发起个讨论——可见光波长范围的界定问题

主题：发起个讨论——可见光波长范围的界定问题

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pipedream

陈年泡菜

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2002-11-25 11:24

昨天看了一个帖子，关于摄影中的藿香蓟效应
http://www.xitek.com/forum/showthread.php?threadid=123979

说的就是现有的感光染料的色响应曲线与人眼的不一致所导致的问题。由此，我想到了大家一直认同的可见光波长范围的定义：400nm－760nm。我认为，实际上这个范围不够。

图是我测的一块石英玻璃和一块K9光学玻璃的透过率谱，长波端我只测到了600nm。请注意短波端：一直到400纳米，两者的透过率基本无差别；两者开始出现差别的波长是392nm。也就是说，在“可见区”，两者的透过相同——但是，当时在场的任何一个人都能看出两者的区别。没有对比的时候。两个都是无色透明的，但是放在一起对比，k9略带黄颜色。为什么？一个解释是人眼对于400nm以下的光是有响应的，这个响应一定延伸到了K9玻璃和石英玻璃的透过率谱线出现差别之后，也就是比392nm还要短的区域。这个现象其实我很早就有感觉，我常用各种滤光片，其中就有把可见光全部滤掉而透过紫外光的。拿着这样的阿滤光片对着日光灯看，不是全黑，而是能看到日光灯的轮廓，紫色的。我以前一直把这个现象归因于滤光片不能完全滤掉可见光，看来现在得重新认识了。可惜我手上的干涉透过滤光片最短只能到400,要是有更短的就可以验证了。

说完短波再说说长波。我做实验要用到800nm的激光，什么颜色？红的，很淡，但不是看不见。说明人眼对800纳米的光也是看得见的。只是这个光不能用数码相机照，照出来就是白晃晃一个大亮点——正在CCD的最强响应区，滤色片也没法完全滤掉。

综上所述，人眼的可见范围应扩大到390-800nm。

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oldyang8978

受限泡菜

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2002-11-27 16:53

我也晕了。

眼的分辨率是2个细胞的切面宽度。

可见光的范围是由人眼的色素决定的，在生理学上有专门的讨论。要在光线下有电化学反应才行。

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第 32 帖

oldyang8978

受限泡菜

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帖子: 443

2002-11-27 16:45

人眼对光波长的响应是突然截止的.

因为人眼睛视网膜的细胞的大小是基本规定的。波长下限应该是2个细胞的宽度（切面宽度）。

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第 31 帖

oldyang8978

受限泡菜

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主题: 42

帖子: 443

2002-11-27 16:41

上大学是学的专业，记得当时的数据是苏联的，是在2000多人的调查基础上来的。
用的是2M X 2M X 2M（H）的棱镜得到的光谱。
我们上实验课用的是滤镜，是ZEISS的。
就那样的镜子，老师还说比不上棱镜的效果，光谱不纯。

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第 30 帖

lymex

陈年泡菜

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2002-11-27 15:03

同意老顽童和yw-yves的意见，人眼对光波长的响应不是突然截止的，没有所谓界限感念，
只有截止到多少分之一以下的问题。另外，发光器件或者率镜等也都不是理想的。例如，
半导体红外激光管，说是发射波长890nm，但实际上也发出800nm的光，只不过强度小。

上一张人眼光波响应图，红色是明视觉曲线，黑色是暗视觉曲线，注意纵坐标是对数的。

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第 29 帖

ccdinformation

受限泡菜

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2002-11-27 11:24

可不可以这么理解：
可见光的波长范围，对于物理学研究来说，是一个常数，物理学家是不加思索直接引用的。
但是这个数据本身就是一个实验结果，是搞什么视觉神经，视觉心理学的其他什么学家做实验得出的结论，本身就是通过大规模的实验统计出的结果，所以有一定的误差和争议是正常的。

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第 28 帖

pipedream

陈年泡菜

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2002-11-27 10:42

我一直认为可见光范围大家规定的是400-760,发这个帖子之前我还道网上查了查，看到一个网页说400-760.要是有另外的说法说是380-780就没问题了。但是要是这样，我就可以更加确定的说：K9光学玻璃不是纯正的白色。在380一端他的透过率与石英的相比低约1%，比自己在390以上区域的平均值也低约1%

刚才仔细想了想，我对长波端的看法确实有误。1,我用的钛宝石激光器不是单色性很好的那种连续激光器，而是脉冲激光器。虽然不是像氩离子那样有两条线，但是它本身的一条线就是有很宽的分布的（接近10nm），再者它还是可调谐的（从780-800)。究竟我看到的是哪个波长我并不能彻底搞清。

