色度学实验 石河子大学物理系近代物理实验课程组 2014-2015第一学期
色 度 学 实 验 石河子大学物理系近代物理实验课程组 2014-2015第一学期
目录 实验目的 二. 基本原理 三 试样要求与制备 四.试样的测试 五.数据记录与数据处理
目 录 一．实验目的 二．基本原理 三. 试样要求与制备 四. 试样的测试 五.数据记录与数据处理
一 实验目的 色度学是本世纪发展起来的以物理光学、视觉生理学和视觉心 理学等学科领域为基础的综合性学科。它超出了通常意义下的 物理学范围，但又常常在物理学中介绍它。在现今的实际生产 生活中，颜色测量已成为评价人们生活的氛围、评定产品质量 的重要依据和手段。 本实验的目的： 1.了解色度学的基本知识和WGS-9型色度实验系统的 结构。 2.基本掌握颜色定量表示方法及色度坐标的测定。 3.掌握反射光的色度、透射光色度和透射样品的透射 率测量的方法
一．实验目的 色度学是本世纪发展起来的以物理光学、视觉生理学和视觉心 理学等学科领域为基础的综合性学科。它超出了通常意义下的 物理学范围，但又常常在物理学中介绍它。在现今的实际生产 生活中, 颜色测量已成为评价人们生活的氛围、评定产品质量 的重要依据和手段。 本实验的目的： 1. 了解色度学的基本知识和WGS-9 型色度实验系统的 结构。 2. 基本掌握颜色定量表示方法及色度坐标的测定。 3. 掌握反射光的色度、透射光色度和透射样品的透射 率测量的方法
1.物体的颜色 二，基本原理 物质的颜色与光密切相关。通常，物质的颜色是物质对太阳可见光（白光） 选择性反射或透过的物理现象（物质本身的自发光也使物质产生颜色，限于 篇幅，这里不做介绍)。可见光被物体反射或透射后的颜色，称为物体色。 不透明物体表面的颜色，称为表面色。 色度学领域所关心的光是指人眼对之敏感的那部分可见光，其波长在380至760毫微米之间 10°1010°10102110-21010-‘1010-0E/ey 10000010空21010101010应（对数坐标） 宇宙线■ X射线 y射线 微波短波门长波（对数坐标） 中敲 光波 103 10,2 10 10 192 10A/m(对数坐标) X射线要外联同可红中红外光远红外光 紫外线外见 外光 光光形 390 455492 577597622 770a/nm(线性坐标) 红 而色觉只能是光作用于人眼的结果，光与色是有本质区别的；光是个物理量， 而色则是光作用于人眼而随之产生的视觉神经活动传到大脑，并为大脑所认 识的知觉反映，它是一种生理现象
物质的颜色与光密切相关。 通常，物质的颜色是物质对太阳可见光（白光） 选择性反射或透过的物理现象（物质本身的自发光也使物质产生颜色，限于 篇幅，这里不做介绍）。可见光被物体反射或透射后的颜色，称为 物体色。 不透明物体表面的颜色，称为表面色。 1．物体的颜色 二．基本原理 而色觉只能是光作用于人眼的结果,光与色是有本质区别的；光是个物理量， 而色则是光作用于人眼而随之产生的视觉神经活动传到大脑，并为大脑所认 识的知觉反映，它是一种生理现象。 色度学领域所关心的光是指人眼对之敏感的那部分可见光，其波长在380至760毫微米之间
2.三基色原理 自然界中所有彩色都可以由三种基本彩色混合而成，这就是三基色原理。根据 三基色学说，任何一种颜色的光，都可看成是由蓝、绿、红三种颜色的 光按一定比例组合起来的。 两种基色系统：加色系统， 其基色是红、绿、蓝； 减色系统，其三基色是黄、青、紫（或品红）。 不同比例的三基色光相加得到彩色称为 红+绿=黄 相加混色，其规律为： 红十蓝=紫 蓝+绿=青 红十蓝十绿=白 彩色还可由混合各种比例的绘画颜 黄=白一蓝 料或染料来配出，这就是相减混色。 紫三白一绿 因为颜料能吸收入射光光谱中的某 青=自一红 些成分，未吸收的部分被反射，从 黄+紫=白一蓝一绿=红 而形成了该颜料特有的彩色。其规 黄十青=白一蓝一红=绿 律为： 紫十青=白一绿一红=蓝 黄十紫十青三白一蓝一绿一红三黑
