畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）-色度學(xué)實(shí)驗(yàn)探究

1、冷處仰鉱乂粵畢業(yè)論文題0:色度學(xué)實(shí)驗(yàn)探究學(xué)院：物理與電子工程學(xué)院專 業(yè)：物理學(xué)畢業(yè)年限：2022年學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師:色度學(xué)實(shí)驗(yàn)探究（班級(jí)：08級(jí)2班 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)教師：）扌商要：本文概述了色度學(xué)的相關(guān)概念及其應(yīng)用，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并制定了顏色相加、 相減的規(guī)律及任意復(fù)色光與汞燈的色坐標(biāo)、色調(diào)、色飽和度的測(cè)量及三原色濾色 片的透過濾測(cè)定等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。并實(shí)踐了研究復(fù)色光所用到的精確算法與粗略算 法。關(guān)鍵詞：色度學(xué);色坐標(biāo);三刺激值引言：在人們的生活中，每天都會(huì)接觸到各種顏色，而顏色是什么，它怎樣標(biāo)定， 卻不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題。近代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展更迫切的捉出了這個(gè)問 題，大約80年

2、以前，科學(xué)家開始研究這個(gè)問題，并逐漸形成了一門新興的學(xué)科 色度學(xué)。色度學(xué)是一門涉及物理光學(xué)，視覺生理，視覺心理，心理物理等交叉研究領(lǐng) 域的學(xué)科，正是由于色度學(xué)的建立，人們就可以用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)顏色做定量的 描述和控制。色度學(xué)最早起源于牛頓的色散理論，隨著色度學(xué)的發(fā)展，它被廣泛 地應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，指導(dǎo)著彩色電視機(jī)、彩色攝影、彩色卬刷、染料、紡 織、造紙、交通信號(hào)、照明技術(shù)等領(lǐng)域的工作，同時(shí)也被應(yīng)用到產(chǎn)品檢驗(yàn)和產(chǎn)品 質(zhì)量監(jiān)控屮，比如寶石級(jí)別的評(píng)價(jià)、石油屮含硫量的檢測(cè)以及水環(huán)境污染的監(jiān)測(cè) 等等。另外，在地質(zhì)方面，地質(zhì)沉積物的色度值也可以反映出沉積物的組分，從 而能夠間接地推測(cè)出當(dāng)初的沉積環(huán)境。

3、1931cie標(biāo)準(zhǔn)表色系統(tǒng)的建立為人們客觀地測(cè)量物體的顏色睨定了基礎(chǔ)，在 實(shí)驗(yàn)中就可以通過儀器測(cè)量顏色的三刺激值x、y、乙然后將顏色點(diǎn)在平面直角 色度坐標(biāo)加以表示，從而給出顏色。本文針對(duì)色度學(xué)實(shí)驗(yàn)所涉及到的實(shí)驗(yàn)儀器，基本原理及相關(guān)術(shù)語進(jìn)行整理， 并設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了顏色相加和相減原理，用精確算法和粗略算法計(jì)算了 任一顏色和汞燈的色度坐標(biāo)，初步完成了對(duì)顏色的標(biāo)定和測(cè)量。1實(shí)驗(yàn)儀器介紹本實(shí)驗(yàn)所用儀器主要有tcci型三色合成儀、wdm1-3光柵單色儀、光電 接收裝置和微電流計(jì)、高壓汞燈、鍍膜濾色片、照度計(jì)、cie1931色度圖等，如 圖1所示：圖1色度學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖1.1三色合成儀儀器包扌舌三色合

4、成儀和輔助光源兩部分，三色合成儀中有三個(gè)和互獨(dú)立的光 路，其中光路1和3可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，光路2可繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖2所示）。 轉(zhuǎn)動(dòng)軸便可以是三路光源交匯。光源為澳鴨燈，它是cie推薦的a標(biāo)準(zhǔn)光源，澳鴨燈發(fā)出的光經(jīng)集光鏡會(huì)聚 到濾色片上，再市燈頭成像在屏上，通過調(diào)節(jié)鏡頭的焦距，可由0.8米到8米的 范圍內(nèi)清晰成像。濾色片為鍍膜濾色片，顏色有紅，綠，藍(lán)，黃，品，青六種。竽謔徉片巧欄成像透澆p+ 弋儀器原理圖圖2三色合成儀儀器原理圖光欄為可調(diào)光欄，通過調(diào)節(jié)光欄，可改變?nèi)牧炼龋瑥亩淖兒铣缮?色度。該套儀器還配有照度計(jì)來測(cè)量光源照度。1.2光柵單色儀及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)光柵單色儀及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采

