第一节光和光谱色
颜色视觉原理
为什么用夜里眺望星星时会感到 更明亮？
杆体细胞在暗视觉条件下起作用
明视觉与暗视觉对光的感受性不在光谱的 同一位置：
明视觉对光谱的黄绿色部位（555nm）最 敏感。 暗视觉对光谱的蓝绿色部位（507nm）最 敏感 。
三、人眼对光的适应性
天然光源和人工光源的明亮程度都在很宽的范围内变化。 人眼在照度为105 lx(勒克斯)的直射日光下，以及在照度为 0.0003 lx的没有月光的夜晚都能看到物体。为了适应如此宽 广的照度范围，人眼可用改变相当于照相机光圈的瞳孔大小 来调节光量。瞳孔直径的变化范围为2-7 mm，由瞳孔实现 的光量调节能力达到12倍。 仅靠瞳孔直径的调节是不够的。如前所述，锥体细胞和杆 体细胞分别在明视觉和暗视觉条件下起作用，并具有不同的 灵敏度和分辨能力，因此人眼通过锥体细胞和杆体细胞的分 工协作，使视网膜的灵敏度大幅度地改变。人从暗处到亮处 时，视觉由暗视觉经介视觉转为明视觉，这种视觉状态转换 约需1 min，然后人眼就会习惯明亮的条件。相反，从明处 进入暗处时，视觉由明视觉经介视觉向暗视觉转移，这种变 化要达到完全适应约需30 min时间，可见人眼要达到暗适应 状态是比较费时的。
中间视觉或介视觉(mesopic vision)：
• 亮度介于明视觉与暗视觉所对应的亮度水平之间 • 视网膜中的锥体细胞和杆体细胞将同时起作用
人眼是由高灵敏度的黑白胶片和中等灵敏度的 彩色胶片组成
视网膜上的视细胞分布如图所示。其中锥体细胞集中在 视轴近旁(中央凹)。中央凹是直径约为1.5 mm的极小区域， 这里锥体细胞的分布非常密集，约有10-15万个，分辨能力 最高；与此相反，杆体细胞在视轴近旁数量极少，而广泛分 布在此区以外的部分。
光谱分布
光和颜色
光和颜色物质呈现的颜色与光有着密切的关系。
光波是种电磁波。
太阳光由各种不同波长的光波组成，用三棱分光镜来分解日光，可分成红、橙、黄、绿、青（天蓝）、蓝、紫七种颜色的可见光谱（波长为400~800纳米），红外线（波长大于800纳米）和紫外线（波长小于400纳米），红外线和紫外线又称为不可见光谱。
物质的颜色是由光的照射而产生的（在黑暗中是难以分辨颜色的），光照在物质上所引起的反射、透射和吸收等作用各不相同，肉眼的感觉也不同，因而形成不同的颜色。
不透明物质主要是光的吸收和反射两种情况。
如果照在物体上的光线全部吸收，该物体就是黑色；如果全部被反射，则是白色；全部透过物体则是无色。
假如它只是均匀地、部分而又无选择地吸收可见光，则它是灰色，吸收愈强，物体愈拉近黑色。
当物质选择性地吸收可见光谱中某些光波，反射出其余光波时，则呈现出各种不同的颜色。
因此物质颜色的产生是由于选择吸收了光谱中（可见光）部分光波段的结果，或者说，选择吸收就是造成物质颜色的原因。
由此可见，物体的颜色是由其本身反射（或透射）光的颜色所决定的。
当物体呈现的颜色和被它所吸收的光的颜色两者混合后能成为白光，那么通常称这两种光的颜色为互为补色。
如果某物质能从射在它上面的日光中反射出黄光，物质显出黄色，被吸收的光为紫蓝色，则我们称黄色是紫蓝色的补色或黄色与紫蓝色互为补色。
根据两种光的颜色为互补色的关系，可以在染色中加以利用。
在染黑色时，如果所得到的黑色不够纯正，泛有一定红光，在染色时可以加入适量的红色的补色---蓝绿色染料，使蓝绿色光将红光抵消，使染成的毛皮黑色显得纯正。
例如白兔皮染黑色时，用酸性黑ATT为主体染料，为了消除红光，需加入适量的酸性黑10B或酸性绿。
又如白毛稍带有黄光，亦称“黄头”，不受欢迎，加入少量的蓝色染料，可将黄头消除，使毛皮呈现洁白的颜色。
互为补色的光谱颜色：紫——紫红——红——橙——黄——黄绿——绿——蓝绿——青——蓝——紫光谱的各个颜色是沿着圆圈分布的，现时各补色是分别位于圆圈的对顶角位置上的。
第2章 染料的颜色与结构的关系
分子的左边是供电子基，右边是吸电子基，激发时电子发生转移。变成：
(CH3)2N N O
激发态在极性溶剂中比较稳定，因而产生深色效应。 同理，染料在纤维上的颜色也会因纤维极性不同而不同，一般来说，同一染料上 染不同的纤维时，在极性高的纤维上呈深色效应，在极性低的纤维上呈浅色效应。如 阳离子染料在涤纶上得色较在腈纶上浅。
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第二章 染料的颜色与结构的关系