自然界中所有彩色都可以由三种基本彩色混合而成，这就是三基色原理。根据 三基色学说，任何一种颜色的光，都可看成是由 蓝、绿、红 三种颜色的 光按一定比例组合起来的。 2. 三基色原理 两种基色系统：加色系统 ，其基色是红、绿、蓝； 减色系统，其三基色是黄、青、紫（或品红）。 不同比例的三基色光相加得到彩色称为 相加混色，其规律为： 红＋绿＝黄 红＋蓝＝紫 蓝＋绿＝青 红＋蓝＋绿＝白 彩色还可由混合各种比例的绘画颜 料或染料来配出，这就是相减混色。 因为颜料能吸收入射光光谱中的某 些成分，未吸收的部分被反射，从 而形成了该颜料特有的彩色。其规 律为： 黄＝白－蓝 紫＝白－绿 青＝白－红 黄＋紫＝白 －蓝－ 绿＝红 黄＋青＝白 －蓝－红 ＝绿 紫＋青＝白－ 绿－红 ＝蓝 黄＋紫＋青＝白 －蓝－绿－红 ＝黑
3.颜色的表示方法 为了准确地描述和表示物体的颜色，新兴了一门科学 色度学。色 度学是研究人的颜色视觉规律，颜色测量的理论与技术的科学。在这门 科学里，物体的颜色一般用明亮度、色调和饱和度这三种参数来表示。 明亮度光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。一般来说，彩色光能量 大则显得亮，反之则暗。 色调反映颜色的类别，如红色、绿色、蓝色等。彩色物体的色调决定于 在光照明下所反射光的光谱成分。例如，某物体在日光下呈现绿色是因为 它反射的光中绿色成分占有优势，而其它成分被吸收掉了。对于透射光， 其色调则由透射光的波长分布或光谱所决定。 饱和度指彩色光所呈现颜色的深浅或纯洁程度。对于同一色调的彩色光， 其饱和度越高，颜色就越深，或越纯；而饱和度越小，颜色就越浅，或 纯度越低。高饱和度的彩色光可因掺入白光而降低纯度或变浅，变成低饱 和度的色光。因而饱和度是色光纯度的反映。 色调与饱和度又合称为色度，它即说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度。 此外，还用色差来表示物体颜色知觉的定量差异
3．颜色的表示方法 为了准确地描述和表示物体的颜色，新兴了一门科学 —— 色度学。色 度学是研究人的颜色视觉规律，颜色测量的理论与技术的科学。在这门 科学里，物体的颜色一般用明亮度、色调和饱和度这三种参数来表示。 色调 反映颜色的类别，如红色、绿色、蓝色等。彩色物体的色调决定于 在光照明下所反射光的光谱成分。例如，某物体在日光下呈现绿色是因为 它反射的光中绿色成分占有优势，而其它成分被吸收掉了。对于透射光， 其色调则由透射光的波长分布或光谱所决定。 饱和度 指彩色光所呈现颜色的深浅或纯洁程度。对于同一色调的彩色光， 其饱和度越高，颜色就越深， 或越纯 ；而饱和度越小，颜色 就越浅 ，或 纯度越低。高饱和度的 彩色光可因 掺入白光而降低纯度或变浅，变成低饱 和度的色光。因而饱和度是色光纯度的反映。 此外，还用 色差 来表示物体颜色知觉的定量差异。 明亮度 光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。一般来说，彩色光能量 大则显得亮，反之则暗。 色调与饱和度又合称为色度，它即说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度
颜色定量表示方法一色度坐标 使用规定的符号，按一系列规定和定义表示颜色的系统称为色度系 统（亦称表色系统）。 为了科学地表征颜色特征，国际照明委员会(CIE一International Commission on Illumination)创立了CE标准色度系统。 由CE1931年规定的光谱三刺激值为x()、(2)、2(2)表示 的色度系统，称为CE1931标准色度系统，有时称为2视场XYZ色度系 统。 由CE1964年规定的光谱三刺激值为x1o(2)、习1n（2)、z10(2)表示 的色度系统，称为CE1964补充标准色度系统，有时称为10视场X10 Y10Zo色度系统
⚫ 颜色定量表示方法－色度坐标 使用规定的符号，按一系列规定和定义表示颜色的系统称为色度系 统（亦称表色系统）。 为了科学地表征颜色特征，国际照明委员会（CIE—International Commission on Illumination）创立了CIE标准色度系统。 由CIE 1931年规定的光谱三刺激值为 表示 的色度系统，称为CIE 1931标准色度系统，有时称为2 0视场XYZ色度系 统。 由CIE 1964年规定的光谱三刺激值为 表示 的色度系统，称为CIE 1964补充标准色度系统，有时称为100视场X10 Y10 Z10 色度系统