5、集系統(tǒng)主要用來定量測(cè)量光源的光譜分布、濾色 片的光譜透過率等。配套的光源有混餌燈，光強(qiáng)測(cè)量采用電子倍增管，混鉤燈的 供電電源模塊、電子倍增管的負(fù)高壓供電電源模塊與輸出放大數(shù)顯模塊集中在一 個(gè)儀器盒內(nèi)。整套儀器的使用可參考教室內(nèi)的儀器說明書與軟件操作說明書。另外實(shí)驗(yàn)室提供低壓hg燈及電源用以標(biāo)定光柵單色儀，并作為被測(cè)光源測(cè) 其色度坐標(biāo)。2實(shí)驗(yàn)相關(guān)術(shù)語2.1顏色顏色可分為彩色和非彩色兩大類，顏色是彩色和非彩色的總稱。非彩色是指 門色，黑色和各種深淺不同的灰色，它們可以排列成一個(gè)系列，由門漸漸到灰, 漸漸到中灰，再到深灰，一直到黑色，叫做白黑系列。2.2彩色的特性彩色由三種特性，明度，色調(diào)，飽和度。

6、明度：明度是人眼對(duì)物休的明亮感覺，受視覺感受性的過去經(jīng)驗(yàn)的影響。一 般，明度的變化相應(yīng)于亮度的變化。當(dāng)物體表面或光源的亮度愈高，人感覺到的 明度也高。但明度與亮度是彼此獨(dú)立的兩個(gè)變量。通常亮度隨照明強(qiáng)度的增加而 增加，是對(duì)一般照度等級(jí)犬小的感覺。明度是非孤立色、相關(guān)色的一種屬性。有 其他刺激或環(huán)境影響存在時(shí)，就產(chǎn)生明度感覺。明度通常包含對(duì)比的含義，是一 種顏色光亮度與另一種顏色（或周圍環(huán)境）的光亮度互相比較時(shí)引起的某種感覺。色調(diào)：色調(diào)是彩色彼此相互區(qū)分的特性?？梢姽庾V不同波長(zhǎng)的輻射在視覺上 表現(xiàn)為各種色調(diào)，如紅、橙、黃、綠、藍(lán)等。光源的色調(diào)決定于輻射的光譜組成 對(duì)人眼所產(chǎn)生的感覺。物體的色調(diào)決

7、定于光源的光譜組成和物體表面所反射的各 波長(zhǎng)輻射的比例對(duì)人眼所產(chǎn)生的感覺。在所有的色調(diào)屮，發(fā)現(xiàn)只有四種色調(diào)不能 由其它色調(diào)混合出來，它們稱為單色調(diào):單色調(diào)紅、單色調(diào)黃、單色調(diào)綠、單色 調(diào)藍(lán)。人們觀察到有顏色的色調(diào)均可看作是rti四對(duì)單色調(diào)色混合得到的:單色紅 和單色黃、單色黃和單色綠、單色綠和單色藍(lán)、單色藍(lán)和單色紅。飽和度:飽和度是指彩色的純潔性。可見光譜的各種單色光是最飽和的彩色。 當(dāng)光譜色摻入口光成分愈多時(shí)，就愈不飽和。物體色的飽和度決定于該物體表而 反射光譜輻射的選擇性程度。物體對(duì)光譜某一較窄波段的反射率很高，而對(duì)其它 波長(zhǎng)的反射率很低或沒有反射，表明它有很高的光譜選擇性，這一顏色的飽和

8、度 就高。紅色的光譜反射率曲線比棕紅色和黃褐色有更高的選擇性，所以有更高的 飽和度。愈飽和的顏色愈和灰色不相同。非彩色只有明度的差別、而沒有色調(diào)和飽和度這兩種特性。2.3三基色三基色是這樣的三種顏色，它們相互獨(dú)立，其中任一色均不能由其它二色混 合產(chǎn)生。它們又是完備的，即所有其它顏色都可以市三基色按不同的比例組合而 得到。有兩種基色系統(tǒng)，一種是加色系統(tǒng)，其基色是紅、綠、藍(lán)；另一種是減色 系統(tǒng)，其三基色是黃、青、紫（或品紅）。不同比例的三基色光相加得到彩色稱 為相加混色，其規(guī)律為：紅+綠=黃 紅+藍(lán)=紫 藍(lán)+綠=青 紅+藍(lán)+綠=白2.4顏色匹配把兩個(gè)顏色調(diào)節(jié)到視覺上相同的方法叫做顏色匹配。待測(cè)光的

