補(bǔ)色選自《中學(xué)教學(xué)實(shí)用全書物理卷》如果兩種色光（可以是單色光，也可以是復(fù)色光）以適當(dāng)比例相加，能使人得到白色的感覺，這兩種色光就稱為補(bǔ)色，或互補(bǔ)色．例如波長為6563的紅光與波長為4921的靛光就是補(bǔ)色．三原色中的任一種光，與其余兩種光的混合色光互為補(bǔ)色，如紅光與綠＋藍(lán)互為補(bǔ)色，而綠＋藍(lán)即為靛色．又如藍(lán)光與紅＋綠，即藍(lán)光與黃光互為補(bǔ)色等．從圖可以看出，黃、靛、紫色按“加色法”來分析，分別是紅＋綠，綠＋藍(lán)，藍(lán)＋紅的混合色，我們也可以用“減色”法來分析，認(rèn)為它們分別是從白光中減去藍(lán)光，或紅光，或綠光后得到的顏色．

減色法與加色法并沒有本質(zhì)的不同．但由于顏料之所以有不同的顏色，主要是因為它們有獨(dú)特的選擇吸收某種色光的特性，因此在印刷與繪畫中通常都采用“減色法”來進(jìn)行分析，這時人們常把黃（吸收去藍(lán)色）、靛（吸收去紅色）、紫（吸收去綠色）作為基本色素，畫像或印刷工作者使用這三種顏色的顏料，就可以調(diào)配成各種顏色．

有的書籍把紅、綠、藍(lán)稱為三基色，而把靛、紫、黃稱為三原色．也有的則不加區(qū)別，都稱為三原色，要注意這兩組顏色的關(guān)系是：三原色和它們的互補(bǔ)色．三原色如果我們把從白光得到的光譜分成大致相等的三段，那么頻率較小的一段中各種色光混合的結(jié)果是紅色，頻率較大的一段混合成藍(lán)色，中間一段混合成綠色．把這三種顏色的光混合起來，也能得到白光．若把這三種顏色的光或其中兩種光按不同的比例混合起來，還能得到很多種不同的色光．因此，通常把紅、綠、藍(lán)三種顏色叫做三原色．三原色和三原色混合得到的幾種基本顏色如圖所示．如用較大比例的紅色和較小比例的綠色混合就得到橙色．上面的方法稱為“加色法”，即兩種或三原色按一定的比例相加，就得到另外一種顏色．彩色電視機(jī)就是利用這個原理：彩色顯像管的熒光屏上，有許多可以發(fā)光的小單元，每個小單元由三個距離很近的小點(diǎn)子組成，它們分別可以發(fā)出紅光、綠光和藍(lán)光，顯像管后部有三個電子槍，分別射出三束細(xì)電子束，使三個小點(diǎn)分別發(fā)光，由于電子束的強(qiáng)弱不同，使得三種原色發(fā)光強(qiáng)弱不同，人們在遠(yuǎn)處看來，就混合成一個色光點(diǎn)，三個電子槍保持同步掃描，就能顯現(xiàn)出彩色畫面了．物體的顏色人的眼睛只能感覺到電磁波譜中很窄的一段（真空中波長為7700到3900的一段），這一部分稱為可見光，而可見光中不同的頻率成分又能引起不同的顏色感覺．因此物體的顏色是由射入到人眼睛中的光波的頻率決定的．自然界的物體是多層次的，有豐富的色彩，而產(chǎn)生各種顏色的原因卻是個很復(fù)雜的問題，下面只是從兩個方面粗略地加以說明．