在XYZ色度系统中，色品（度）坐标x、y、z按下式计算： X Y Z X= y= X+Y+Z X+Y+Z X+Y+Z 式中的X、Y、Z是仪器测得试样的三刺激值，在CIE标准色度系统中，为混 合某一种颜色时所需的三个基本颜色的数量。 如果两种颜色完全一致，则限定这两种颜色的三刺激值必须相同。其中，Y 还表示颜色的明亮程度。 注：光源是影响色彩再现的一个非常重要的因素，同一个颜色的物体在不 同的光源照射下呈现的颜色是不一样的。例如，在太阳光下看着是蓝色的 衣服，在红灯下就成了黑色；黄色的物体在红灯下是红色，在绿灯下成了 绿色，而在蓝光照射下变成了黑色。因此，1931CIE指定三种标准光源 A一一工作在色温2856K的钨丝灯，光源B一一表示北方天空的日光，光源 C一一表示平均日光
在X YZ 色度系统中，色品（度）坐标 x、y、z 按下式计算： 式中的X、Y 、Z是仪器测得试样的三刺激值，在CIE标准色度系统中，为混 合某一种颜色时所需的三个基本颜色的数量。 如果两种颜色完全一致，则限定这两种颜色的三刺激值必须相同。其中，Y 还表示颜色的明亮程度。 X x X Y Z = + + Y y X Y Z = + + Z z X Y Z = + + (1) 注：光源是影响色彩再现的一个非常重要的因素，同一个颜色的物体在不 同的光源照射下呈现的颜色是不一样的。例如，在太阳光下看着是蓝色的 衣服，在红灯下就成了黑色；黄色的物体在红灯下是红色， 在绿灯下成了 绿色， 而在蓝光照射下变成了黑色。因此，1931CIE指定三种标准光源 A——工作在色温2856K的钨丝灯，光源B——表示北方天空的日光，光源 C——表示平均日光
物体色测量方法的分类 颜色测量方法一般分为光谱光度测色法和刺激值直读法 两大类。 (①)光谱光度测色法 光谱光度测色法用光谱光度计（带积分球的分光光度计） 进行测定，测量波长的范围一般为380~780nm,不能小于 400~700nm。试样测量结果是单色光与透过率或反射率的 对应数据，需按公式经复杂的计算才能得出三刺激值和色品 坐标值。 (2) 刺激值直读法 刺激值直读法用光电类测色仪器进行测定，这类仪器利 用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件，能直接测量物体的 三刺激值或色品坐标，因而称之为光电积分仪器。光电积分 仪器包括光电色度计和色差计等
物体色测量方法的分类 颜色测量方法一般分为 光谱光度测色法 和 刺激值直读法 两大类。 ⑴ 光谱光度测色法 光谱光度测色法用光谱光度计（带积分球的分光光度计） 进行测定，测量波长的范围一般为380～780ｎｍ，不能小于 400～700ｎｍ。试样测量结果是单色光与透过率或反射率的 对应数据，需按公式经复杂的计算才能得出三刺激值和色品 坐标值。 ⑵ 刺激值直读法 刺激值直读法用光电类测色仪器进行测定，这类仪器利 用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件，能直接测量物体的 三刺激值或色品坐标，因而称之为光电积分仪器。光电积分 仪器包括光电色度计和色差计等
色品图及样品的标注 表示色品坐标的平面图称 530 0.8 520 为色品（度）图。在XYZ色 540 10 度系统中，以色品坐标x为横 550 560 坐标，y为纵坐标。图中有波 0.6 570 长分度的曲线，是把各单色光 500 N 580 刺激点连接起来形成的光谱轨 590 迹，把光谱轨迹两端连接的直 0.4 M ,600 61 线是紫轨迹，如图所示。 0.3333 6490 6s0 770nm 从、色品图中可见，可见 02 光颜色分布在一个色品三角形 4809 中，物体的色度值可以在色品 470} 三角形中用唯一的点来确定。 4509 400nm0.20.33330.4 0.6 但要精确地表示一个物品的颜 色，必须用一个色度坐标和 个明度因子来确定。 图XY☑色度系统的色品图
色品图及样品的标注 表示色品坐标的平面图称 为色品（度）图。在X Y Z 色 度系统中，以色品坐标x为横 坐标，y为纵坐标。图中有波 长分度的曲线，是把各单色光 刺激点连接起来形成的光谱轨 迹，把光谱轨迹两端连接的直 线是紫轨迹，如图所示。 从、色品图中可见，可见 光颜色分布在一个色品三角形 中，物体的色度值可以在色品 三角形中用唯一的点来确定。 但要精确地表示一个物品的颜 色，必须用一个色度坐标和一 个明度因子来确定。 图 X YZ 色度系统的色品图