9、光色可以通過 調(diào)節(jié)三種原色光的強(qiáng)度來混合形成，當(dāng)視場(chǎng)中兩部分光色相同時(shí)，視場(chǎng)中的分界 限消失，兩部分和為同一視場(chǎng)（如圖3所示）。此吋認(rèn)為待測(cè)光的光色與三原色 的混合光色達(dá)到色匹配。2.5三刺激值不同的待測(cè)光達(dá)到匹配時(shí)三原色光強(qiáng)度值不同。三原色亦稱參照色刺激最 常用得是紅、綠、藍(lán)三原色。在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，與待測(cè)色達(dá)到色匹配時(shí)所需的 三原色的數(shù)量，稱為三刺激值。可用方程表示為：c (c)二r (r) +g (g) +b (b) 一種顏色與一組r、g、b數(shù)值相對(duì)應(yīng)。因此顏色感覺可以通過三刺激值來定量描 述。圖3顏色匹配實(shí)驗(yàn)一種波長(zhǎng)的單色光對(duì)應(yīng)一組三刺激值。若將個(gè)單色光的輻射能量值都保 持相同則得到的

10、三刺激值稱為光譜三刺激值。三刺激值可由下而公式計(jì)算：r = ”0(2)7(/1卄(/1)g =(1)b = muhuhq)2.6濾色片的透過率光照射到物體上后，部分被反射，部分被吸收，部分透過。因此在太陽光照射下, 不同物體呈現(xiàn)出不同顏色。透明體的顏色主耍由透過的光譜組成決定。圖4為勻透明物體的透射原理圖，其屮i。(入)為射到第一而的單色光輔通量(實(shí) 驗(yàn)屮1均為微電流計(jì)測(cè)得的光電流),1】(入)為從第一而進(jìn)入物體的輔通量，12(入)為到第二而的輔通量h (入)為第二而射出的輔通量則：光譜透射比：(透射率t(x) t ( x ) = 13 ( x ) / 10 ( x ) 內(nèi)光譜透射比為：(入)

11、二12(入)/ 1】(入)吸收度為：a (入)=ln(入)吸收系數(shù)為：a(x) = a(x)/d吸收度也稱為密度，常用d表示，式小d為物體厚度。各向同性的均勻透明體遵守朗伯律：t f ( x ) = t oi ( a ) d/do(x )為它們對(duì)應(yīng)的內(nèi)式中d和do分別為新厚度和原始厚度;ti (x)和t oj光譜透射比。由朗伯定律，只要知道物體某i厚 度時(shí)的光譜內(nèi)透射比就可以求得任意厚度時(shí)的 光譜內(nèi)透射比。光譜透射比可由光譜內(nèi)透射比 和物體表面的反射損失求出來，近似表示為：t (入)=(1 - q j t i ( x )io 00ii （入）>>i?（入）h (入)圖4均勻透明物體

12、透射原理圖c為物體表而的光譜反射比，可用費(fèi)涅耳定律求得，nl, n2為兩種介質(zhì)的折率。光譜透射比、內(nèi)光譜透射比、吸收度和吸收系數(shù)都是波長(zhǎng)的函數(shù)，不同的 物體有不同的函數(shù)形式?？諝馐且环N理想的透明休,在整個(gè)可見光波段內(nèi)的光譜 透射比均為1,因此空氣被用來作為其它透明體光譜透射比測(cè)量的參照標(biāo)準(zhǔn)。2.7色度坐標(biāo)在色度學(xué)中，我們并不直接用三原色的數(shù)量(及r,g,b的刺激值)來表示顏 色，而采用三原色各自在r+g+b總量中的相對(duì)比例來表示顏色，三原色各自在 r+g+b總量中的和對(duì)比例叫做色度坐標(biāo)，某一特定顏色的色度坐標(biāo)r, g, b為(即求出待測(cè)光的三刺激值就能求的計(jì)算出色度坐標(biāo)):（2）由于r+g+b

13、=l,所以只用1和g即可表示一個(gè)顏色，某一特定顏色(c)的 方程可寫作：(c) =r (r) +g (g) +b (b)(3)若待配色為等能光譜色，則上式可寫為：r（2）=_ i - r + g +bb-7£（2）-一 _ -r + g+b廠+ g+z?（4）式中錯(cuò)誤！未找到引用源。為光譜色品坐標(biāo)。2.8 cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)國際照明委員會(huì)(簡(jiǎn)稱cie)規(guī)定了一套標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，稱為cie標(biāo)準(zhǔn)色度系 統(tǒng)。這套系統(tǒng)是基于每種顏色都能用三個(gè)選定的原色按適當(dāng)比例混合而成的事實(shí)建立起來的。任意色光祁是市單色光組成的，因此根據(jù)單色光的光譜三刺激 值，利用混色原理就可求出該色光的三刺激值。

