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光与色的研究与应用

作者:不详来源:网络浏览:2007-08-22 06:39:00

没有光就没有色,光是人们感知色彩的必要条件,色来源于光。所以说:光是色的源泉,色是光的表现。

五光十色、绚丽缤纷的大千世界里,色彩使宇宙万物充满情感显得生机勃勃。色彩作为一种最普遍的审美形式,存在于我们日常生活的各个方面。衣、食、住、行、用,人们几乎无所不包,无时不在地与色彩发生着密切的关系。色彩现象是一种变化万千的自然景象。没有色彩就没有花红柳绿,没有色彩就没有碧海蓝天,没有色彩就没有诗,没有音乐,没有艺术。没有色彩的世界无疑是个黑暗死寂的世界。人的一生自始至终都处在绚丽的色彩包围之中,并在这包围之中感受到时光的美好,时间的温馨,人生的愉悦。色彩现象是客观存在的,而且永恒。

一、光的基本知识

人们对光的本质的认识,最早可以追溯到十七世纪。从牛顿的微粒说到惠更斯的弹性波动说,从麦克斯韦的电磁理论,到爱因斯坦的光量子学说,以至现代的波粒二象性理论。

光的物理性质由它的波长和能量来决定。波长决定了光的颜色,能量决定了光的强度。在电磁波辐射范围内,只有波长380nm到780nm(1nm=10-6mm)的辐射能引起人们的视感觉,这段光波叫做可见光。

在这段可见光谱内,不同波长的辐射引起人们的不同色彩感觉。英国科学家牛顿在1666年发现,把太阳光经过三棱镜折射,然后投射到白色屏幕上,会显出一条象彩虹一样美丽的色光带谱,从红开始,依次接临的是橙、黄、绿、青、蓝、紫七色。

二、 光的视觉性质

视觉是由进入眼睛的可见光引起的一种感觉。人们在认识客观世界的过程中,从外部获得的信息中有90%以上是通过视觉获得的,获得信息的效率和质量,与眼睛的视觉特性、照明条件以及视觉舒适感有关。眼睛的生理特性决定了它的明暗视觉和视觉效能。影响视觉舒适感和引起视觉疲劳的主要因素是照度水平、照明均匀度、眩光和明暗视觉的变化等。这是研究光学的基础知识。

明暗视觉

视觉分为明视觉、暗视觉和中间视觉。明视觉主要由眼球视网膜上的锥状细胞起作用,通常要求的亮度至少为每平方米几个坎德拉(cd)。暗视觉主要由视网膜的杆状细胞起作用,所需的亮度一般低于每平方米百分之几坎德拉(cd)。中间视觉介于上述两种视觉之间。杆状细胞不能起分辨颜色的作用,只有锥状细胞感受光刺激时才有颜色的感觉。杆状细胞对波长为 510纳米的光最敏感,而锥状细胞对波长550纳米的光最敏感。

视觉效能

眼睛完成视觉工作的能力称视觉效能。常用亮度对比和颜色对比,对比灵敏度、视敏度、视感受速度来综合评价眼睛的视觉效能。眼睛能够识别某背景上的任一物体,主要依赖于物体与背景之间的亮度差别和颜色差别,即亮度对比和颜色对比。

眼睛所能辨别的物体与背景的最小亮度差称为临界亮度差。临界亮度差与背景亮度之比称为临界对比。用临界对比的倒数来评价眼睛辨别最小对比的能力称为对比灵敏度。

视敏度是眼睛分辨两个相邻物体(点或线)的视角间隔(通常用角分表示)的倒数;视敏度也是视力的倒数。

视感受速度是人们感受形像所必需的最小时间的倒数。

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