色度研究实验论文.doc

色度学实验探究 Chromaticity Experiment of Inquiry 二营 李杜20141161013 李鹏20141161014 廖闯20141161015 指导教员 杨玉梅 摘要： 本文设计了颜色相加、相减的规律验证实验，并实践研究了复色光所用到的精确算法与粗略算法，分别求得合成色的三刺激值与色坐标，并通过实验得出了三原色的补色规律。 关键词：色度学（chromaticity)；色坐标（chromaticity coordinates)；三刺激值(tristimulus values) 正文： 1 实验内容 1.1 验证颜色相加的规律 （1） 两色相加混合 在三色合成仪的光路1和2中分别放入红、蓝滤色片,转动光路使两色光斑屏上重合,这时在上产生中间色—品红。当减小光路1中的光栏使红色亮度减少时，屏幕上色调偏向蓝色。 实验结果说明，在两色相加混合中，混合颜色的色调和饱和度不仅与混合的两色色调有关，还与它们的相对数量有关。 （2） 多色相加混合 将红、绿、蓝三个滤色片分别放入三个光路,调整三个光栏,改变三个光斑的位置,使三色圆斑部分重叠，观察颜色的相加混合。 颜色的混合结果如图所示： 红＋青＝白 红＋绿＝黄 蓝＋黄＝白 绿＋蓝＝青 绿＋品＝白 红＋蓝＝品 图1 三原色混合结果示意图 红＋绿＋蓝＝白 黄+ 青+ 品=白 由此可得，如果混合的两个颜色互为补色（红与青，蓝与黄，绿与品），混合后的颜色为白色。非补色混合相加后产生中间色，色调与两色的相对数量有关。 （3） 红、绿、蓝三基色相加混合生成任意颜色，分别用粗略算法和精确算法计算其色度坐标 光源的三刺激值为： , Y=, Z= (1) k=, 其中k称为归一化因数，为10nm。则色坐标为： (2) 由附表查出峰值波长所对应的光谱三刺激值，根据（3）式求出合成色的三刺激值。 （3） = 1 \* GB3 ①粗略算法 粗略算法的具体方法为：旋动螺母调节三个光路的位置，使屏上先合成某颜色C(C)，在混合色的中心点上分别测三路白光（去掉滤色片）的照度，再用单色仪测出三个滤色片的峰值波长，并由附表查出峰值波长 对应的光谱三刺激值及三个滤色片各自透过光的相对总功率 。再利用2式和3式进行计算。 = 2 \* GB3 ②精确算法 查出滤色片的照度Ei,另由附表查出三个滤色片的透过滤Ti(λ)（波段380～740nm,间隔10nm），相应光谱三刺激值及照明光源的相对光谱功率分布S(λ)值,由（4）式求出合成色的三刺激值： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (4) 下表为实验结果 　 滤色片 Ei(lx) Pi λi(nm) S(λ) x(λ) y(λ) z(λ) 光路1 红 354 2337.755 716 207.411 0.004 0.001 0.000 光路2 绿 291 583.715 522 72.495 0.063 0.710 0.078 光路3 蓝 352 1095.259 461 37.812 0.290 0.060 1.666 　 粗略算法 精确算法 实验结果 三刺激值 X 125815.546 三刺激值 X 136787.324　 Y 144560.792 Y 154873.456　 Z 655544.089 Z 657683.232　 色坐标 x 0.136 色坐标 x 0.144　 y 0.156 y 0.163　 z 0.708 z 0.693　 表1两种算法分别所得的三刺激值与色坐标 根据精确算法和粗略算法所得的汞灯色坐标可作出色度图如下： 　 图 SEQ 表格 \* ARABIC 2 汞灯色坐标色度图 1.2 验证三原色的补色与颜色相减 （1）验证黄、品、青滤色片所吸收的颜色 任选一光路，在放置滤色片的位置放入品,青中的两个滤色片，打开光源，使光穿过滤色片投影到屏幕上，在屏幕上得到蓝色。将等密度的黄、品、青同时放入，在屏幕上得到的是黑色。 这说明用白光减去三基色产生的补色，即利用减色 系统中的三原色黄，品，青，也可以完成对颜色的合成。 图3 补色合成示意图 （2） 将三原色滤色片之一与补色滤色片之一放入同一光路中，并试验所有组合，并对结果加以解释 品、青和红滤色片放入,结果在屏幕上均生成灰色或黑色。而将黄和绿