14、為直觀表示三刺激值，可以建一 個(gè)如圖5所示的三維直角坐標(biāo)系，以(r)、(g)、(b)作為軸的單位向量，那么由三圖5色c的三維表示與平面表示圖6 rgb色度系統(tǒng)的rg色度圖刺激值確加的向量可以代表顏色刺激(c),更簡(jiǎn)化一點(diǎn)，可以選取該向量與單 位平面r+g+b=l的交點(diǎn)(r+g+b=l)在(r) (g)平面的垂直投影點(diǎn)(r, g)來表示 色(c), r、g、b可由式(2)求得，由于錯(cuò)誤！未找到引用源。，(r, g)稱為 色(c)的色度坐標(biāo)，將色度坐標(biāo)表示在平面上的圖形為色度圖(如圖6所示)， (c)色度坐標(biāo)標(biāo)在色度圖上可得到色度點(diǎn)。由色度坐標(biāo)所確泄的顏色(c)的物理性 質(zhì)稱為(c)的色度。在色度

15、圖上r、g會(huì)為負(fù),原因是當(dāng)(c)處于三原色圍成的三角形色域外面時(shí), 需要將一種原色如紅色加到被匹配色中，而用其余兩原色進(jìn)行匹配，這樣(3) 式中的r為變?yōu)樨?fù)值。另外色度圖上由單色光的色度坐標(biāo)連接所成的曲線為單 色光軌跡，它與下面的紫紅軌跡直線圍成的區(qū)域涵蓋了所有可能的色度坐標(biāo)點(diǎn)， 而其外部的色雖在數(shù)學(xué)上是可能的，但在實(shí)際上是不存在的，稱其為虛色，圖中 的e點(diǎn)r=g=l/3為等能光譜白光的色坐標(biāo)點(diǎn)。ciexyz系統(tǒng)是在rgb系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立的，在ciexyz系統(tǒng)中是用相 等數(shù)量的三原色刺激值匹配出等能白e來定各原色刺激值單位的。經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 可求得xyz系統(tǒng)和rgb系統(tǒng)三刺激值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式：x

16、=2.76859r+ 1.7517g+1.1302bz=0+0.0565g+5.5943b故町直接用光譜三刺激值對(duì)7(x)，7(x)j(x)求得光譜色在xy坐標(biāo)系統(tǒng)中的各坐 標(biāo)值,將光譜色的坐標(biāo)點(diǎn)連成馬蹄形曲線，此曲線稱為ciex、y色品圖的光譜軌跡 如圖7所示：00.20.40.60.8圖7 cie1931色坐標(biāo)當(dāng)我們要求某色刺激(入)的三刺激值時(shí)，可以參照rgb色度系統(tǒng)中的做法，由下式來計(jì)算得出：(其中k為常數(shù))x = k j。7(入?yún)f(xié)visy = k jo(入)7(入加入(6)visz = k 0(入)z(入)d入vis式中的根據(jù)實(shí)際測(cè)量對(duì)象的不同可做如下選恥 對(duì)于發(fā)光光源色仏)= p(

17、x),對(duì)于物體反射色(x)= p(x) r(x),對(duì)于物體透射色d(x)= p(k) t(x),其中 pg)為光源(照明光源)的光譜功率分布函數(shù)，rg)為反射物體的光譜反射率函 數(shù)，t(心為透射物休的光譜透過率函數(shù)。(6)式屮的常數(shù)k的選擇是使完全漫 反射面(r(q=1)的三刺激值y=100,即斤=wo/對(duì)透射色和反vis射色r(q、t(q般小于1,則yvloo,它與物體色的明度或亮度大致相關(guān)。由三刺激值x、y、z可得到xyz色度系統(tǒng)的色度坐標(biāo)：y 才+ +卩+ zy = (7) 尤 + +f + zz = x + +y + z顯然，在求色度坐標(biāo)(x, y)時(shí)(6)式中的常數(shù)k會(huì)消去，因此實(shí)際

18、測(cè)量 計(jì)算時(shí)可以不必考慮k的大小，同時(shí)也不需要測(cè)出光源的絕對(duì)光譜功率分布，只 需知道光源相對(duì)光譜功率分布即可。3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容31驗(yàn)證顏色相加的規(guī)律 兩色相加混合在三色合成儀的光路1和2中分別放入紅、藍(lán)濾色片,轉(zhuǎn)動(dòng)光路使兩色光斑 屏上重合，這時(shí)在上產(chǎn)生中間色一品紅。當(dāng)減小光路1屮的光欄使紅色亮度減少 時(shí)，屏幕上色調(diào)偏向藍(lán)色。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在兩色相加混合中，混合顏色的色調(diào)和飽和度不僅與混合的兩色色調(diào)有關(guān)，還與它們的相對(duì)數(shù)量有關(guān)。 多色相加混合將紅、綠、藍(lán)三個(gè)濾色片分別放入三個(gè)光路，調(diào)整三個(gè)光欄，改變?nèi)齻€(gè)光斑的位置，使三色圓斑部分重疊，觀察顏色的相加混合。顏色的混合結(jié)果如圖所示：紅+青=白藍(lán)+黃=白綠+

