色光、色彩與色溫的基本認識    

 

大綱:

一、電磁光譜與光波

二、色彩表現的原理

三、色彩中的色溫

四、色彩在眼睛與顏料上的應用

一、電磁光譜與光波

自然界中如果沒有光我們便看不到任何色彩,而[]大部份來自太陽(小部份來自燈泡、閃光燈)人類肉眼只能對接近光譜中央的少許光波有所感應。當光譜中的可見光波進入眼睛,我們的頭腦便感應到光。

牛頓發現當白色的陽光從三稜鏡裡折射出來後,會變成許多彩色的光。這是因為各種色光的波長不一樣,通過三稜鏡後的折射程度也不相同,所以各色光分散,就形成光譜。這種把光分析成光譜的過程,叫做「分光」。其中紫光折射程度最大,、藍、綠、黃、橙、紅各色光的折射程度則依次減小。

 

 

光線是電磁光譜的部份,光譜本身是種波狀的能源,包括從伽射線、可見光、到無線電波。你可以測量這些光波;就是光波波長或兩個波峰之間的距離,長度從有些伽射線的0.000000001公釐,到長達六公里的一些無線電波。肉眼和大多數軟片能感應的範圍:從波長約400nm1公尺10億分之1)到700nm其他的電磁波都是肉眼看不見的,例如無線電波、紫外光、X光等。每一種的電磁波都有不同的波長,波長愈短,能量愈高。

可見光譜裡以紫光波長最短能量最高,紅光波長最長能量最低。

 

 

 

 

 

 

二、色彩表現的原理

自從人類誕生以來,人的眼睛即接觸到萬物的各種色彩,在我們的直覺記憶中好像火是[]的、天空是[]的、葉子是[]的,但我們不知其所以然,只因這種印象已深深的印在我們的腦中,其實大家都知道火不一定是紅的、天空不一定是藍的、而葉子當然也不一定是綠的,我們知道色彩中除了[][][]之外還有[洋紅][橙黃][藍紫][翠綠]••••[]、有[]等等,人的眼睛在色譜中經科學家的估計大約能分辨出數千種顏色,而色彩工作者應了解到這數千種顏色對其工作有極大的影響,也需要感覺到這些色彩的變化所產生出來的微妙反應。

 

 

                

 

當光照射到紅色物體時,光譜中的紅色光會被物體反射(透射)出來,其他色光則被物體吸收,而形成我們看到的紅色。白色物質不會吸收任何色光,所以反射(透射)光裡各色光又混合成白光,形成我們看到的白色物體;反之,黑色物體把光都吸收了,以致於沒有光反射(透射)到我們的眼中,所以東西看來是黑的。

三、色彩中的色溫

人的眼睛所看見的任何光(色彩)其實是物質表面的原子受熱所產生的能量,原子由一群電子沿著軌道環繞著中心核子運行所組成,當物質受熱時,這些原子便會加速運動並產生互相推擠,而這些環繞原子核運行的電子有些便會因加速度同時吸收熱能而到較遠的高能量軌道運行,當這些遠離的電子因離原子核較遠會釋放部分熱能而跳回較低能量軌道繼續運行,此時這些釋放的熱能因脫離電子而成了電磁波遠離原子而去。

由於電子在軌道跳動中所失去的能量不同,因此所放射出來的電磁波所產生的顏色也不同,如果大量的能量釋出我們就會看到藍光或紫外光,如果能量很低我們就只有看到紅光或紅外光了,而這些釋出的能量所產生的彩色光便是我們常說的[可見光],如果把[可見光]加上[紫外光][紅外光],在整個光譜中也只是光譜中的一小部份,很多的[]人類的眼睛是無法看到的,如高能量的X光以及低能量的無線電波。

所謂的[色溫]便是來形容某一特殊光源的色彩混合效果,其單位以[K]來表示,舉例來說,如果我們將一塊純黑鐵慢慢加熱,當到達一千K左右時,我們會感覺到這鐵塊的灼熱感,這是電子跳動所釋放出來的熱能,當鐵塊加熱到三千K時所釋放出來的熱能的放射波長大部份達到可見光的波長,此時我們會看見鐵塊所放射出來的紅色光。

如果我們繼續加熱到六千K(約太陽表面的溫度),放射波已大部份均在可見光的光譜中,我們可看到炙熱的白光。

如果我們再把鐵塊加熱到一萬以上或兩萬K使它氣化(鐵塊開始熔化),這些氣體所帶出來的光看起來成了目的[藍紫光],且這些氣體會受到大氣壓力(天候)的影響而集結飄浮到天空,當這些氣體集結到某數量時我們便看到藍藍的天空了。(因太空中沒有物質可反射[],故我們所看到的天空是由這些氣體或雜質、水氣漂浮在大氣層反射回來的光。)

太陽的光照到地球上來,首先要穿過大氣層,光線碰到大氣層裡的微塵和空氣粒子,會產生散射現象。波長最短的紫光散射得最厲害,所以我們會先看到藍光。

 

 

 

 

 

 

正午時太陽直照天空,陽光穿越的大氣層較薄,所以我們看見天空是藍色或紫色的。

 

 

 

 

 

黃昏時,夕陽落下,接近地平線,光線要穿越較厚的大氣層。經過一天的時間,空氣裡有很多日間蒸發的水粒子,人類活動也產生很多微粒,藍光和其他光波較短的光,早被散射開去,只剩下光波較長的紅色和橙色光,所以我們見到一個橙紅色的天空。

 

 

 

 

 

 

 

四、色彩在眼睛與顏料上的應用

由以上的鐵塊溫度變化,我們了解到光的顏色變化,也從色溫的變化了解到任何兩種不同的色溫所產生的光(色彩)加在一起會產生新的色溫(色彩)。但是人類眼球內的視網膜只有三種不同的視網膜錐(色彩感受體),因此眼睛無法感受到各種色溫光波所產生的不同色彩,對視網膜錐來說,人類的眼球只能吸收[][][]三種色光(我們稱它為色彩的[三原色]),其它顏色便無法看到了,但是我們的眼球會以相同的方式同時吸收兩種或三種色光並加以混合,例如[]+[][]+[][]+[],由於這[三原色]的各種組合如此我們便能看到可見光譜中的各種色彩了。也因此在我們的生活中所有的色彩均以[][][]為基本色,包括我們所看的彩色電視機以及我們設記者所用的顏料,這些都是以這三種顏色為基礎而製作出來的產物。

    色光 三原 色                                 顏 料三 補色

 

現代的彩色軟片是由含有[][][]三色感光乳劑塗抹在膠卷上重疊而成(較新的軟片多加一層洋紅,其色彩也是由[三原色]組合而成(主要目的為顯示膚色)),彩色正片於光線透過相機進入軟片時紅色光在紅色感光乳劑上反應、綠色光在綠色感光乳劑上反應、藍色光在藍色感光乳劑上反應,沖洗顯影的軟片便成了我們眼睛所能看到的顏色了。而我們常說的所謂[負片]即便是在軟片上塗上其原色的補色感光乳劑,補色就是三原色的對色,也就是紅色的補色是由綠色及藍色混合而成(變成青色),綠色的補色是由紅色及藍色混合而成(變成紫色),藍色的補色是由綠色及紅色混合而成(變成黃色)[][][]三色混合便成白色,而[][][]三色混合就成黑色了,所以正片與負片的沖洗顯影只是在沖洗時使用的藥劑不同而已。