同色實驗儀

同色實驗儀是一種對光驗證的儀器。19世紀初物理學家Thomas Young提出了所謂的三色學說。即人眼的色覺由紅、綠、藍三種感覺組合而成。因此，通過紅、綠、藍三種顏色的適當配比，就可以得到任何一種自然顏色。這個原理可以用同色實驗儀得到驗證。

基本介紹

• 中文名：同色實驗儀
• 外文名：colorimeter
• 三色學說提出：19世紀初物理學家Thomas Young
• 儀器作用：對三色學說驗證的儀器
• 原理：紅綠藍顏色配比得到任何顏色光
• 套用：食品的光色特性

同色實驗儀驗證三色原理

世界上觀察得到的各種顏色，單色光很少。這些顏色都是由許多單色光譜組合後的混色效果。為了將顏色的感覺用物理的方法定量的表示，從牛頓以來，科學家作了大量探討。一種顏色可以由無數單色光合成，那么最少需要幾個光譜要素就可以合成任何顏色呢。19世紀初物理學家ThomasYoung提出了所謂的三色學說。即人眼的色覺由紅、綠、藍三種感覺組合而成。因此，通過紅、綠、藍三種顏色的適當配比，就可以得到任何一種自然顏色。這個原理可以用同色實驗儀得到驗證。如圖1所示，在白色螢幕上，人眼觀察到的是一個視野中的圓。圓的上下兩半用黑色的垂直於螢幕的薄板分開。上半圓色光由紅、綠、藍三種單色光合成，下半圓為一種顏色的光源。這種實驗可以證明如下事實：①下半圓的任一種顏色，都可以由上半圓通過調節三原色光相對量的配比得到；②由三原色混合成的同色的亮度等於各三原色亮度之和，即符合加法定律(Abney’slaw)；③三原色的亮度按原比例同時增加或減少時，得到的混合色不變，而亮度按三原色增加或減少變化。即符合乘法法則(Grassman’s law)。對於視覺來說，三原色實際上就是三種單色光波能量對視覺細胞的刺激。因此，也把三原色的能量強度稱為三刺激值。

圖1

由於獨立的三種光刺激值，通過改變它們的相對量配比和亮度，可以配出任何一種顏色和亮度的光。那么，任何一種顏色就可以用三刺激值作為變數表示。這就是顏色數值表示的原理。

三色原理

顏色是人眼受不同波長的光刺激的一種主觀反應。自然界中各種物體對不同的波長的光有著各自的反射和吸收特性，因此呈現出不同的顏色，使客觀世界顯得如此絢麗。同時，也是我們用來識別物體重要特徵和生動表示景物的重要手段之一。這樣有必要研究人對顏色的感覺，就怎樣表示顏色進行定量研究。可見光的波長從380nm到780nm，人對顏色的感覺是不同波長的可見光刺激人的視覺器官的結果，在此頻段內隨波長的增加，使人產生紫、藍、青、綠、黃、橙、紅的顏色感覺。

對人的視覺器官研究結果表明，在人的視網膜上存在著兩類感光細胞，稱為柱狀細胞和錐狀細胞。柱狀細胞靈敏度較高，能感受很微弱的光，錐狀細胞靈敏度較低，但能很好地區分顏色。由於柱狀細胞不能區分顏色，只能使人產生明暗的感覺，因此在昏暗的環境裡，所有的物體看起來都似乎是蘭灰色的。

錐狀細胞是怎樣區分顏色的呢?人們對此作過許多實驗，提出了視覺三色原理的假說，這種假說能解釋人的辨色原理，而且符合客觀實際。

視覺三色假說構想存在三種錐狀細胞，它們有各自不同的光譜靈敏度；其靈敏度的最大值分別在紅、綠、藍光的區域內，如圖2所示。這三條光譜靈敏度曲線的和，就是人眼的相對光譜靈敏度，或稱光譜效率，或稱視見函式V(A)。當光照射到人眼視網膜上，紅、綠、藍三種接收器分別產生各自頻段的光刺激，並在神經系統內把這三種刺激混合起來，使人們產生各種顏色的感覺。

圖2

有趣的是，人對任何一種顏色的感覺，都可以用紅、綠、藍三種單色加權混合產生。因此，紅(R)、綠(G)、藍(B)三種單色稱為三基色。

根據三基色原理，國際照明委員會(C、I、E)規定的RGB表色系統和XYZ表色系統，以及彩色電視技術使用的YIQ表色系統。