10.物体颜色的指纹：光谱反射率曲线《颜色-不是你想象的那样（第二版）》 / 四六文摘

物体的性质

物体的性质，就是对光线的选择性吸收的能力，没有被吸收的光线到达观察者，我们就看到这个物体的颜色。

物体对光线的选择性吸收反射可以用光谱反射率曲线来表达。

光谱反射率曲线

光谱反射率曲线 spectral reflectance curve被物体反射的光通量与入射到物体的光通量之比，即光反射比与波长之间的关系曲线。一种物体的光谱反射率曲线反映了该物体对入射光的光谱选择性吸收、光散射以及物体表面的镜面反射的综合特性。是颜色测量、色差计算评比、电脑配色等色度计算的基础。

——百度百科

光谱反射率曲线被称为物体表面色的“指纹”。

比如上图这个红色物体，我们之所以能够看到这个物体是红色，是因为来自光源的光线到达这个物体表面，这个物体自身的性质，吸收光线中的蓝光、绿光和黄光，唯独红色光没有被吸收，而没有被吸收的红光反射出来，达到观察者那里，因为我们只能看到反射出来红色光，所以我们就看到这个物体是红色的。这就是物体呈现出表面色的过程。

因为物体关于颜色的性质是对不同波长的电磁波的选择性吸收，所以我们用光谱反射率曲线来表达物体的这种性质。

如下图，是使用分光光度计(Spectrophotometer)测到的一个物体颜色的光谱反射率曲线：

其中

横坐标是波长（wavelength），也就是可见光，我们也很直观的看到不同波长代表的颜色；
纵坐标是%R是反射率（reflectance ），表示物体对特定波长的反射率。

（注：纵坐标的%T表示透过率，讨论透明色使用。）意思是如果某种波长的电磁波没有被吸收的话，这个物体对这种电磁波的反射率就高。
红色曲线代表这个颜色的光谱反射率曲线。

从上面的图可以发现：

在360nm~580nm波长的光谱反射率较低，表示该物体吸收了这个波长段的光谱；
在580nm~750nm波长的光谱反射率较高，表示该物体反射出这个波长段的光谱。
所以我们看到的颜色正是被反射出来的580nm~750nm波长的光，也就是红黄相的颜色。

这个光谱反射率曲线就是代表了下图这个红色物体对光的吸收和反射的性质。

除了红色，下图也列举的常见的蓝色和绿色的光谱反射率曲线。

蓝色：对长波的反射率是比较低，也就是蓝色物体吸收了黄光和红光
绿色：对长波（红黄光）和短波（蓝光）的反射率是比较低的。

如何看懂颜色的光谱反射率曲线

（1）彩色与非彩色的概念

我们知道人眼能感知到的光的平均波长，只有400nm到700nm，称为「可见光」。这些仅仅是光这偌大范围中的一小部分。相比之下，这个部分似乎很小，但仅仅这一部分，已经足够为我们的视觉和思维提供一幅奇幻的空间。

我们可以辨别出可见光谱中的一千万种区别。

当我们看见了全部范围的可见光，或者说各个波长的可见光比例都一样，眼睛就会读出「白色」或者说「非彩色」。当某些光波消失时，眼睛就会读出「彩色」（根据补色原理，我们看到消失光波颜色的补色）。

（2）非彩色

没有色相的白色，灰色，黑色物体的光谱反射率曲线都是比较平缓的曲线，反射出来的各个波长的光都一样，反射比例高就是白色，反射比例低成为黑色，反射比例居中，就是灰色。

白色：物体之所以能够呈现出白色，是因为这个物体对不同波长的电磁波几乎都不吸收，所以都被反射出来，从白色的光谱反射率曲线图看到，各个波长的光谱的反射率都比较高。如下图：

▲白色

黑色：黑色跟白色刚好相反，黑色物体几乎完全吸收所有波长的电磁波，所以从黑色的光谱反射率曲线来看，所有波长的光谱的反射率都很低很低。如下图：

▲黑色

灰色：灰色的性质介于白色和黑色之间，对所有波长的光谱都部分吸收，其光谱反射率曲线是居中。如下图：

▲灰色

（3）彩色

有色相的彩色物体的光谱反射率曲线可以看到明显的高低起伏。因为某些波长的光被物体吸收掉，物体能反射该波长的光的比例就小。而没有被物体吸收掉的光大部分被反射出来，比例就大。

1、峰值法——最容易理解，有特征峰。峰值就是占最大比例的波长，显示出来的颜色当然是该峰值所在的波长的颜色。

▲蓝色

▲绿色

2、补色法——也很容易理解，被吸收的补色，看特征谷。被吸收的波长少，而反射出来的波长种类多时，可以采用这种方法——反射出来的光的颜色就是被吸收的波长的补色。

例如：

红色，是因为物体吸收了蓝和绿光（青色），所以呈现出补色——红。

▲红色

黄色，是因为物体吸收了蓝光，所以呈现出补色——黄。

▲黄色

（3）混色法：一般只针对红紫色。因为由于红紫色（purple）是非光谱色，也就是说没有代表该颜色的波长的光。但是色环的定义是每个颜色都跟该颜色相邻的颜色相近，而且色环上任何一种色光，都可以用其相邻两侧的两种单色光，甚至是从次近邻的两种单色光混合而复制出来。所以红紫色（purple）可以用红光和紫光混合得到。