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摘要：当一种有色光照射到另一种有色物体表面上，人眼感知的颜色由什么决定呢?本文仅对单一有色光(绿光)照射到有色物体(黄色物体)表面时，利用三原色理论进行分析，并且在此基础上寻求实验验证。在实验验证阶段，在观测手段方面取得了突破，从而为光的三原色理论提供了又一支持。
关键词：光的三原色；颜料的三原色；反射；感知；自然光
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003—6148(2011)9IS)-0047—3
1 课题的确定
(1)课题来源：人们习惯于白色的自然光环境中的物体颜色，把在白光照射下该物体看上去的色调描述为该物体的颜色。那么，在自然光环境中呈现的黄色物体，置于绿光的环境下，它将呈现什么颜色呢，黄色、绿色、黄色和绿色混合的颜色或是其它颜色?
(2)观测手段的确定：在现阶段，要求在不定量到测定色光的波长及其强度的情况，仅限于肉眼观测得出结论。
(3)为研究方便，需要确定有色光和有色物体的颜色。首先需要把光的三原色与颜料的三原色需要区别开来。
颜料的三原色一般出现在调色领域以及印刷领域中，而光的三原色则活跃在摄影等领域。颜料的三原色中，青色是指一般所说的天蓝色，品红是指一般所说的洋红，玫瑰红。在早期的印刷厂里一般工人将青称为蓝，将品红称为红。这就造成了印刷三色通常被称为：红、黄、蓝三色。见图1。而这与光的三原色红、绿、蓝(见图2)造成了混淆。
因此，有必要明确一个问题：颜料的三原色红、黄、蓝严格说应该分别为品红、黄、青。
比较两个系列的三原色，不难发现，光的三原色和颜料的三原色没有重复的颜色。
为使问题简化便于研究，将有色光锁定为绿光，将有色物体锁定为黄色物体，即将绿光照射黄色物体上。其中，有色光采用绿光的原因，是因为绿光为光的三原色之一；有色物体采用黄色物体的原因，是因为黄色为颜料的三原色之一。
2 理论分析
(1)光的三原色理论认为，在暗室中将等量的红光和绿光相加产生黄光，等量的绿光和黄光相加产生青光，等量的红光和黄光相加产生品红光，等量的红光、绿光、蓝光三色相加即产生白光。如图2所示。
由此可知，当等量的红光和绿光进入人的眼睛时，人的眼睛感知为黄色光；当等量的红光和黄光进入人的眼睛时，人眼感知为品红色光；当等量的绿光和蓝光进入人眼时，人眼感知为青色光；当等量的红光、绿光和蓝光同时进入人眼，人眼感知为白色光。
人们感知该物体存在的原因是，照射到该物体的光线被该物体反射，反射后的光线进入了人的眼睛。
如果将黄色物体置于暗室中，没有光线照射到该物体上，没有能够被该物体反射的光线，谈不上有光线进入人眼，人们就无法从视觉上感知该物体的存在，也就无法感知该物体的颜色。
(2)白色光照射到黄色物体表面的理论分析。
将黄色物体置于白色光的环境内，人们感知该物体为黄色的原因如下。光的三原色理论认为，白色光是由等量的红光、绿光和、蓝光相加而成。由图1可知，等量的红光和绿光相加产生黄色。人们感知到的黄色是等量的绿光和红光相加进入了人眼睛，即该物体能反射等量的绿光和红光，而红光被该物体吸收了(见图3)。可见，在白光下呈现黄色的物体，其呈现黄色的原因是该物体具有同时反射等量绿光和红光的本领。即物体反射的光的颜色决定了该物体的颜色。
(3)绿色光照射到黄色物体表面的理论分析。
人们感知该物体的颜色还是决定于该物体所反射的光的颜色，即该物体反射的光的颜色，决定了人眼接收的光的颜色，人感知颜色为人眼接收的光的颜色。
由图1可知，自光环境中呈现黄色的物体具有反射等量红光和绿光的本领。在只有绿光的环境下，该物体则反射了绿光。由于没有红光照射到该物体上，该物体尽管具有反射红光的本领，但是没有红光可以用来被该物体反射。结果是，该物体只反射照射到它表面的绿光，被它反射的绿光进入人的眼睛，人感知该物体呈现的颜色为绿色。
3 实验验证
(1)实验设计
在暗室的环境中，将绿色光照射到白屏上，在绿色光源和白屏之间放一黄色物体，用眼睛感知绿色光经黄色物体反射后进人人眼的光的颜色。原理见图4。
需要说明的是，实验条件选择在暗室中进行，是为了确保排除来自太阳光以及周围的干扰光线。
(2)实验条件的创设及改进：
①黄色物体的确定：确定依据：理论上要求该物体能同时反射红光和绿光，即在白色自然光的环境下，不偏向于品红色，也不偏向于青色。
