光学基础：电磁辐射与可见光

1.2.1.1　光的特性

人们对于客观世界的认知，很大程度上取决于视觉（vision）的感知，而视觉是由光刺激作用于人眼后经过神经中枢处理产生的，没有光，一片漆黑，有了光，才能感受到外部世界的绚丽多彩。光是具有一定波长和频率的电磁辐射，在真空中传播最快，光速每秒可达3×105km。人们生活在波长不同的电磁辐射中，根据波长的差异，把电磁波分为红外线、可见光、紫外线，等等。其中，能引起视觉反应的区域称作可见光（visible light），频率范围为5×1014～5×1015Hz，波长为380～780nm[图1-2（a）]，处在太阳光谱能量曲线分布图的最高峰部分[图1-2（b）]。

图1-2　电磁辐射与可见光图和太阳光谱能量曲线分布图

人眼无法直接感受到可见光的颜色，因而，也称作“白光”。英国著名物理学家牛顿利用三棱镜发现了“白光”的奥秘：“白光”是一种非均匀混合体，由折射度不同的各种单色光混合而成。在密闭的暗室里，他将太阳光通过窗板上的小孔引入房间，投射在三棱镜上，结果对面墙上呈现出了像彩虹一样的光谱色带，依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光。这种现象叫作光的色散现象（dispersion of light），这条彩色光带被称为光谱（spectrum）。如果把这些光通过第二个棱镜聚合起来，又能重组得到“白光”。这些单色光波长单一但各不相同，波长最长的是红光，橙光次之，紫光波长最短。

光源是能发出光线的物体，分为自然光源（如太阳）和人造光源（如开着的灯）。光源可以自行发光，在不同的光源下会看到不同的颜色，但是，周围大多数物体是不能自行发光的，人们却依然能看到它们呈现不同的颜色，其原因就在于这些不发光物体可以不同程度地吸收、反射来自太阳或人造光源的光线。仿生迷彩之所以具有良好的防侦视性能，是其反射的若干光波与周围环境反射的丰富光波近似相同的缘故。(www.xing528.com)

1.2.1.2　颜色视觉的特性

颜色有三种特性，分别为色调、明度、饱和度。色调（hue）是色彩的相貌，由光的波长决定。可见光谱上，波长较长、频率较低的部分呈红色调；波长较短、频率较高的可见光呈蓝色调。明度（brightness）反映人眼对物体表面明暗程度的感觉，白色是最明亮的色彩，颜色越接近于白色，看起来就越亮；越接近于黑色，看起来就越暗。饱和度（saturation）反映颜色的鲜艳程度，波长越短，饱和度越高，颜色也就显得越鲜艳。

正是颜色的这些特性，决定了人类的视觉特性，为迷彩伪装的染料及织物材料筛选、染色浓度等因素的确定提供了理论指导，从而不断提高了仿生迷彩防可见光、近红外、中远红外、微光夜视等侦视的性能。