利用分光测色仪来看光和颜色的组成

我们知道肉眼可能可以感觉到色彩的千变万化但是不能真正分辨出这些变得的由来，更不可能通过肉眼来分析光和颜色的组成，所以分光测色仪的研发填补这一缺陷，这种仪器可以完美正确的分析出颜色变幻和组成。

一物体把来自光源的光吸收掉一部分，并反射出其余的光。这部分反射光进入人眼，由此而产生的对视网膜的刺激由脑辨认为物体的颜色。每个物体以不等的量吸收和反射光谱不同区段的光，这种吸收比和反射比上的差别就使不同的物体有了不同的颜色。

 

如果我们测量一个苹果，我们得到如图1a所示的光谱曲线图。在曲线图上我们可以看到在红色波长区内反射比（反射光的量）高，但是在其他波长区反射比（反射光的量）低。图1b表示苹果反射橙色和红色波长区的光，同时吸收绿、蓝、靛蓝、紫色波长区的光。因此，用分光测色仪进行测量，并把结果显示在光谱曲线上，我们就能看到苹果颜色的性质。

分光测色仪的每一个复合式敏感器在可见光波长范围内严格规定的波长区内测量光。由于这一点，分光测色仪可以测量人眼主要不到的色素之间的差别。

图1a：苹果额光谱反射比曲线图

  

图1b：

    

如果我们测量一个柠檬，我们可以得到如图2a所以的光谱曲线图。在该图上我们可以看到，在红色和黄色波长区内反射比（反射光的量）高，但是在靛蓝和紫色波长区内反射比（反射光的量）低。图2b表示柠檬反射绿、黄河红色波长区的光，同时吸收靛蓝和紫色波长区的光。这就是柠檬颜色的性质。如此高的准确性，人眼或甚至一些精度不高的色差仪是无法达到的，而只有分光测色仪才能做到。

图2a：柠檬的光谱反射比曲线图

图2b

三刺激法和分光光谱分析法的区别

我们讨论了色谱的颜色（红、橙、黄、绿......）。对这些颜色中的红、绿、蓝色通常被看作光的三原色。这是因为人眼就有三种视网膜锥状细胞（色敏感器），它们对这些三原色很敏感从而使我们看颜色。图3表示根据CIE 1931标准观察者定义画出的，与人眼相符的光谱灵敏度曲线，这些别成为配色函数，x（λ）在红波长区具有高灵敏度；y(λ)在蓝波长区有高灵敏度。我们所看到的颜色，是我们从某物体所收到的光线中x（λ）、y（λ）和z（λ）不同成分（色刺激）的合成物。

图3：与人眼相符的光谱灵敏度曲线（CIE 1931标准观察者配色函数） 

  

在图4b中所示，三刺激法利用三个经过过滤的敏感器使具有与人眼相同的x（λ）、y（λ）、z（λ）灵敏度来测量物体的反射光，从而直接测量三次激值X、Y和Z。另外图中，分光光谱分析法利用复合敏感器来测量物体反射比。于是分光测色仪的微计算机根据光谱反射比数据通过积分来计算三次激值。对例中所用的苹果，三次激值为X=21.21，Y=13.37，Z=9.32，这些三次激值于是可用来计算其他色空间如Yxy或L*a*b*中的值。

图4 人眼与仪器测量法

图5表示三次激值X，Y和Z是如何确定的。由试样（苹果）反射出来的具有光谱分布特性A的光，射到就有光谱灵敏度特性为B的敏感器上，敏感器的过滤器就输出三次激值（X，Y和Z）C。因此C=A×B 。在为C的三个波长区中的结果表示为C-1；x（λ），C-2：y（λ）和C-3：z（λ）。三次激值等于三个曲线图中的阴影区的积分。

 图5 ：在颜色测量中三次激值的确定