7.3 色光混合与格拉斯曼定律

1.色光混合

上图所示为一种色光混合的实验装置。光源 S1， S2和S3发出的光分别经过滤色片F1，F2， F3和透镜 L1、L2和L3形成三种颜色的平行光，投射到屏幕 S 的同一位置，通过小孔光阑 P 可以观察到所形成光斑中央部分。当分别单独点燃光源 S1，S2和 S3 时，则可看到三种不同的颜色A ， B ， C 。这是三种色光分别单独作用于人眼形成剌激而产生的颜色感觉。

同时点燃光源 S1和S2，从小孔看到的颜色既非颜色A也非颜色 B，而是介于二者之间的颜色。
改变各色光的强度，混合颜色将发生变化。改变颜色的组合，如 A和 B、 A和 C、 B和 C，以及A、B、C的各种组合，从小孔看到光斑的颜色各不相同。

上述实验表明，不同色品可以相互混合，混合色光与原色光的颜色不同。混合色光在人眼视网膜上形成的刺激等于各色光单独作用形成的剌激之和。故色光的混合是加混色。

2.格拉斯曼定律

大量的色光混合实验揭示了加混色的规律，即格拉斯曼定律，其可以归纳为
(1) 人眼仅能分辨颜色在三个方面不同：色调、明度及饱和度。
(2) 两种色光剌激的混合，其中一种剌激连续变化，另一种保持不变，混合的颜色也是连续变化的。
(3) 在颜色混合中，相同的颜色(色调、明度、饱和度相同)产生相同的效果，而与其光谱组成无关。

3. 颜色的运算定律

3.1 色光混合符合加法定理

两相同的颜色剌激分别加到另外两个相同的颜色剌激上，所产生的两个混合色相同，即

颜色剌激 a = 颜色剌激 b ，颜色剌激 c = 颜色剌激 d 颜色剌激 a=颜色剌激b，颜色剌激 c=颜色剌激 d 颜色剌激a=颜色剌激b，颜色剌激c=颜色剌激d
则有： a + c ≡ b + d 则有： a+c\equiv b+d 则有：a+c≡b+d
即表明色光混合符合加法定理。

3.2 色光混合符合减法定理

两相同的颜色剌激分别减去另外两个相同的颜色剌激上，所产生的两个混合色相同，即

颜色剌激 a = 颜色剌激 b ，颜色剌激 c = 颜色剌激 d 颜色剌激 a=颜色剌激b，颜色剌激 c=颜色剌激 d 颜色剌激a=颜色剌激b，颜色剌激c=颜色剌激d
则有： a − c ≡ b − d 则有： a-c\equiv b-d 则有：a−c≡b−d
即表明色光混合符合减法定理。

3.3 色光混合符合乘法定理

如果 1 单位的某种颜色剌激和 1 单位的另一种颜色剌激有相同的颜色，当这两种颜色剌激的单位
数不为 1，而为任意值，则只要数值相同，其颜色仍相同。即相同颜色的辐射通量改变相同倍数，其颜色仍保持相同。这表示颜色混合也符合乘法定理。

上述规律是通过色光混合得出的结果，只适用于加混色，而不适用于颜料混合。

7.4 颜色的匹配

用颜色混合的方法把两种颜色调节到视觉上相同的过程叫做颜色的匹配。所谓颜色的匹配是两种颜色在视觉上看不出差别。

1.颜色匹配实验

上图为颜色匹配实验，光源 S1、S2和 S3分别通过滤色片 FR (红)， FG (绿)和 FB (蓝)以及准直透镜 L1 ， L2 和 L3形成三色的准直光束投射到以黑屏BS分隔的白屏WS上部。光源 S4 经滤色片 FC和准直镜 L4使平行光束投射到白屏 WS下部。通过小孔光阑 P可以同时看到由黑屏 BS 分隔开的上、下两部分视场。

调节R，G，B三种色光的强度，使通过小孔光阑观察到的上、下两部分视场的颜色完全一样，便实现了用R，G，B光对色光 C 的匹配。实验结果证明，红®，绿(G)，蓝(B)三种色光可以对任何颜色实现匹配。

进一步实验证明，能够用来匹配所有各种颜色的三种颜色不仅限于红、绿、蓝一组。只要三种颜色中的每一种颜色不能用其他两种颜色混合产生出来，就可以用来匹配出所有的颜色。这样的三种颜色称为"三原色"。在颜色匹配实验中，还可以用另一光源 S5。通过滤色片 FM在观察孔周围加上不同照度的白光或彩色背景。实验证明，观察孔周围的背景上的照度和彩色的改变，并不影响对颜色的匹配。

2. 颜色方程

颜色匹配可以用数学方程来描述，即：
R ( R ) + G ( G ) + B ( B ) ≡ C R(R)+G(G) +B(B)\equiv C R(R)+G(G)+B(B)≡C

式中，R （R)， G(G) , B(B)分别表示红光R、绿光R、蓝先B的量为 R， G， B; 符号"≡"表示匹配，
即颜色完全相同。

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