
在物品上塗抹顏料後會出現顏色,顏料是不溶於水或油的無色或有色粉末狀物質。分天然顏料和合成顏料兩類。天然顏料多屬礦物性。合成顏料又分有機和無機的兩類,無機的如鈦白粉、鉻黃等,有機的如酞菁、甲苯胺紅等。廣泛用於油墨、塗料、橡膠、塑料等物品的著色。 大多數光源的光譜不是單色的,它們的光是由不同強度和波長的光混合組成的。人眼將許多這樣的混合光的顏色與單色光源的光的顏色看成是同樣。比如上面表格中的橙色,實際上就不是單色的600納米的光,實際上它是由紅色和綠色的光混合組成的(顯示器無法產生單色的橙色)。出於眼睛的生理原理,我們無法區分這兩種光的顏色。
也有許多顏色是不可能是單色的,因為沒有這樣的單色的顏色。比如說黑色、灰色和白色就是這樣的顏色,粉紅色或絳紫色也是這樣的顏色。 波動方程是用來描寫光的方程,因此通過解波動方程我們應該可以得到顏色的信息。在真空中光的波動方程如下:
在這里是光速,是空間的坐標,是時間的坐標,是描寫光的函數,下標表示取偏導數。在空間固定的一點固定,就成為時間的一個函數了。通過傅里葉變換我們可以獲得每個波長的振幅。由此我們可以得到這個光在每個波長的強度。這樣一來我們就可以從波動方程獲得一個光譜。
但實際上要描寫一組光譜到底會產生什麼顏色,我們還得理解視網膜的生理功能才行。