项目二 了解颜色
任务1 光与色的基本概念
一、光与色
光是一种电磁波。它包括γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线及无线电波等。它们具有不同的波长与频率，见图2-1。
图2-1 各种电磁波的波长范围
可见光波是人们肉眼所能见到的。它的波长范围在380～780nm。只占电磁波中很小的一部分。太阳光是最主要的光源，它由不同波长的光波组成。通过棱镜可以得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色的连续光谱。凡能被分解为几种颜色的光称为复色光，太阳光即是复色光。单一波长的光称为单色光，每一单色光具有一定的波长和颜色。波长不同，颜色也不同。
在可见光范围内，一定波长的光与另一定波长的光，以适当的强度比例混合得到白光，这两种有色光称为互补色光。如波长在435～480nm的蓝色光与波长在580～595nm的黄光，以适当强度比例混合便得到白光。不同波长的光呈现的颜色及其补色如表2-1所示。
表2-1 光谱色与补色
从一种颜色到另一种颜色是逐渐过渡的。因此，上列波段的分法只是一个大概的范围。
光谱色与补色是严格确定的，例如波长为700nm的红色光，它的补色必须是波长为495.5nm的青色光，而650nm的红色光则必须和495.3nm的青色光互为补色。太阳光的可见光部分，包含着全部可见光的各种波长，所以，它是由无数对互为补色的混合光所组成的。因此，太阳光看起来是白光。互补光的颜色成为互补色，如黄色与蓝色、红色与青色，即为两对互补色。
二、物体的颜色
自然界中大部分物质本身不发光，在黑暗中是不可见的。色是光作用于人眼所引起的一种视觉反映，没有光便没有色。当太阳光或其他光源照射到物体上以后，由于物体对光的反射、吸收及透射的能力不同，结果会发生以下几种情况：
（1）如物体能把可见光中所有不同波长的有色光全部吸收，该物体是黑色的不透明体。
（2）如可见光全部被物体反射，该物体是白色的不透明体。
（3）如可见光全部透过物体，则该物体呈现无色透明状。
（4）当物体对不同波段的可见光均匀地吸收，则物体呈现灰色。
在色度学中，白色、灰色、黑色统称为消色，它们都是物体对光波作非选择性吸收的结果。当物体选择性地吸收某一波段的光，则该物体显示吸收光的互补光的颜色。一块红布是因为它较多地吸收了蓝绿光部分，而较多地反射了红光部分。蓝绿光与红光互为补色。
不同光源所发出光的能量分布是不相同的，因此用不同的光照射同一有色物体，就有不同的颜色。一物体在太阳光下是黄色，因为它较多地吸收了太阳光中的蓝色部分，而在白炽灯下，由于白炽灯光谱中的蓝色部分本来能量很少，所以看起来近似白色。
三、朗伯—比尔（Lambert—Beer）定律及吸收光谱
1.朗伯—比尔（Lambert—Beer）定律
式中：A——吸光度；
I0——入射光强度,cd；
I——透射光强度,cd；
c——染液浓度,mol/L；
l——液层厚度，cm;
ε——摩尔吸光系数。
表示光线通过染液时被吸收的程度。如果光完全不被吸收，则
如果吸收程度越大，则透射光强度I越小，
值越大。当c、l一定时，摩尔吸光系数ε与吸收光程度
成正比，吸收光程度越大，ε值越大；吸收光程度越小，ε值越小。一般把吸收光程度
称为吸光度(A)，又称光密度。对特定的染料稀溶液，摩尔吸光系数ε是一个常数，它只随入射光的波长的改变而改变。一般染料在可见光范围内的最大摩尔吸光系数数值在几万到几十万之间，因此数值很大，往往用lgε或ε×10-3来表示。
图2-2 染料的吸收光谱曲线
2.吸收光谱 以ε对可见光的波长λ作图，得到的曲线，称为吸收光谱曲线（图2-2）。从图2-2中可以得到一定结构物质与吸收光谱的关系。可以代表某一化学物质的结构特性。
由上图引入几个概念：
（1）吸收带：用以说明吸收峰在紫外可见光谱中的位置。
（2）最大吸收波长：每一吸收带都有一个与最大摩尔吸光系数εmax对应的波长，称为最大吸收波长λmax。
（3）积分吸收强度：整个吸收带的吸收采用积分吸收强度表示。
四、颜色的深浅、浓淡和鲜艳度
1.颜色的深浅 颜色的深浅是对最大吸收波长而言的。λmax光的补色代表了吸收带的基本颜色。最大吸收波长越长，颜色越深；最大吸收波长越短，颜色越浅。红光波长最长，其补色（蓝光绿）颜色最深；紫光波长最短，其补色（黄色）最浅（图2-3）。
红移是指由于某些原因引起物体最大吸收波长向长波方向移动的现象，又称深色效应。蓝移是指物体最大吸收波长向短波方向移动的现象，又称浅色效应。
2.颜色的浓淡 颜色的浓淡与物体对光的吸收强度ε有关。吸收强度或ε值越大，颜色越浓。使吸收强度增加的效应称浓色效应，又称增色效应。使吸收强度ε减小的效应称为淡色效应，也称减色效应。
3.颜色的鲜艳度 从图2-4的吸收光谱曲线中可以看出，吸收峰既高又窄，说明物质分子对可见光吸收的选择性很强，较完全地吸收了某一波段的光，而对其他光涉及不多，其补色显得非常明亮、纯正，鲜艳度比较高。
图2-3 色光光谱图
图2-4 不同的吸收光谱曲线比较图