（1）發(fā)光物體的顏色．發(fā)光物體即光源，光源可分為兩大類，一類是熱輻射光源，它發(fā)射的光譜都是連續(xù)光譜，而光譜中各成分的權(quán)重分布，與發(fā)光體的溫度有關(guān)．溫度越高，光譜中的高頻率部分（包括可見光中的藍(lán)、紫色光以及紫外線）越多，溫度越低，則光譜中的低頻率部分（可見光中的紅、橙色光及紅外線）越多，因此熱輻射光源的溫度與顏色有對應(yīng)關(guān)系．恒星發(fā)光就是熱輻射，天文學(xué)上按照顏色把恒星分為青、白、黃、紅四個等級，太陽底子“黃”，屬于溫度較低的第三等級．煉鋼爐里鐵水的溫度，以前就是老工人根據(jù)經(jīng)驗靠眼睛觀察顏色來判斷的，現(xiàn)在可以采用光電比色儀等精密儀器，但原理仍然相同．另一類光源是非熱輻射光源，例如熒光、磷光、激光等．這類光源輻射的電磁波的頻率成分，與物質(zhì)內(nèi)分子、原子、電子的躍遷及振動等運(yùn)動都有關(guān)，而決定顏色的主要是電子的能級躍遷，因為電子在能級躍遷過程中輻射的光子能量，通常落入和可見光相對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)．

（2）不發(fā)光物體的顏色，它與物體本身的性質(zhì)有關(guān)，也與入射光的頻率成分有關(guān)．同一個物體在不同的光源的照射下可以呈現(xiàn)不同的顏色，這是由于不同的光源發(fā)射的光波頻率成分不同而造成的．復(fù)色光（白光）照射，物體可以呈現(xiàn)多種色彩，而使用單色光照明，物體則只能呈現(xiàn)這一種顏色或黑色．下面我們具體分析一下白光照射物體的情況．

白光照射到物體上，會出現(xiàn)三種不同的顏色，即表面色，內(nèi)體色和干涉色．表面色是指物體表面層對光的直接反射而形成的顏色，一般說來，這些反射光遵守反射定律，與物質(zhì)本身沒有其他作用，因此表面色一般為白色，但也有些物體表面（特別是一些顏料）在直接反射過程中有強(qiáng)烈的選擇吸收作用，因而表面色為某種特定的顏色．內(nèi)體色是指光波進(jìn)入物質(zhì)表面以內(nèi)一定深度，再反射回來或透射過去而形成的顏色，這些光在物質(zhì)內(nèi)與物質(zhì)本身發(fā)生作用，“由于物質(zhì)對光波的選擇吸收作用，使物體呈現(xiàn)一定顏色．干涉色則是由于表面層（有時是附著層或鍍膜）的干涉、衍射作用而使某種色光得到加強(qiáng)，某種色光減弱而形成的顏色．太陽光譜的探索陽光經(jīng)過三棱鏡會展開成一條彩色的光譜，那么，除了太陽光，其他光，如蠟燭光、固體發(fā)光和氣體發(fā)光，經(jīng)過三棱鏡又會出現(xiàn)什么呢？1752年蘇格蘭人梅耳維爾開始對這個課題進(jìn)行了開拓性的研究。當(dāng)時他年僅26歲，是格拉斯哥神學(xué)院的學(xué)生。他是這樣介紹自己的實(shí)驗的：“在我的眼和酒精火焰之間放置一塊開有一個圓孔的膠紙板，以便縮小和限定我的目標(biāo)。然后，我用一塊棱鏡來檢查這些不同光的構(gòu)成……?！彼l(fā)現(xiàn)熾熱的固體和液體都會發(fā)射出所有波長的光，在光屏上得到一條虹霓色彩的連續(xù)光譜。然而，熾熱的氣體產(chǎn)生的光譜并不是一條由紫逐漸變到紅的連續(xù)譜帶。而是由一些分開的斑點(diǎn)構(gòu)成，每一斑點(diǎn)有它所在位置的那一部分光譜的顏色，而且各斑之間有暗的間色。后來，當(dāng)人們普遍地利用狹縫來讓光通過時，就看到了氣體的發(fā)射光譜是一組明線。事實(shí)上，這些明線是狹縫的彩色像。