确定黄色物体的过程：
a.日常生活中的黄色物体，不易界定颜色，此方案不可取；
b.彩笔中的黄色彩笔(见图5)。偏向于黄色的彩笔颜色相对接近，肉眼无法辨别哪个颜色满足要求，当色光照射时，使反射的颜色种类更多，从而使问题更加复杂。此方案不可取。
c.打印机直接打印到白纸上得颜料的三原色图(如图1)，得到的黄色颜料可靠性强。此方案可取。
②绿光的确定
确定依据：取该光与等量的其它两种原色光红光和蓝光分别相加，观察相加后的颜色分别为黄色和青色；取该光与等量的红光和蓝光同时相加，相加后的颜色肉眼观察为白色。即可认为该光为理想的绿光。
绿光的具体来源：来自于实验室的光的合成演示仪，见图6。
(3)人眼感知的颜色的界定方法及改进办法。
①按照设计方案进行，实际过程中遇到了一些困难。
a.遇到的困难：先将绿光照射到白屏上，然后将黄色物体放置在绿色光和白屏之间，眼睛观察“黄色物体”，这时人眼感知的颜色与直接照射到白屏上的颜色之间的关系无法确定。
6.分析其原因，人眼起初从白屏上看到的绿光，是由于反射到人眼的绿色光，该光与“黄色物体”反射的光之间进行比较，没有可比性。一则，人眼有视觉暂留的效应，由于白屏和“黄色物体”在空间上有距离，使得观察对象进行转换时的观察难度加大，不利于观察。二则，由于人眼对黄光和绿光的敏感程度相差不多，在白光下观察到的黄色物体的黄色与绿光照射”黄色物体”反射的绿色之间差别不大，使观察难度加大。
②改进实验方法。
a.改进目标：为克服以上困难，排除空间上的障碍，能够同时观察到照射到白屏上的绿光和照射到“黄色物体”反射的光。
b.具体改进措施：将原来的打印到白纸上的颜料的三原色图(见图1)改为光的三原色图(见图7)。从而得到了在一个平面内的符合要求的白色物体和黄色物体。
取图7中的白色方框内的红、绿两色重叠的黄色部分和红、绿、蓝三色重叠的白色部分。
③改进后的现象及效果。
用绿光照射载有图8图案的纸张，发现白色与黄色的区域反射相同的颜色，而且白色和黄色之间的界线完全消失。当把该物置于自然光中，白色和黄色区域仍然清晰，容易区分。
④实验结论：当绿光照射到白色物体和黄色物体上时，由于二者之间的界线已经消失，说明白色物体和黄色物体反射的光的颜色是一样的，反射的光的颜色为绿光。即绿光照射到黄色物体上时，呈现的颜色为绿色。
至此，从理论和实验两个方面分别得到，绿光照射到黄色物体上，人眼感知为绿色。
(栏目编辑 陈洁)
关键词：光的三原色；颜料的三原色；反射；感知；自然光
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003—6148(2011)9IS)-0047—3
1 课题的确定
(1)课题来源：人们习惯于白色的自然光环境中的物体颜色，把在白光照射下该物体看上去的色调描述为该物体的颜色。那么，在自然光环境中呈现的黄色物体，置于绿光的环境下，它将呈现什么颜色呢，黄色、绿色、黄色和绿色混合的颜色或是其它颜色?
(2)观测手段的确定：在现阶段，要求在不定量到测定色光的波长及其强度的情况，仅限于肉眼观测得出结论。
(3)为研究方便，需要确定有色光和有色物体的颜色。首先需要把光的三原色与颜料的三原色需要区别开来。
颜料的三原色一般出现在调色领域以及印刷领域中，而光的三原色则活跃在摄影等领域。颜料的三原色中，青色是指一般所说的天蓝色，品红是指一般所说的洋红，玫瑰红。在早期的印刷厂里一般工人将青称为蓝，将品红称为红。这就造成了印刷三色通常被称为：红、黄、蓝三色。见图1。而这与光的三原色红、绿、蓝(见图2)造成了混淆。
因此，有必要明确一个问题：颜料的三原色红、黄、蓝严格说应该分别为品红、黄、青。
比较两个系列的三原色，不难发现，光的三原色和颜料的三原色没有重复的颜色。
为使问题简化便于研究，将有色光锁定为绿光，将有色物体锁定为黄色物体，即将绿光照射黄色物体上。其中，有色光采用绿光的原因，是因为绿光为光的三原色之一；有色物体采用黄色物体的原因，是因为黄色为颜料的三原色之一。
2 理论分析
(1)光的三原色理论认为，在暗室中将等量的红光和绿光相加产生黄光，等量的绿光和黄光相加产生青光，等量的红光和黄光相加产生品红光，等量的红光、绿光、蓝光三色相加即产生白光。如图2所示。
由此可知，当等量的红光和绿光进入人的眼睛时，人的眼睛感知为黄色光；当等量的红光和黄光进入人的眼睛时，人眼感知为品红色光；当等量的绿光和蓝光进入人眼时，人眼感知为青色光；当等量的红光、绿光和蓝光同时进入人眼，人眼感知为白色光。