第四节 外界条件对吸收光谱的影响
二、溶液的浓度的影响 当染料溶液浓度很小时，染料在溶液中以单分子状态存在。如果加大溶液的浓 度，会使溶质分子聚集成为二聚体或多聚体，一般情况下，聚集态的分子π电子流动 性较低，会产生浅色效应。 三、温度的影响 溶液中溶质的聚集倾向一般随温度的升高而降低，因此，提高温度会产生深色 效应。某些有机化合物能随温度变化改变其分子结构，具有热变色性。例如：热敏变 色染料。 四、pH值的影响
第一节 光和色的基本概念
一、光的概念
可见光：波长范围大约在380~780nm的电磁波
电磁波：无线电波 60000
混色光：太阳光
红外线 780
可见光 380
紫外线 100
X射线 0.1
γ射线 nm
红外线
可 见 光
紫外线
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第二章 染料的颜色与结构的关系
第一节 光和色的基本概念 不同波长的可见光的颜色及其互补色关系表： 波长 nm 380~435 435~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~595 595~605 605~780 光谱色 紫 蓝 蓝绿 绿蓝 绿 黄绿 黄 橙 红 互补色 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 蓝绿 绿蓝
光的颜色与光谱
光谱分析的方法：吸收光谱、发射光谱、拉曼光谱、红外光谱等
光谱分析的优点：快速、准确、无损、环保，可对多种物质进行同时分析
光谱测量
应用领域：环境监测、食品检测、医疗诊断等
测量方法：分光光度法、荧光光谱法等
测量原理：利用光的折射和反射特性
光谱仪：用于测量光谱的仪器
光谱仪器
光谱仪：用于测量光谱的仪器
应用：用于科学研究、业生产、医疗诊断等领域
特点：精度高、速度快、操作简便
原理：利用光的折射、反射、吸收等特性来测量光的波长和强度
光谱在各领域的应用
光学领域：研究光的性质和规律
物理学领域：研究光的传播和相互作用
化学领域：研究物质的结构和组成
生物学领域：研究生物体的结构和功能
环境科学领域：监测环境污染和生态变化
天文学领域：研究天体和宇宙的性质和演化
光谱与光的传播
5
光在介质中的传播特性
光的反射：光在遇到物体表面时，会反射回来
光谱与光的折射率
光的折射率与光的频率有关
光的折射率与光的波长有关
光的折射率与光的颜色有关
光的折射率与光的传播速度有关
光谱与光的反射和吸收
光的颜色与光谱的关系
感谢观看
汇报人：XX
光的反射原理
光的吸收原理
光的反射和吸收在现实生活中的应用
光谱与光的散射和干涉
光的传播：光的散射和干涉现象会影响光的传播速度和方向，从而影响光的颜色和光谱。
光谱：光的散射和干涉现象会导致光的颜色发生变化，形成光谱。
光的干涉：当两束或两束以上的光波相遇时，会产生干涉现象，形成明暗相间的条纹。
光的散射：光在传播过程中遇到障碍物或颗粒物时，会发生散射现象，导致光的传播方向发生改变。
光环境设计
5、钠灯 钠灯是利用钠蒸气放电的气体放电灯的总称。有低压钠灯和高压
钠灯之分。 （1）低压钠灯
低压钠灯的光色呈现橙黄色，它的光视效能极高，光色柔和，眩 光小，透雾能力极强，低压钠灯的缺点是其辐射近乎是单色黄光，分 辨颜色的能力差，不宜用于繁华的市区街道和室内照明。
（2）高压钠灯 高压钠灯主要为黄色、红色光谱，工作时发出白色的光。高压钠
第一章 光学基础知识
主要内容： 第一节：光环境 第二节：自然采光与人工照明
第一节 光环境
一、光的特性
现代物理实验证实，光在传播过程中显示出的主要是波动性，而 在光与物质的相互作用中，主要显示出的则是微粒性，这也就意味着 光具有波动性和微粒性的双重特性：
1．光的电磁理论 光的电磁理论认为光是能在空间传播的一种电磁波，实质是电磁
lcd=l lm/l sr
3．照度 照度是用来说明被照面上被照射的程度的，即被照物体表面每单
位面积上所接收到的光通量。 表面上一点的照度等于入射到
包含该点的面元上的光通量与面元 的面积之商。照度用符号E 来表示， 单位为勒克斯，符号为lx。
E =dΦ /dA
4．亮度 “被视物体实际上是一个发光体，
（1）锥状细胞 主要集中在视网膜的中心窝区域。锥状细胞只在明亮（约
1.0cd/m2以上的亮度）的环境下起作用，这时它能分辨出物体的细 部和颜色，并对环境的明暗变化做出迅速反应。