19、品=白紅+綠+藍(lán)=白紅+綠=黃綠+藍(lán)=青紅+藍(lán)=品黃+青+品=白由此可得，如果混合的兩個(gè)顏色互為補(bǔ)色(紅與青，藍(lán)與黃，綠與品)，混合后的顏色為白色。非補(bǔ)色混合相加后產(chǎn)生屮間色，色調(diào)與兩色的相對(duì)數(shù)量有關(guān)。 紅、綠、藍(lán)三皋色相加混合生成任意顏色，分別用粗略算法和精確算法計(jì) 算其色度坐標(biāo)。粗略算法的具體方法為：旋動(dòng)螺母調(diào)節(jié)三個(gè)光路的位置，使屏上 先合成某顏色c（c）,在混合色的中心點(diǎn)上分別測(cè)三路白光（去掉濾色片）的照 度再用單色儀測(cè)出三個(gè)濾色片的峰值波長(zhǎng)人，并由附表查出峰值波長(zhǎng)入對(duì) 應(yīng)的光譜三刺激值及三個(gè)濾色片各自透過光的相對(duì)總功率片二工sqeu）。再 利用9式和10式進(jìn)行計(jì)算，和應(yīng)的精確算法在3.

20、 3中有詳細(xì)介紹，下表為實(shí)驗(yàn) 結(jié)果。濾色片ei (lx)pi入 i (nm)s（x）x（入）y （入）z（入）光路1紅3542337. 755716207.4110. 0040. 0010. 000光路2綠291583.71552272. 4950. 0630.7100. 078光路3藍(lán)3521095. 25946137.8120. 2900. 0601.666粗略算法精確算法實(shí)驗(yàn) 結(jié)果x125815. 546三刺激 值x判椒y144560. 792yz655544. 089zx0. 136色坐標(biāo)x色坐標(biāo)y0. 156yz0. 708z根據(jù)精確算法和粗略算法所得的汞燈色坐標(biāo)可作岀色度圖如口3.

21、 2驗(yàn)證三原色的補(bǔ)色與顏色相減驗(yàn)證黃、品、青濾色片所吸收的顏色。任選一光路，在放置濾色片的位置放入甜，青中的兩個(gè)濾色片，打開光源，使光穿過濾色片投影到屏幕上，在屏幕上得到藍(lán)色。將等密度的黃、品、青同時(shí)放 入，在屏幕上得到的是黑色。這說明用白光減去三基色產(chǎn)生的補(bǔ)色，即利用減色系統(tǒng)中的三原色黃，品，青，也可以完成對(duì)顏色的合成。將三原色濾色片z與補(bǔ)色濾色片z放入同一光路中，并試驗(yàn)所有組合，并對(duì)結(jié)果加以解釋。筆者分別將相同密度的黃和藍(lán)、品和綠、青和紅濾色片放入,結(jié)果在屏幕上 均生成灰色或黑色。而將黃和綠或者紅濾色片放入后，顏色慕本不發(fā)生變化。實(shí) 驗(yàn)結(jié)果表所示。濾色片實(shí)驗(yàn)結(jié)論放入濾色片生成顏色完全吸收或

22、者部分吸收不能吸收黃藍(lán)灰色，黑色藍(lán)紅，綠紅紅綠綠品綠灰色，黑色綠紅，藍(lán)紅紅藍(lán)藍(lán)青紅灰色，黑色紅綠，藍(lán)綠綠藍(lán)藍(lán)這說明：黃濾色片將藍(lán)尤部分或全部吸收，品濾色片將綠光部分或全部吸收, 青濾色片將紅光部分或全部吸收。改變減法棊色（黃、品、青）濾色片的密度, 就能改變透過的白光中紅、綠、藍(lán)光的通量各棊色密度大時(shí)可吸收較多的紅、 綠、藍(lán)光。反z,黃、品、青三色光的顏色密度小時(shí)吸收較少的紅、綠、藍(lán)光，故 而三色光的顏色較淡。3.3測(cè)定濾色片的透過率為測(cè)肚濾色片的透過率，我們采用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置:汞燈透鏡單色儀光電接受器微電流計(jì)汞燈的發(fā)光區(qū)經(jīng)凸透鏡會(huì)聚后照亮單色儀的入射狹縫，轉(zhuǎn)動(dòng)單色儀的鼓輪, 即可在單色儀