人们感知该物体存在的原因是，照射到该物体的光线被该物体反射，反射后的光线进入了人的眼睛。
如果将黄色物体置于暗室中，没有光线照射到该物体上，没有能够被该物体反射的光线，谈不上有光线进入人眼，人们就无法从视觉上感知该物体的存在，也就无法感知该物体的颜色。
(2)白色光照射到黄色物体表面的理论分析。
将黄色物体置于白色光的环境内，人们感知该物体为黄色的原因如下。光的三原色理论认为，白色光是由等量的红光、绿光和、蓝光相加而成。由图1可知，等量的红光和绿光相加产生黄色。人们感知到的黄色是等量的绿光和红光相加进入了人眼睛，即该物体能反射等量的绿光和红光，而红光被该物体吸收了(见图3)。可见，在白光下呈现黄色的物体，其呈现黄色的原因是该物体具有同时反射等量绿光和红光的本领。即物体反射的光的颜色决定了该物体的颜色。
(3)绿色光照射到黄色物体表面的理论分析。
人们感知该物体的颜色还是决定于该物体所反射的光的颜色，即该物体反射的光的颜色，决定了人眼接收的光的颜色，人感知颜色为人眼接收的光的颜色。
由图1可知，自光环境中呈现黄色的物体具有反射等量红光和绿光的本领。在只有绿光的环境下，该物体则反射了绿光。由于没有红光照射到该物体上，该物体尽管具有反射红光的本领，但是没有红光可以用来被该物体反射。结果是，该物体只反射照射到它表面的绿光，被它反射的绿光进入人的眼睛，人感知该物体呈现的颜色为绿色。
3 实验验证
(1)实验设计
在暗室的环境中，将绿色光照射到白屏上，在绿色光源和白屏之间放一黄色物体，用眼睛感知绿色光经黄色物体反射后进人人眼的光的颜色。原理见图4。
需要说明的是，实验条件选择在暗室中进行，是为了确保排除来自太阳光以及周围的干扰光线。
(2)实验条件的创设及改进：
①黄色物体的确定：确定依据：理论上要求该物体能同时反射红光和绿光，即在白色自然光的环境下，不偏向于品红色，也不偏向于青色。
确定黄色物体的过程：
a.日常生活中的黄色物体，不易界定颜色，此方案不可取；
b.彩笔中的黄色彩笔(见图5)。偏向于黄色的彩笔颜色相对接近，肉眼无法辨别哪个颜色满足要求，当色光照射时，使反射的颜色种类更多，从而使问题更加复杂。此方案不可取。
c.打印机直接打印到白纸上得颜料的三原色图(如图1)，得到的黄色颜料可靠性强。此方案可取。
②绿光的确定
确定依据：取该光与等量的其它两种原色光红光和蓝光分别相加，观察相加后的颜色分别为黄色和青色；取该光与等量的红光和蓝光同时相加，相加后的颜色肉眼观察为白色。即可认为该光为理想的绿光。
绿光的具体来源：来自于实验室的光的合成演示仪，见图6。
(3)人眼感知的颜色的界定方法及改进办法。
①按照设计方案进行，实际过程中遇到了一些困难。
a.遇到的困难：先将绿光照射到白屏上，然后将黄色物体放置在绿色光和白屏之间，眼睛观察“黄色物体”，这时人眼感知的颜色与直接照射到白屏上的颜色之间的关系无法确定。
6.分析其原因，人眼起初从白屏上看到的绿光，是由于反射到人眼的绿色光，该光与“黄色物体”反射的光之间进行比较，没有可比性。一则，人眼有视觉暂留的效应，由于白屏和“黄色物体”在空间上有距离，使得观察对象进行转换时的观察难度加大，不利于观察。二则，由于人眼对黄光和绿光的敏感程度相差不多，在白光下观察到的黄色物体的黄色与绿光照射”黄色物体”反射的绿色之间差别不大，使观察难度加大。
②改进实验方法。
a.改进目标：为克服以上困难，排除空间上的障碍，能够同时观察到照射到白屏上的绿光和照射到“黄色物体”反射的光。
b.具体改进措施：将原来的打印到白纸上的颜料的三原色图(见图1)改为光的三原色图(见图7)。从而得到了在一个平面内的符合要求的白色物体和黄色物体。
取图7中的白色方框内的红、绿两色重叠的黄色部分和红、绿、蓝三色重叠的白色部分。
③改进后的现象及效果。
用绿光照射载有图8图案的纸张，发现白色与黄色的区域反射相同的颜色，而且白色和黄色之间的界线完全消失。当把该物置于自然光中，白色和黄色区域仍然清晰，容易区分。
④实验结论：当绿光照射到白色物体和黄色物体上时，由于二者之间的界线已经消失，说明白色物体和黄色物体反射的光的颜色是一样的，反射的光的颜色为绿光。即绿光照射到黄色物体上时，呈现的颜色为绿色。
至此，从理论和实验两个方面分别得到，绿光照射到黄色物体上，人眼感知为绿色。
(栏目编辑 陈洁)