（2）杆状细胞 在中心窝区域并没有杆状细胞。但自此区域向外，其分布密度都
在迅速增加，在离中心窝区域20°附近达到其最大密度，然后又开始 逐渐减少。
视网膜上的物象的照度与发光体在视 线方向的正投影面积A cosα成反比， 与发光体朝向视线方向的发光强度I 成正比。这一概念被称为亮度”。
光的颜色与光谱
光的颜色与光谱光，作为一种电磁波，具有丰富多彩的颜色。
从红橙黄绿蓝靛紫到无色的白光，每一种光色都有其独特的波长和频率。
通过分析光的颜色及其特点，我们可以了解到光的传播规律和性质。
一、光的颜色及光谱1. 光的颜色种类光的颜色种类众多，常见的有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种基本颜色。
这些颜色的产生与光的波长有关，波长越长，则光的颜色越接近红色；波长越短，则光的颜色越接近紫色。
2. 光的混合与合成不同颜色的光可以通过叠加、混合来形成新的光色。
例如，红光与绿光叠加会形成黄光，而红光与蓝光叠加则形成洋红光。
这种光的混合与合成的原理在彩色电视、计算机屏幕等技术中得到广泛应用。
3. 光的分解与光谱光经过透镜或光栅等物体的作用，会发生折射、散射等现象，将光分解为不同波长的光谱。
通过光谱可以准确地测量光的波长，从而判断其颜色和能量特性。
光谱分析技术在化学、物理等领域具有重要应用，例如用于元素分析、星光分析等。
二、光的颜色与波长1. 红光红光是波长最长的可见光，其波长范围大致为620-760纳米。
红光在日常生活中随处可见，例如夕阳、红色信号灯等。
红光的波长长，能量较低，散射能力较弱，因此红光能够较好地穿透大气和其他介质。
2. 橙光和黄光橙光的波长略短于红光，大致在590-620纳米之间，而黄光的波长则略短于橙光，大致在570-590纳米之间。
橙光和黄光在自然界中较为常见，例如柑橘、金黄色的叶子等。
这两种光对人眼有一定的刺激作用，能够引起注意和兴奋感。
3. 绿光绿光的波长范围大致在495-570纳米之间。
绿光是人眼最敏感的颜色，因此在大自然中的绿植和草地显得格外鲜艳。
绿光在光谱中的位置正好位于红光和蓝光之间，具有中等波长和中等能量。
4. 蓝光和靛光蓝光的波长范围在450-495纳米之间，其能量较高，散射能力较强。
蓝光在大自然中的表现包括晴朗的天空和清澈的水面。
靛光波长略长于蓝光，为440-450纳米左右，是一种偏向紫色的光。
光的颜色与光的频谱
光谱分析
光的频率与颜色：不同频率的光 对应不同的颜色
光谱分析的应用：在科学研究、 工业生产、医疗等领域有广泛应 用
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光谱分析方法：通过光谱仪将光 分解成不同频率的光谱
光谱分析的意义：有助于深入了 解光的本质和特性，促进科学技 术的发展
05
光的颜色与生活
色彩心理学
红色：代表热情、力量和独立 绿色：代表自然、生命和健康 蓝色：代表平静、信任和智慧 黄色：代表快乐、活力和创造力
感谢观看
汇报人：
频谱的应用
通信：光纤通信利用不同波长 的光传输信息
医疗：光谱诊断用于检测疾病
环保：光谱分析用于检测污染 物
科研：光谱学研究物质的组成 和性质
03
光的波长与颜色
波长与颜色的关系
波长越长，颜色越偏向红色 波长越短，颜色越偏向紫色 可见光的波长范围在400-760纳米之间 不同颜色的光具有不同的波长和频率
04
光的频率与颜色
频率与颜色的关系
光的频率决定了光的颜色
频率越低，光的颜色越偏向红色
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频率越高，光的颜色越偏向蓝色
不同颜色的光具有不同的频率范 围
不同频率的光
光的频率决定了光的颜色
频率越高，光的颜色越偏 向蓝色
频率越低，光的颜色越偏 向红色
不同频率的光在光谱中占 据不同的位置
频谱的特性
连续性：光的频谱是连续分布的， 涵盖了各种频率的光波
差异性：不同频率的光波具有不 同的特性，如颜色、能量等
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有限性：虽然频谱是连续的，但 人类的眼睛只能感知一定范围内 的光波，因此光的频谱是有限的
可见光的光谱及各种光的波长