23、的出射狹縫處得到不同波長(zhǎng)的單色光，其波長(zhǎng)由鼓輪讀出。ffl單色儀分另瞅虹、綠藍(lán)三個(gè)濾色片的透過率tq）：測(cè)泄汞燈的光電流：將汞燈預(yù)熱，使光經(jīng)透鏡會(huì)聚后照射到單色儀的入射狹縫上，再將光電接收器（光電池）放在單色儀的出射狹縫上，就可從微電流計(jì)上 觀察到光電流隨波長(zhǎng)的變化acm值。（注意：測(cè)量時(shí)出射和入射狹縫的縫寬不得 改變）測(cè)定濾色片的光電流：在出射狹縫處放置紅濾色片，z后再將光電接收器 放在濾色片上，就可從微電流計(jì)上觀察到光電流隨波長(zhǎng)的變化i?值。（注意:放置時(shí)應(yīng)使濾色片對(duì)準(zhǔn)出射狹縫）同理可測(cè)出綠濾色片和藍(lán)濾色片的光電流i仏） 和i仏）。分別用i,九）、対九）、1心）除以h（入），就可得到紅、綠

24、、藍(lán)三濾色片各ii的 透過率。用單色儀測(cè)得紅、綠、藍(lán)三個(gè)濾色片的透過率ti（x）后，分別繪制它們的透過率曲線圖（表明濾色片透過率隨波長(zhǎng)的變化情況）。紅濾色片的透過率透過率波長(zhǎng)-透過率1.0000. 000藍(lán)濾色片的透過率t透過率0. 8000. 2000. 600 透過率0. 400380 410 440 470 500 530 560 590 620 650 680 710 740 波長(zhǎng)1.000綠濾色片的透過率0. 8000. 600 透過率0. 4000. 2000. 000380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 波長(zhǎng)在測(cè)量出濾色片的透過率之后就可

25、以準(zhǔn)確的計(jì)算出任意色的色坐標(biāo)。計(jì)算時(shí) 可采用兩種計(jì)算方法：簡(jiǎn)易粗略計(jì)算法由表1查出濾色片的照度ei,由表4查出三個(gè)濾色片各口透過光的和對(duì)總功 率pi=eti(x)s(x),再由附表查出峰值波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的光譜三刺激值根據(jù)(10)式求出合成色的三刺激值，代入(9)式計(jì)算色度坐標(biāo).3zi = 13(10)e ipiz ixi = 13zi = 1精確算法查出濾色片的照度e_,另由附表查出三個(gè)濾色片的透過濾t.(x)(波段380740nm,間隔lonm）,相應(yīng)光譜三刺激值及照明光源的相對(duì)光譜功率分布sq ）值, 由（11）式求出合成色的三刺激值：3740_z=12=380(11)3740_丫 二工&am

26、p;(工s(/l)7；(2)d)刃/=12=3803740_z 二工&(工s(2)7；(2)z(刃a/l)/=!2=3803.4汞燈和任意復(fù)色光的色度朋標(biāo)和色調(diào)計(jì)算汞燈的色度坐標(biāo)：任一光源都有其固定的光譜組成。為測(cè)量光源的色坐標(biāo)，必須先測(cè)量其光譜 組成的功率分布片二工sseu）,可通過調(diào)節(jié)光柵單色儀從而以硅光電池電流i 的方式在微電流計(jì)上讀出數(shù)據(jù)。其中光源和對(duì)光譜功率分布"入）二校¥¥數(shù)。 但由丁“硅光電池對(duì)不同波長(zhǎng)的光有不同的響應(yīng)靈敏度,所以用硅光電池應(yīng)彳鼓電流 計(jì)測(cè)量的電流i仇）并不能完全反映光強(qiáng)得大小，為消除這種影響，需耍從硅光電 池光譜響應(yīng)曲線找到

27、相應(yīng)波長(zhǎng)的校止系數(shù)。然后再查附表找出各光譜的三刺激 值，則光源的三刺激值為：x=k u）%u）a（2）, y=（8）潔曲麗'其協(xié)稱為歸一化岡數(shù)，呦為呎。2y y=x+y+z則色坐標(biāo)為：=-（9） x+y + z根據(jù)計(jì)算出的色度坐標(biāo)，指出汞燈的色調(diào)，并計(jì)算其色飽和度（相對(duì)于光源 e）,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：4結(jié)論通過本文不僅了解了顏色的相加、相減混合律，而且學(xué)會(huì)了如何定量的描述 顏色。自然界任一顏色都有其補(bǔ)色，它與它的補(bǔ)色按一定比例混合，可以得到白 色或灰色。兩個(gè)非補(bǔ)色相混合，便產(chǎn)生中間色。其色調(diào)決定于兩個(gè)顏色的相對(duì)數(shù) 量，其飽和度決定于二者在顏色順序上的遠(yuǎn)近。相似色混合仍相似，不管它們的 光譜