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第 27 帖

magicpig

资深泡菜

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2002-11-27 10:28

pipedream：
可见光一般的说法是380－780吧，我昨天翻了一下我的四本光学方面的教科书，
都是这个数值，和老顽童给的一样。

关于800nm激光器，你看到的可能不是800nm的光。激光器我接触不多，不过以前
经常用氩离子激光器做光谱标定光源，我测得的氩离子激光有两条峰值谱线：
488nm和514.5nm，而且在激光功率强的情况下，谱线宽度增加，如果采用非
相干光学系统还会出现伴随峰。你使用的激光器是否有上述情况？

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第 26 帖

ccdinformation

受限泡菜

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2002-11-27 10:08

物理学家们，俺觉得这个问题在物理的范畴里已经比较清楚了，就是有一些具有波粒二像的东西在空中飞来飞去，有的人看见这些，有的人看见那些，现在还争论不清的，是关于视觉方面的心理学问题，这里有个关于视觉的心理学的文章，讲了一些其他的东西，好像这方面还没有什么定论的说，反正俺已经被这位威廉老大侃晕了。

《人类与动物心理学论稿》
威廉·冯特著李维沈烈敏校译
第六节
一、光觉；色觉和明度觉；色彩的分解和混和
二、三种原始色彩
三、列奥那多的四种基本色彩
四、光觉理论
http://www_med8th_com/readingroom/rlydwxlxlg/d6j.htm

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第 25 帖

pipedream

陈年泡菜

泡网分: 43.858

主题: 298

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2002-11-27 09:32

宣布放弃对长波段的看法，现在该说的是：虽然一般的说可见区在长波端公认是到760nm，但是当有很强的800nm激光的时候，人眼还是能看到一点点的。

刚才做了个实际实验，开碘钨灯，聚光至单色仪，在二者之间放一个通断快门。输出波长调到800,用白纸挡着看，还是能看见光，但是我觉得已经不是800的光了，应该是500的二级衍射和杂散光的混合，看着是白色。能看出红色的只是到760多一点点。

但是在短波端我还是坚持我的看法，380纳米的输出能明显看到蓝色，再短就又是白色了（杂散光）。要是把杂散光剥离，能看到更宽的范围。这里，用什么挡着看还很关键。不能用复印纸，要是用复印纸，直到300以下都能看见——复印纸上面有荧光物质。我找了半天，用的是聚四氟乙烯片片看的。

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第 24 帖

pipedream

陈年泡菜

泡网分: 43.858

主题: 298

帖子: 11467

2002-11-27 08:54

JK_x:看灯箱透射太亮了。

yw-yves：我用的1064激光器从放大级出来每秒10个脉冲时平均功率3瓦，但是还是看不到灰尘的散射（光迹）。用纸来挡是不敢的，只好用红外观察器来看。

算了，我还是观察一下各个谱段的情况再发言吧。

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第 23 帖

JK_x

老坛泡菜

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2002-11-27 03:01

pipedream，我粗算了一下，即使在400nm以下有100%的差异，它们之间也不应有任何可能觉察得到的色差。

以光谱范围来解释这两片玻璃的色差的尝试是不会有结果的，的确人眼能够看到400nm以下的光，但人眼对此是如此的不敏感以至它对颜色的贡献权重是如此之低，在我们这个实例中它是完全可以被忽略的。

要解释你说到的色差恐怕还要另辟蹊径。你是如何观察它们的差异的？由于玻璃是透明的，我猜想是把它们放在白色的背景上，比如白纸？灯光照明，日光灯？试试看换一种背景，换一种光源，结果会如何。试试把它们直接放在灯箱上看透射光。

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第 22 帖

yw-yves

老坛泡菜

泡网分: 35.177

主题: 66

帖子: 1936

2002-11-27 00:28

通常所说的人眼对光波的响应范围(可见光)只是一个大致的数据：
1、存在个体之间的差异，这是一个统计的数据，拿一个测试不说明问题。
2、这个范围也不是理想的突然截止的曲线。对于很强的光，在此之外相当远处也能“可见”。比如，对于红外，YAG激光为1064nm，远超出了可见光范围，但是，对于这样的激光，在功率比较大的情况下，人眼仍能见到其漫反射光。注意，千万不能正对着它做试验，除非您不想要您的眼睛了。

