光与颜色：电磁波对人眼的刺激及数字相机的滤色片

对于“苹果”和“皮鞋”等这样的物体颜色，是物体反射的照明光进入眼睛后的视觉效果，也就是说是反射光的视觉特征。因此，物体的颜色实质上是反射光的颜色特征，光与颜色的关系就成为一个首先需要认识的问题。

在物理学范畴，光被描述为具有“波粒二象性”。

从波动性这一角度来说，光的本质即为电磁波，具有振幅、波长，以及频率等属性。不同的光具有不同的波动属性。在真空中，只有波长在380～780nm范围内的电磁波才能对人的眼睛产生刺激，且对不同波长的光波，人眼感觉为不同的颜色。从长波端的红色，经橙、黄、绿，再到青、蓝和短波端的紫，我们称之为可见光谱，也简单地称为光。图1-1所示，给出了能够引起人眼刺激的不同波长的电磁波，在人眼看来具有不同的颜色。

图1-1　可见光的波长范围和颜色

在可见光波长范围内，人眼对相邻波长等间隔波长差的光波的颜色差异感觉是不同的，人眼对490nm的青绿色光和590nm的橙黄色光比较敏感，1～2nm的改变便有不同的颜色感觉。人眼对可见光范围的两端的颜色相对不敏感。此外，同一波长的色光，当光强变化时，眼睛通常感觉其颜色也随之改变，只有572nm的黄、503nm的绿和478nm的蓝三个色光的颜色较为恒定。在正常照明条件下，人眼能够分辨光谱中大约150种颜色，以及光谱外的品红色30余种，共约180种。

特别强调的是，与波长、频率等波动属性不同，颜色不是光的本征属性，是需要借助外界因素（如人的眼睛）而体现出来的特征。动物的颜色视觉与人类不一定相同，如猫、狗等根本没有颜色感觉，这不在我们关注之列。(www.xing528.com)

因此，只限于我们人类的视觉可以认为，不同（波长）的光具有不同的颜色，光的波长与颜色具有一对一的对应关系。

既然光的颜色感觉直接与光之外的因素相关，这就难免出现这样的问题：在其他外界因素下，如数字相机、扫描仪等仪器设备，又是如何“感知”光波的呢？可以肯定的是，它们与人眼的感知过程和性质是不同的，我们必须有针对性地给予考虑和进行技术处理。比如在摄影和印刷业，通常只关心可见光，但有时也应注意刚刚超出可见光范围的那一部分光谱成分。

比可见光长波端稍长的部分为红外波段，也称红外线（IR），常给数字相机制造麻烦，因为数字相机中感光的CCD（charge-coupled-device，电荷耦合器件）对红外线非常敏感，本希望模拟人眼的感光过程，却感应了人眼不能感知的红外线。因此，大多数数字相机都会在CCD芯片或镜头前安装IR滤色片，以消除入射光波中的红外线。

在可见光谱的另一端，即短波端，刚刚超出的部分为紫外线（UV）区域，有时这部分“光线”也需引起关注。例如，在纸张和油墨中，常添加UV增白剂来增强纸张的白度和提高油墨的光亮度。其作用机理是UV增白剂吸收紫外线，而将其能量转换为蓝色区域的光辐射出来。