1.一般物体颜色的本质

自然界中各种物体颜色的本质，是物体对不同波长的可见光选择性吸收的结果。人眼所见的颜色是被吸收颜色的补色。

图2-7　白光被三角棱分光镜分解成7种单色光又聚合成白光的过程示意简图

光具有一定的能量，不同单色光的波长不同，不同波长的光子能量也不同。白光通过物体时，物体会对白光中某种或某几种单色光产生选择性吸收，实质是对不同能量可见光光子的吸收，选择性吸收后，其他能量的光波通过物体的透射或反射，到达人的眼睛，我们就看到了该物体的颜色。所以，这部分未被吸收光子的能量，决定了该物体的颜色。

图2-8　牛顿的圆盘彩轮示意图

事实上，物体对不同能量波长的吸收，不可能刚好是某种单色光的全部能量（也可能只吸收掉了该种单色光的一部分能量），因此，反射或透射出来的色光也不一定是单色光。大部分情况是多种颜色的混合能量被物体吸收，反射或透射出来的也是多种能量混合的光子。因此，大部分物体的颜色并不是鲜艳的单色光，而是不太鲜艳的混合光。在这种情况下，该物体的主色相由被反射或透射光子能量占比最大的单色光决定（如黄绿色橄榄石）。如果被反射或透射的光子在混合光中所占的比重差不多，没有能量比重特别突出的光子，那么，这个物体看起来可能就是白色的。

2.珠宝玉石颜色的本质

与一般物体颜色的本质一样，珠宝玉石的颜色也是由于对不同波长可见光光子选择性吸收的结果。例如：当来自外界的光源（如白光）照射红宝石时，红宝石中所含铬离子的电子吸收全部紫色和绿色的光子以及大多数蓝色光子的能量，以红色为主色相的补色被透射，珠宝玉石呈现出红色。此外，那些吸收了能量、从基态跃迁到激发态的电子，最终还要返回到基态能级，但不是全体同时返回，其中一部分会通过发射红色光子把能量释放出来，也就是产生红色萤光（进一步增加了红宝石的色彩），还有一部分以红外热辐射的形式释放。当这些红色光子穿过红宝石晶体而进入人眼时，人们就会感觉到这颗珠宝玉石是红色的（图2-9）。同理，祖母绿宝石是吸收了白光中的橙黄光和蓝紫光能量，残余的能量组合成了祖母绿的颜色（图2-10，详细解释请看下一章节的“晶体场理论”）。事实上，所有带颜色的物体，它们的颜色都来源于被选择性吸收后的补色。

图2-9　红宝石的UV吸收光谱

（张蓓莉，2006）

3.光源的种类和性质对颜色的影响

人的眼睛所观察到的物体颜色，与照明的光源有密切关系，物体的颜色常会随着光源的改变而改变。日常生活中这样的例子很多，我们去百货大楼购买衣料或布匹时，所见的是在日光灯下的颜色，走出百货大楼，在太阳光下所见的颜色就会有差别，这就是因为不同的光源会对物体的颜色产生影响。

图2-10　祖母绿宝石的UV吸收光谱

（张蓓莉，2006）

同理，在不同光源下观察珠宝玉石，其颜色也会有差别。因此，在观察珠宝玉石的颜色时，光源是必须考虑的因素。通常颜色以室外日光下所见到的为准，这种日光或白昼光通称为白光，一般被认为是不带任何色相的无色光。但是，理论上真正的白光或无色光，应当是在可见光范围内，每一波段都是具有相同辐射能的连续光谱组合，也应当是“等能光”（equal-energy light）。等能光的能量分布曲线应为一水平线。事实上，日光或白昼光并非完全无色或白色，在不同纬度、天气，甚至一天内不同的时间点，光线的颜色都会有变化：早晨的日光略带红色；中午则以白和蓝光为主；下午3点以后，光中的黄色色相明显增多；傍晚时，橙红色色相大量增加。因此，为了看准珠宝玉石的颜色，珠宝玉石交易应当在特定的时间段里进行。例如，斯里兰卡宝石城中的宝石店铺多年以来的营业时间都是上午10点至中午12点，其他时间一般紧闭店门。