可见光的光谱及各种光的波长各种光的波长各种光的波长可见光的光谱颜色波长频率红色约 625—740 纳米约 480—405 兆赫橙色约 590—625 纳米约 510—480 兆赫黄色约 565—570 纳米约 530—510 兆赫绿色约 500—565 纳米约 600—530 兆赫青色约485—500 纳米约 620—600 兆赫蓝色约 440—485 纳米约 680—620 兆赫紫色约 380—440 纳米约 790—680 兆赫电磁波的波长和强度可以有很大的区别，在人可以感受的波长范围内(约 380 纳米至 740纳米)，它被称为可见光，有时也被简称为光。
假如我们将一个光源各个波长的强度列在一起，我们就可以获得这个光源的光谱。
一个物体的光谱决定这个物体的光学特性，包括它的颜色。
不同的光谱可以被人接收为同一个颜色。
虽然我们可以将一个颜色定义为所有这些光谱的总和，但是不同的动物所看到的颜色是不同的，不同的人所感受到的颜色也是不同的，因此这个定义是相当主观的。
一个弥散地反射所有波长的光的表面是白色的，而一个吸收所有波长的光的表面是黑色的。
一个虹所表现的每个颜色只包含一个波长的光。
我们称这样的颜色为单色的。
虹的光谱实际上是连续的，但一般人们将它分为七种颜色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但每个人的分法总是稍稍不同的。
单色光的强度也会影响人对一个波长的光的颜色的感受，比如暗的橙黄被感受为褐色，而暗的黄绿被感受为橄榄绿，等等。
显示器无法产生单色的橙色)。
出于眼睛的生理原理，我们无法区分这两种光的颜色。
也有许多颜色是不可能是单色的，因为没有这样的单色的颜色。
黑色、灰色和白色比如就是这样的颜色，粉红色或绛紫色也是这样的颜色。
波动方程是用来描写光的方程，因此通过解波动方程我们应该可以得到颜色的信息。
在真空中光的波动方程如下:utt c2uxx uyy uzzc 在这里是光速，x、y 和 z 是空间的坐标，t 是时间的坐标，uxyz是描写光的函数，下标表示取偏导数。
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二、光谱色
（一）光谱的出现
牛顿的七色光原理
直射光线
太阳光线 裂口
三棱镜
红 橙 黄 绿 蓝 青 紫
1、光谱：白光通过三棱镜后形成的一定次序排列的彩色光 带。
2、太阳光谱
（1）定义：太阳光形成的光谱 （2）组成：
太阳光谱由红外线、紫外线和可见光三部分组成，合称光辐射。
波长
光波
（二）光谱色
光子
频率
波长长，频率低； 波长短，频率高。
(1) 定义： 在光谱中，只含有一种波长而不能再被分解的光称为光谱色， 也叫单色光。 由两种以上的单色光混合而成的色光叫做复色光。
三、色与光
1. 光是产生颜色的首要条件，有光才有颜色。 2、物体的颜色由透过光谱成分决定。
3、颜色的产生是生理和心理的共同反映。
光是色之母，色随光而变。
课
后
作
业
1、太阳光谱由（ ）、（ ）和（ ）三部分 组成，合称为（ ）。 2、（ ）是光波最小的能量单位，光波的波长 越（ ），频率越（ ），光子的能量就 越（ ）。 3、名词解释：光；光谱色 4、简述色与光的关系。
麦克斯韦 赫兹 爱因斯坦 光是电磁破的一种 电磁波存在，具有光波的特性
光的量子学说
2、光源 宇宙间能够发光的物体：太阳、电灯、蜡烛等 （1）可见光 由于光是以一种电磁波形式存在的，当电磁波处于380~780nm波长 时，能够作用于我们的眼睛并引起视觉，通常叫做可见光。(nm-纳米）
可见光
宇宙 射线 X 射线 无线 电波 交流 电波
电磁波
紫外线
红外线
雷达
可见光谱波长范围（nm）
380nm 450nm 480nm 550nm 600nm 640nm 780nm
可见光谱
紫外线 紫 蓝 绿 黄 橙 红 红外线
（2）不可见光的作用发现
A、红外线：
红外线具有热作用，可加热物质，烘干涂层。
B、紫外线：作用于化学、荧光效应、杀菌、消毒和生理等。
第一章 色彩学理论
光和光谱色
色彩是怎样形成的？
• 一、色彩的形成
光通过照射经物体反射到眼睛中,使眼睛感受到物体存在.
直接进入视觉器官 直射 光在任何一种介质里总是沿着直线传播的。 光波介入人的视觉的方式： 反射 透 射 被反射的光波进入视觉器官 穿透物体后进入视觉器官
1、什么是光？ （1）定义： 光是能够在视觉系统上引起明亮的颜色感觉的电磁辐射。 （2）关于光的理论：光具有波粒二象性