2003 IKE 01-0

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PIKE-icon-IKE-20-50 Read document Expensive   技術專題: 塑膠之色彩學基礎•0100•

 
General  │ Com.Color  │ Advanced  │
 color; colorant; light; element; principle
*PIKE-F10T2E1P08V02S0100*
Table.Figure.Equation   .. 陳一賓
廣柏實業股份有限公司 總經理
 
色彩產生三要素 :
  • 照射物體,而其反射或透射光之光譜組成則被改變
  • 刺激視神經,傳至頭腦而產生色彩之感覺

物體
  • 接受光之照射,將其中之部分波長吸收,困而改變光譜組成
  • 將光反射、散射或透射,而傳播出去

觀察者..人/儀器
  • 接收光,分圻共光譜組成 (眼睛/分光儀),轉換成色彩 (人腦/電腦)


如圖所示,光線照射物體 (蘋果),由於果皮上的細胞吸收了部分波長,使得發散出去的光線呈現紅色。當眼睛接觸到光線,將此訊息傳入腦中,困而認為蘋果是紅色的。若眼睛直視光源,則認為光源是白的。



   
  • 為電磁波,有各種波長
  • 光譜: 光線中各波長之強度之組合
  • 可見光:  人眼所能感受到的電磁波,其波長範圍在 380 nm ~ 770 nm
   


人眼對於各波長的大略色彩感覺

光色
名稱
波長範圍 (nm)
IR
紅外線 (infrared)
> 770
R
紅 (red)
630~750
O
橙 (orange)
595~630
Y
黃 (yellow)
560~595
G
綠 (green)
490~560
B
藍 (blue)
435~490
V
紫 (violet)
400~435
UV
紫外線 (ultraviolet)
< 380


 

色溫: 根據黑體輻射原理,任何輻射源(光源)產生之電磁波光源,具有下式描述之能量分佈 (Planck 定理)
其中,c1 = 3.7415×1023,  c2 = 1.4358×107,波長 λ 之單位為 nm,功率 E 的單位為 erg/s-cm2, 絕對溫度 T 之單位為 oK

註: 光源之實際溫度未必等於其色溫。


光源: 在日常生活中,最常接觸的是日光、口光燈、鎢絲燈。但由於這些天然光源並不穩定,並不適於作為配色之參考標準,有鑑於此,國際照明委員會 (CIE) 制訂了一組標準光源,如下表所列:
   


CIE 標準光源

光源
說明
色溫 (oK)
A
鎢絲燈泡所產生之光
2854
B (罕用)
鎢絲燈光經濾鏡所得之光,近似正午之陽光
4800
C (罕用)
鎢絲燈光經濾鏡所得之光,近似北方仰角 45o 白雲呈現之光色,由於缺少紫外線之定義,現已逐漸被 D65 所取代。
6750
D65
經濾鏡合成之照明體,近似日光,並不實際存在
6500
Macbeth
7500 oK
鎢絲燈光經玻璃過濾所得之光,近似北方天空日光
7500
F11
TL84 型日光燈管所生之光
4000
F2
CWF 型日光燈管所生之光
4230

其中之光源A、B、C、D65定義在 CIELAB 系統中


 

  物體  
透射 (Transmission)
當光照射到物體時,若物體為透明,則光波可穿透而過。其間與折射及吸收有關的顏色變化,則留待下面討論。

反射 (reflection)
當光照射到物體時,若物體為不透明或半透明,則光波改變方向。由於表面粗糙度,可分為下述二類:
    • 鏡面反射 (specula reflection)
對於光滑平面,其反射方向相當一致。其反射光稱為光澤(gloss)


    • 擴散反射 (diffuse reflection)
對於粗糙平面,光澤消失,反射光則向各方向散射


在各種物質中,反射率最佳的為氧化鎂,其次為硫酸鋇。是以在測色時,常用這兩種物質作為校正之用。下二圖為若干物質之光譜折射率。


硫酸鋇、碳敢鎂、Vitrolite、釉瓷片等,相對於氧化鎂之光譜反射率
(Wyszecki & Stiles. Color Science, Fig. 1.59-60)


散射 (Scattering)
光在介質中,若遇到粒子,則會改變方向。某轉角則有關於 (1)粒子顆粒的大小、及 (2)粒子與介質之相對折射率。


光譜的變化
光線在離開光源時,通常各波長之能量分布相差不大,但到達物醴之表面後,刖受到該表面的性質的影響,而改變了光線的能量分布。物體表面對光譜的影響,約可分為下述四種現象:

繞射 (diffraction)
當光波自表面反射時,其波動長會互相干擾。若表面上有規則反射面,則波動之波幅有消長之現象發生。大多數之波長,其波幅互消,而某些特定波長之波幅,則相加而增強。利用此一原裡,在平面上刻畫出極細密之溝槽,稱為光柵 (grating),可將不同波長之光線分離,產生單色光 (monochrome)。


折射 (reflection)
由於光在各種介質中之傳播速度不同,而改變其傳播方向。其改變方向之角度隨波長而異。波長越短,某折射角度越大。因此,各個波長之光線可藉此原理而分離,最常見的便是三稜鏡。



吸收 (absorption)
分子吸收部分可見光波長之光能,轉化為分子振動之能,而以較低能量之光波釋出。分子振動能的範圍通常在紅外線,為人眼所不能感覺,而其餘波長則仍可為人眼接收。

各種分子之官能團均有其特定之吸收波長,而一般色素之特定吸收波長在可見光區內。當光照射到色素時,特定波長損失部分的能量,離開的光抵達人眼時,呈現出與原有的光不同的色彩。

螢光 (fluorescence)
原理與吸收相同,但吸收之範圍在紫外線區或低波長之可見光區,而釋出範圍在可見光區,因而增加人眼所感受到的光線強度。下圖顯示一螢光增白劑的效果。原纖維偏黃,加上增白劑後使得反射率超出 100%



  觀察者
眼睛是人類接收光的器官,而將眼睛傳入訊號轉成色彩則是腦。

眼球解剖圖

在眼球內部之視網膜 (retina) 上,分布有桿狀體的 (rod) 及錐狀體 (cone),係人體內偵測光線的明暗及色彩的細胞。桿狀體分布較廣,主司明暗,但無法判別色彩。錐狀體則大多集中在黃斑附近,主司色彩之判別,但在昏暗的狀態下則無作用,是故,人在黑暗中僅能分辨黑白。

視網一部構造圖

錐狀體可分為三種,分別對紅、綠、藍三色有反應。此三色即為三原色 (primaries)。人之所以能辨別千萬種色彩,全是由此三色之不同強弱比例所組合而成。而負責這混合工作的,即是腦部。不過,處理色彩的過程相當複雜,而且至今尚未完全定論。

每個人對色彩的感覺並不盡相同,甚至有些人先天有色盲 (color blind),對色彩的感覺有缺陷,無法辦識全部三原色。
   

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  更新期別: 2003IKE01-0. Date: 2003/11/24.
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