28、成分是否相同?；旌仙獾牧炼鹊扔诟鞣稚獾牧炼葄和。通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，我們就可以采用更加科學(xué)的方法描述任意顏色，使其從定性描述轉(zhuǎn)到定量描述，消除了由視覺生理不同所帶來的對(duì)顏色的錯(cuò)誤評(píng)價(jià),并且為 以后普通高校開設(shè)色度學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了依據(jù)（包括原理、實(shí)驗(yàn)過程等）?，F(xiàn)代色度學(xué)測(cè)量顏色是在一定簡(jiǎn)化的條件下進(jìn)行的，它有局限性，不能完全 代表人們的色知覺，所以有待于人們的進(jìn)一步研究。在撰寫本文的過程中，我們不僅研究了色度學(xué)實(shí)驗(yàn)及相關(guān)知識(shí)，同時(shí)也學(xué)會(huì) 了用word, excel, photo shop等軟件處理文字和圖片的技巧，并學(xué)會(huì)了如何去 撰寫論文。在此，特別致謝 老師對(duì)我的指導(dǎo)和啟發(fā)以及對(duì)我的實(shí)驗(yàn)室及儀器

29、方面的幫助和指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1 荊其誠、焦書蘭主編色度學(xué)m,科學(xué)出版社，19792 王書穎、平澄色度學(xué)實(shí)驗(yàn)j,物理實(shí)驗(yàn),1999.3 平澄、張仲秋，色度學(xué)實(shí)驗(yàn)講義j, 2003年北京師范大學(xué)物理系.4 湯順青,色度學(xué)m, 1988年北京理工大學(xué)出版社出版.5 丁慎訓(xùn),物理實(shí)驗(yàn)教程m,清華大學(xué)出版社2002. 165168.表3：紅色濾色片透過率曲線數(shù)值表1波 b<(nm)380-740標(biāo)準(zhǔn)照明體a相對(duì)光譜 功率分布s（x）透過率t ( x )cie1931x。)標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺s(x)xx*(x)xt(x)x照度s(x)xy*(x)xt(x)x照度s(x)xz,(x)xt(x)x照度激值

30、y。）藝o )3809. 7950.5000.0010.0000.0061.733715010.4022939012. 0850.5790.0040.0000.0209.907156049.5357840014. 7080.4760.0140.0000.06834.710880168.595741017. 6750.3130.0440.0010.20786.033061.955297404.746542020. 9950.1750.1340.0040.646174.72265.2156842.319443024. 670.1100.2840.0121.386272.55211.51628133

31、0.1344028.7020.0760.3480.0231.747267.867917.703921344.72845033. 0850.0520.3360.0381.772205.914923.287991085.95646037.8120.0490.2900.0601.666188.435938.986741082.53247042. 8690.0450.1950.0911.288133.408762.25738881.181448048. 2420.0330.0960.1390.81354.8146479.36703464.211549053.9130.0210.0320.2080.46

32、512.9665984.28285188.420850059. 8610.0170.0050.3230.2721.760033113.698195.7457851066. 0630.0130.0090.5030.1582.810103157.053549.3329252072. 4950.0130.0630.7100.07820.70386233.329325.6333553079. 1330.0110.1660.8620.04249.42211256.637712.5043954085. 9470.0090.2900.9540.02082.18163270.34925.66769955092

33、.9120.0080.4330.9950.009119.3139274.17392.4799655601000.0110.5950.9950.004226.0282377.97991.519517570107. 1840.0190.7620.9520.002554.6366692.93181.455739580114.4360.0320.9160.8700.0021169.7631111.0192.554067590121.7310.0341.0260.7570.0011490.3321099.5921.452565600129.0430.0551.0620.6310.0012650.4911

34、574.8212.495755610136. 3460.1351.0030.5030.0006522.0763270.7920620143.6180.3900.8540.3810.00016918.067547.7510630150. 8360.7140.6420.2650.00024465.5310098.70640157.9790.7380.4480.1750.00018482.457219.7060650165. 0280.8020.2840.1070.00013298.835010.4740660171.9630.8410.1650.0610.0008446.3933122.60606

35、70178.7690.8350.0870.0320.0004595.0061690.1170680185. 4290.8510.0470.0170.0002625.417949.6190690191.9310.8210.0230.0080.0001283.648446.48630700198.2610.8380.0110.0040.000647.0597235.29440710203. 4090.8460.0060.0020.000365.2929121.76430720210. 3650.8880.0030.0010.000198.458666.152850730216. 120.8530.

