第一篇 光与颜色
1 光与光源
1．1可见光
光是一种电磁波。电磁波的波长范围宽广，低至1 nm以下，高达10 km以上。其辐射类型包括宇宙射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、雷达、无线电和电视广播、交流电等(如图1
所示) r 。在整个电磁波谱中，只有很小的一段进入人眼后能引起视觉感知，这部分光辐射称为可见光辐射，简称可见光。可见光谱的短波长端为360—400 nm，长波长端为?60—830 nln。
一般认为可见光的波长范围在380—780 am。因此，广义上的光指的是包括x射线、紫外光、可见光、红外光等在内的光辐射，而狭义上的光通常就是指可见光。
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不同波长的可见光辐射引起人们不同的颜色感觉，单一波长的光辐射表现为一种颜色，称为单色光或光谱色。牛顿(Newton)通过对太阳光的色散试验表明，白色阳光可分解成由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等光谱色组成的谱带；反之，这些单色光又可以合成原来的白光。因此，白光是各种单色光的集合。实际上，单色光的颜色是连续变化的，不存在严格的界限。同时，试验指出，可见光区除了572、503和478 nnl这三个光谱点不受光强变化的影响外，其它各波长的单色光颜色感觉都会随光强度的不同而变化。
人们在日常生活中见到单色光的机会不多，一般接触到的都是如自然界中的太阳自光等复色光。这是由不同波长的单色光组合而成的混色光。复色光的不同波长辐射的相对功率分布决定了人们对它的颜色感觉。所以，一定组分的复色光对应一种确定的颜色。但是，一种颜色感觉并不只对应一种光谱组合，即两种组分完全不同的复色光，有可能引起完全相同的颜色感觉，这就是颜色科学中很重要的同色异谱问题。
1．2光源及其光谱分布
光是由光源发出的。凡能发射紫外线、可见光、红外线等各种电磁辐射的物质都可称为光源，其中又有自然光源和人造光源之分。常见的自然光源有太阳光、昼空、夜空、月和星等；
人造光源的范围很广，包括热辐射或温度辐射光源、气体放电光源、固体发光光源、激光器等各种类型，还有蜡烛、油灯、火焰、电弧等也属于人造光源。
不管是自然光源还是人造光源，大多是由单色光组成的复色光。光源的辐射能按波长分布的规律，随光源的不同而变化。设以波长A为中心的微小波长宽度dA范围内的辐射量为
，则单位波长间隔所对应的辐射量称为光谱密度 ，即 ：X =dX／dA (1)式(1)中的辐射量可以是辐射通量、辐射强度、辐射亮度、辐射照度等。一般而言，波长不同，其对应的光谱密度也不同。
将光源的光谱密度与波长之间的对应关系用函数来表示，称此函数为该光源的光谱分布 (A)。
光源的光谱能量分布或光谱功率分布，常用直角坐标系的光谱功率分布曲线来表示。此时，横坐标表示波长A，纵坐标表示单位波长间隔内的辐射功率。在色度学研究中，常常关心的各波长辐射功率的相对比例，而非光源的绝对光谱功率分布。这时，可令光谱分布函数的最大值为1，将函数的其它值进行归化。经过归化后的光谱分布称为相对光谱功率分布，其各波长对应值仍保持和绝对光谱功率分布相一致。根据光谱功率分布的不同，光源的典型光谱大致可以分为线光谱、带状光谱、连续光谱和混合光谱等几种情况。如果只在某几个波长处发射狭窄的谱线，如低压汞灯和低压钠灯的光谱分布就是由若干条明显分隔的细线组成的。这种光谱称为线光谱。
带状光谱则由一些分开的谱带构成，每个谱带又包含许多紧靠的细线，如碳弧和高压汞灯的光谱就属于这种分布。所有热辐射光源的光谱都是连续光谱，其在整个光谱范围内，不同波长的光发射出强度不等的连续光谱，这是光源中最常见的一种光谱分布，如日光和白炽钨丝灯即属此类。前三种光谱的组合称为混合光谱，如日常生活中常用的荧光灯就属于这种情况。
光源的光谱分布不仅决定了其本身的光色参数，还将影响在其照明下观察物体时的颜色外貌。
1．3黑体辐射及其光谱分布
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