這樣的光譜存在，表明來自氣體的光只是幾種確定顏色的光，或幾種狹窄波長范圍的光的混合。梅耳維爾還注意到，把不同的物質(zhì)放進(jìn)火焰時，明斑的顏色和位置是不同的。他說：“當(dāng)硇砂、明礬或鉀堿放進(jìn)酒精火焰中，發(fā)射出了各種光線，但不是相同的數(shù)量，黃光比同時產(chǎn)生的其他一切光要明亮得多……，大大地超過其他顏色的明亮的黃光必定是一種具有確定的可折射度的光，并且從它到鄰近的較弱的顏色的光的過渡不是逐漸的，而是直接的?！睆倪@些話中不難看出他已經(jīng)敏銳地注意到了那條“明亮的黃光”，并把它和“確定的可折射度的光”聯(lián)系在一起了。在這個基礎(chǔ)上他只要向前跨一步，就可能摸到了光譜分析的“大門口”。然而他的研究生涯只有1年，27歲的梅耳維爾就過早地離開了人世，真是一件令人遺撼的事。除了梅耳維爾，在那個時代里幾乎無人再去注意那些隱匿在光譜中的明線，他們只是會觀察火焰的顏色來判別物質(zhì)的成分。當(dāng)時有位德國化學(xué)家馬格拉夫就很精于此道。他認(rèn)為兩種物質(zhì)在燃燒的時候會發(fā)出同樣顏色的光，是因為它們具有相同的成分。例如蘇打和巖鹽在燃燒時都會發(fā)出黃光，因為它們有一種相同的成分——鈉；而鍋灰堿和硝石在燃燒時都發(fā)出紫光，因為它們具有一種稱為“鉀”的相同的成分。1802年倫敦有位醫(yī)生叫沃拉斯頓，他用三棱鏡觀察太陽光譜的時候，發(fā)現(xiàn)了一個被牛頓忽略的事實(shí)：在從紫到紅的太陽的連續(xù)光譜中出現(xiàn)了7條清晰的暗線，它們不規(guī)則地間隔分開著。他很興奮，立即拿了棱鏡去問一位好朋友，物理學(xué)家索默維爾報告自己的新發(fā)現(xiàn)，同時還想聽聽他的建議。一進(jìn)門他就迫不及待地說：“這幾天我認(rèn)真觀察了太陽的光譜，”“難道你發(fā)現(xiàn)太陽的臉色不正常了嗎？”索默維爾一語雙關(guān)地回答。“你猜對了。我的確發(fā)現(xiàn)太陽光譜中的7條黑線?！闭f著他取出隨身攜帶的玻璃棱鏡向索默維爾演示這個事實(shí)。可是索默維爾根本沒仔細(xì)去看，因為他不相信一個才玩了幾天棱鏡的醫(yī)生就會有什么新發(fā)現(xiàn)。他立即用物理術(shù)語提出了一連串質(zhì)疑，把沃拉斯頓弄得很尷尬，最后沃拉斯頓只得自己收場說，也許是玻璃上有缺陷，所以在光譜中留下了黑線。就這樣，索默維爾的自以為是，把一個送上門來的重大發(fā)現(xiàn)給斷送了。12年后，德國光學(xué)家夫瑯和費(fèi)在太陽光譜中又發(fā)現(xiàn)了這些黑線，并認(rèn)真地研究它們。與沃爾斯頓不同，夫瑯和費(fèi)是光學(xué)方面的行家，他從小就和玻璃打交道，11歲時跟了一位光學(xué)技師做學(xué)徒。他對光學(xué)儀器的制作和原理有濃厚的興趣。有一次他所居住的房屋突然倒塌，里面的人都被壓死了，只有他幸存了下來。有位先生很同情這個受了傷的孩子，送了他18元金幣，好學(xué)的夫瑯和費(fèi)用這些錢全部買了光學(xué)儀器和書籍，所以他在磨制玻璃鏡和光學(xué)理論計算兩方面他都有很深的造詣。他參與生產(chǎn)了沒有脈紋的火石玻璃和大塊的冕牌玻璃，還創(chuàng)立了計算各種透鏡曲率半徑的方法。1814年，夫瑯和費(fèi)想尋找一種單色光源來檢驗放大鏡的質(zhì)量?？