36、0010.0010.00065.2830465.283040740221.6670.7920.0010.0000.00062.1621500表4：綠色濾色片透過率1111線數(shù)值表i波長(zhǎng)(nm)380740標(biāo)準(zhǔn)照明體a相對(duì)光譜 功率分布s(a)透過率t(a)cie1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值s(x)xx'(x)xt(x)x照度s(x)xy,(x)xt(x)x照度s(x)xz'(x)xt(x)x照度xv)小)zv)3809. 7950.5000.0010.0000.0061.733715010.4022939012. 0850.5260.0040.0000.0209.006505

37、045.0325340014. 7080.6670.0140.0000.06848.595230236.03441017. 6750.8130.0440.0010.207223.6860.2876251052.34142020. 9950.8770.1340.0040.646873.6131.2421054211.59743024. 670.8350.2840.0121.3862071.3953.5477810108.994402& 7020.8330.3480.0231.7472946.5476.78514792.0145033. 0850.8370.3360.0381.772329

38、4.63811.2621417375.2946037.8120.8790.2900.0601.6663410.6918.6623319593.8347042. 8690.8240.1950.0911.2882437.7426.5369416101.594804& 2420.8570.0960.1390.8131405.24842.1765711900.6949053.9130.7600.0320.2080.465464.20455.966576745.46450059. 8610.7760.0050.3230.27282.1935388.700524471.32851066. 0630

39、.8560.0090.5030.158180.1276152.38683162.2452072. 4950.9010.0630.7100.0781456.799226.46931803.65653079. 1330.5500.1660.8620.0422556.471167.7577646.81854085. 9470.2590.2900.9540.0202286.14487.50304157.665155092.9120.1350.4330.9950.0091919.86947.4826439.904895601000.0760.5950.9950.0041596.32426.6948310

40、.73159570107. 1840.0540.7620.9520.0021556.56118.143384.085461580114. 4360.0410.9160.8700.0021538.02112.765083.358125590121. 7310.0341.0260.7570.0011513.9889.1763471.475622600129. 0430.0301.0620.6310.0011467.2366.7557011.381578610136. 3460.0291.0030.5030.0001411.9965.1934750620143.6180.0290.8540.3810

41、.0001272.5973.9532030630150. 8360.0320.6420.2650.0001109.4843.0361740640157. 9790.0370.4480.1750.000914.67732.2616670650165. 0280.0430.2840.1070.000710.13151.6212370660171.9630.0560.1650.0610.000563.09281.210573067017& 7690.0770.0870.0320.000424.31360.8730230680185. 4290.1090.0470.0170.000335.13

42、390.653720690191.9310.1720.0230.0080.000268.54840.486676070019& 2610.2730.0110.0040.000211.05810.3871080710203. 4090.4390.0060.0020.000189.80670.3110430720210. 3650.6980.0030.0010.000155.93170.2470810730216. 120.8610.0010.0010.00065.844210.3046650740221.6670.8780.0010.0000.00068.8771900|農(nóng)4：藍(lán)色濾色片

43、透過率曲線數(shù)值表1波 b<(nm)380740標(biāo)準(zhǔn)照明 體a相對(duì) 光譜功率 分布s( x)透過率to)cie1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值s(入)xx'( x )xt(x)x照度s(x)x/(x)xt(x)x照度s(x)xz*(x)xt(x)x照度x'( x )y'o)z'o )3809. 7950.5560.0010.0000.0065.795667011.558139012. 0850.4740.0040.0000.0207.140474040.5292740014.7080.4760.0140.0000.06811.959810168.5957410

44、17.6750.3440.0440.0010.20721.651782.150827445.221142020. 9950.1750.1340.0040.64651.119335.2156842.319443024. 670.1100.2840.0121.386103.24711.516281330.1344028. 7020.0680.3480.0231.747125.14915.933521210.25545033. 0850.0580.3360.0381.772120.867525.875551206.61846037.8120.0490.2900.0601.666104.495538.

45、986741082.53247042. 8690.0410.1950.0911.28870.7869356.59762801.07448048. 2420.0550.0960.1390.81336.62338129.8733759.618849053.9130.0850.0320.2080.46515.9066337.1314753.683150059. 8610.1960.0050.3230.27213.503551341.6381129.851066. 0630.3820.0090.5030.15828.411664491.7311410.92252072. 4950.5010.0630.7100.07858.59179121.0531002.03153079.1330.7560.1660.8