太阳光对地球的照射，以赤道为分界线，南北两半球的光线方向不一致。在南半球，钻石商人喜欢使用正北方向的光，这种光很少受太阳位置的影响，可以在对比中较准确地确定钻石颜色的等级。当然，北半球的情况应当与此相反才对。(www.daowen.com)

可见日光或白昼光是人们确定珠宝玉石颜色的标准光源。在实际生活和工作中，有时不能采用日光或白昼光照明，如在夜间、镜下观察时，需要采用人工光源代替。国际照明委员会（CIF）在1931年规定了3种灯光作为颜色测量工作的标准光源：SA、SB、SC。SA代表充气钨丝灯的平均人工照明，应用时调节色温至2845K^[3]；SB代表平均的日光，相当于中午的白光，色温为4900K，是在SA的光路中附加一种溶液滤光器而成；SC代表平均白昼光，色温为6700K，是在SA的光路中附加另一种溶液滤光器而成。

自1931年以来，这3种光源被广泛用作颜色测量的标准光源，在珠宝玉石学研究中，最常用的是SA和SB光源，有时也用SC光源。由于在光路中附加溶液滤光器有困难，一般常用30W的钨丝白炽灯加日光滤光玻璃（蓝玻璃）的光线代替。据研究，这种光源与SC光源极为相似，一般可以作为SC光源应用。现代的宝石显微镜大多配有高功率钨丝灯和卤钨灯，色温2400～3400K，外加适当蓝玻璃后也可作为SC光源应用。近年来，高压氙灯也在镜下观察珠宝玉石中得到了应用。

4.人眼对不同波长的感光效应和感色效应

1）人眼对不同波长的感光效应

如前所述，光是一种电磁波，具有辐射能，这种电磁波包括γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等。人的眼睛只能分辨可见光部分，这部分电磁波能刺激人眼视网膜的光化学物质，并得到视觉反应，如果加强光源的发光能量，并改善观察条件，那么，人眼的感光范围可以扩大到350～780nm。

人眼对不同波长的光波具有不同的敏感度。不同波长的光波即使光的能量相等，视觉上产生的明亮程度也不相同。用三角棱分光镜将日光分解为七色光后，可发现黄色—绿色波段最为明亮，往两边逐渐变暗，两端的红色和紫色甚至看不清，说明人眼对黄色、绿色具有最大的敏感度。

实验表明，人眼在白天时对于波长555nm的绿光最敏感，而黄昏时对波长为507nm、接近于绿蓝色色相的光最敏感。这就是平常在黄昏、静夜时，特别是在月光下，景物时常带有静穆蓝色相的原因。

2）人眼的感色效应

颜色和光的波长密切相关，光的波长是连续的，故颜色的变化也是渐进的，每种波长对应一种颜色。

人眼对相同的波长有相同的色感，波长不同则色感不同。人眼的辨色能力很强，正常人的眼睛可以分辨150多种色相。

光波与颜色有单一的对应关系，即一定的光波波长对应单一的颜色；反过来，颜色与光波不是单一的对应关系，即同一种颜色可以由两种及两种以上的不同波长叠加而成。例如，波长580nm的单色光必为黄色，而一束黄色的光可按一定比例由波长为650nm的红光与波长为540nm的绿光混合而成，而人眼并不能分辨出单色光的黄光与混合光的黄光。这一特点，人们可以用少数几种颜色混合出多种多样、丰富多彩的颜色。经大量实验证明：大多数颜色可以由基本独立的3种颜色混合而成。这3种颜色是红色（R）、绿色（G）和蓝色（B），称为三原色或三基色。利用三原色按不同比例合成出无数种颜色的原理，称为三原色原理，这也是彩色电视机中选用红、绿、蓝三原色进行配色和增减来制造出各种颜色的原理。