墒?，什么樣的火焰才能提供只有一種光線的光呢？為了這個目的，夫瑯和費(fèi)用把所有可以燃燒的東西拿來燒，卻終不見有甚么單色火焰。然而失之東隅，收之桑榆。他卻對觀察和比較各種火焰的光譜產(chǎn)生了極大的興趣。后來他創(chuàng)造了一種新穎的，比三棱鏡的分辨力高得多的把光束色散成光譜的儀器——光柵。讀者也許記得楊氏的雙縫干涉實(shí)驗，兩條狹縫可以把不同波長的光分散到不同的角度。光柵利用同樣的道理，在銅框內(nèi)平行地安裝了許多0.04到0.6毫米粗的銀線（夫瑯和費(fèi)制的光柵，每厘米有136條銀線），銀線之間有0.0528～0.6866毫米的狹縫，一個光柵可以有上萬條狹縫，所以它能夠把不同波長的波分得更開。后來夫瑯和費(fèi)采用了劃線的方法：即在平整的玻璃板上敷蓋一塊金箔，然后在金箔上劃出等間隔的平行線，揭掉金箔，便得到了衍射光柵。由于光柵的分辨率主要取決于單位長度范圍內(nèi)的刻線的多少，因此不久后在許多國家里都有人精心制作高精度的光柵。美國的光學(xué)家羅蘭可以在1英寸的光柵上刻出43000根線，在當(dāng)時的手工條件下，堪稱奇跡了。密紋唱片每厘米上有120條凹槽，可以看成是一種光柵。站在窗前，把唱片水平舉到稍低于眼睛的位置，以雙手聯(lián)線為軸，慢慢地轉(zhuǎn)動唱片，待唱片在某一角度時，你會看到一大片彩虹，這是唱片光柵衍射太陽光，把太陽光色散成光譜?；剡^頭來再說夫瑯和費(fèi)有了自己感興趣的研究課題，便一頭鉆進(jìn)了實(shí)驗室，把各種物質(zhì)放在酒精燈的火焰上燃燒，再用窺管來觀察它們經(jīng)過三棱鏡（后來用光柵）色散的光譜。他看到在彩色的光譜帶中有兩條明亮的黃線。他想這兩條黃線也許與酒精有關(guān)，于是他又改用油燈、蠟燭來做試驗，明亮的黃線卻依舊如故?？磥韺θ魏我环N火焰來說明亮的黃線是少不了嘍，夫瑯和費(fèi)這樣想，但心中也沒有什么把握。一天，他做實(shí)驗覺得疲倦，便打開了百葉窗簾，頓時燦爛的陽光照得滿屋生輝。夫瑯和費(fèi)精神為之振奮，他突發(fā)奇想，要看看太陽的光譜。他調(diào)節(jié)好儀器，讓一束光進(jìn)入攝譜儀。這一看，使他驚詫不已。原來的燈光中的明亮的黃線消失了，取而代之的卻是兩條黑線。真奇怪，難道普照萬物的太陽發(fā)光還不如燈光？這是否說明它在整個發(fā)光光譜區(qū)域內(nèi)留有空缺呢？且不管它什么原因，先仔細(xì)瞧個明白再說。這樣仔細(xì)觀察了一番，又發(fā)現(xiàn)了新的秘密。原來，太陽光譜中遠(yuǎn)不只有兩條黑線，仔細(xì)計數(shù)的話有324條（實(shí)際上還要更多）。當(dāng)然，其中最為明顯的只有8條。為了研究方便，夫瑯和費(fèi)用A、B、C、D、E、F、G、H這八個字母表示這八大條黑線（事實(shí)上有些大黑線是二、三條黑線重疊而成的，如果用分辨力大的光柵可以把它們進(jìn)一步分開。）將太陽光譜和燈光譜對照，夫瑯和費(fèi)發(fā)現(xiàn)其中有個巧合，太陽光譜中用字母D表示的兩根黑線的位置與燈光中的兩條明亮的黃線重合，也就是說太陽光譜缺少的D線卻在燈光中找到了，他還用光柵找出了D線的波長是從0.0005882到0.0005897毫米。這一切意味著什么？夫瑯和費(fèi)百思不得其解，而且老天也不允許他去仔細(xì)琢磨其中的奧秘，因為他還沒有活到40歲，就被肺結(jié)核病奪去了生命。于是這就成了科學(xué)史上的一個謎。在夫瑯和費(fèi)發(fā)表這個事實(shí)之后的40年里，也沒有人對這些線給出完滿的解釋。人們把這八條線組成的神秘圖譜稱做“夫瑯和費(fèi)線”。色彩技術(shù)基礎(chǔ)及理論--補(bǔ)色及應(yīng)用

當(dāng)兩個色光混合成白色色光時，則將這兩個色光的主波長定義為互補(bǔ)波長，但在不同光源下互補(bǔ)色的主波長是會有所不同的；在色度圖上，任何通過光源的直線，其對光譜軌跡所截的任兩點(diǎn)波長即為相對應(yīng)的互補(bǔ)波長，而這一對互補(bǔ)波長的光稱為互補(bǔ)色。在自然界中每一種顏色都有其主波長，都可以找到與之相應(yīng)的互補(bǔ)波長和互補(bǔ)色。但是其中在色度圖上屬于綠色光譜波長（493-567nm）的色光，卻無法找到與之相對應(yīng)的互補(bǔ)波長，這是因為此一范圍波長的色光互補(bǔ)色是洋紅色系的顏色，而洋紅色系的顏色在光譜色度圖中并不存在這些顏色的單色光，它們是紅光和藍(lán)光的混合色光，所以在色度圖上并無法找到綠色光譜波長（493-567nm）色光的互補(bǔ)色波長，對于這些洋紅色的顏色稱之為譜外色。

在觀察顏色的時候，補(bǔ)色會隨時隨地的跟著主色的出現(xiàn)而產(chǎn)生，這與視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞受到光刺激后的疲勞程度或是錯覺有關(guān)。當(dāng)人們注視色彩的時候，視覺范圍內(nèi)的各種顏色的色光便刺激視網(wǎng)膜上的錐狀感光細(xì)胞，而產(chǎn)生所看到的色彩；但是視網(wǎng)膜上的錐狀感光細(xì)胞一直受到同一色光刺激后，便會有刺激疲勞現(xiàn)象產(chǎn)生，形成互補(bǔ)色。另外我們都知道環(huán)境色是影響物體色的因素之一，而環(huán)境色對物體顏色，最主要的影響是環(huán)境色和物體色的對比現(xiàn)象，引起物體色的變化。例如：將洋紅色與綠色并列，會顯示出洋紅色的更紅、綠色的更綠，這是因為在洋紅色與綠溝彼此交接的邊緣分別引發(fā)其互補(bǔ)色綠色和洋紅色，所以加強(qiáng)了各別色彩的顏色，產(chǎn)生洋紅色更紅、綠色更綠的現(xiàn)象。由于顏色對比使得每一個顏色在自己的周圍產(chǎn)生與自身顏色色相相反的對立色，此一對立色實(shí)際上并不存在，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是視覺上的錯覺造成的補(bǔ)色。就像黑色和白色單獨(dú)存在時，并不會顯得白的很白、黑的很黑，但是如果將兩者放在一起，就會有白的很白、黑白很黑的現(xiàn)象，這就是對比作用引起的錯覺。

補(bǔ)色理論在色彩的應(yīng)用上，其互補(bǔ)色混合有兩種情形：一種為加色法，其互補(bǔ)色混合結(jié)果為白色；另一種為減色法，其互補(bǔ)色混合結(jié)果為近似的黑色。前者為色光混合，后者為色料混合；另外對于彩色印刷復(fù)制而言，補(bǔ)色理論亦扮演著相當(dāng)重要的角色，印刷上的彩色復(fù)制可說是