此外，在没有测量全频谱段的情况下，实验中对颜色的比较没有说服力。从光学实验和视觉物理的角度看，这一实验还远远不够严格。

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第 21 帖

pipedream

陈年泡菜

泡网分: 43.858

主题: 298

帖子: 11467

2002-11-27 00:11

一天没有看这个帖子，我都有点回应不过来了。
首先谢谢CCDinformation，老顽童误解了我，多谢你替我辨白

正式回应之前先声明一句，关于本贴所提到的问题，到现在为止我认为我没有错误认识或是错误操作。如果哪位在哪一个问题上与我有不同看法，一个可能是我们对该问题的看法上出现误解，因为我开始说的有些语无伦次；再有一个可能就是您错了。呵呵，刚评上资深，说话有点不知天高地厚，请大家原谅

下面从头说起。诚如ccdinformation所言，我在开始的帖子里说的那两件事只是我自己的浆糊脑袋给联想在一起的，一起说了出来而已。一个问题的关键所在是老顽童老师说的：“藿香蓟效应是由于感光材料（胶片乳剂及CCD或CMOS）的光谱灵敏度与人眼感光细胞的视见函数不一致、以及找不到理想的R、G、B发光材料所致。我们没有办法完全按照人眼的感受获得色彩信息，也没有办法通过RGB材料再现大自然的所有色彩。 ”而另一个是我自己很久以来的一个感受，借这个机会将出来而已。

我为什么要说可见光范围的问题呢？这个问题本身的意义并不大，而且就像JK_x所说：“可见光波长范围实际上并没有严格的定义，所谓400nm－760nm只不过是说在此范围之外的单色光对色彩的贡献值（忘了那严格的术语）相当低以至可以忽略而已。到底低到什么程度可以忽略？并无定论。况且，如果光能量很大的话，即使贡献值很低，也可以引起人眼的足够响应。你说的800nm的激光就是一个好例子。 ” 其实说400-760是可见光的范围，本身就不是很精密的。想在自然界找能引起人眼可观响应的800纳米的光很难，细追究起来意义不大。我只是想说我们通常认为无色的东西，实际上是有颜色的。

回复高思兄的话：用800纳米的激光来证明人眼对此波长有响应确实有些牵强，因为我们用的激光实在是太强了——峰值功率在10地10次方量级。但是我第一次举的那两个透过滤曲线绝对能说明，人眼在两条线分开的地方是有响应的，因为1,石英玻璃和K9玻璃的颜色差异是在普通室内自然光下观察的，2,不是只有我一个人看得出，我们实验室每个人都能清楚地分辨出两者的差异，不论是否经过训练。而自认为久经训练的人孤立的看任何一个已经可以分辨K9和石英了，也就是说看得多，可以看出K9的颜色。
再同时回复JK_x兄：两块玻璃我确实只测到600,因为我图快，但是这样的测试我以前做过很多，无论从理论上还是实验上我都可以保证二者在长波段没有透过率的差异，都是一条直线。而且看着就是K9比石英发黄，只能是K9在紫色端多吸收，而不会是在红色端。

fotodiy ：我和※※一号的混色实验只是个比喻。

老顽童的实验有不可取之处

第一个方案“用※※镜将阳光分解为连续光谱，在黑暗的房间里让受试验者画出自己可以看见的范围”，可见区的亮光会严重的干扰人对两端暗区的光线的感受。关于第二个方案，我现在没有370左右的干涉滤光片，所以实验没法作。但是K9的那个事实使我坚信，至少我身边的这些人，对390左右的光都有足够的响应。

最后致magicpig：滤光片和日光灯的光谱不应影响实验结果
第二，我没有说大家认同的可见光范围是错误的，我只是说不够。

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第 20 帖

行者

陈年泡菜

泡网分: 53.037

主题: 95

帖子: 3587

2002-11-26 20:16

咱想界定可见光的波长及超声波的频率大概是按多数人统计数据分析得来的。
老师没有教过！

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第 19 帖

老顽童

版主

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主题: 146

帖子: 46949

2002-11-26 18:17

ccdinformation：明白了，这是“联想”啊！

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第 18 帖

magicpig

资深泡菜

泡网分: 15.761

主题: 34

帖子: 1109

2002-11-26 10:48

指正楼主几处不妥之处：首先，滤光镜尤其是民用产品，和其它产品一样，其误差带
较大，截至频率并不十分准确，比如390nm±10nm，因此试验除了因人而异外，和所用
滤光镜也有关系。其次，数码相机CCD的光谱相应范围通常在250nm－1000nm，比人眼
的响应范围要宽，不过其上也加入RBG带通滤光镜，将红外及紫外部分滤除，此滤光镜
同样也有上述问题且通常比人眼响应范围略宽，因此可以感应一部分不可见光；第三，
现有民用CCD的峰值响应在550nm处，即绿光，响应率99％以上，红光700nm出稍弱，仍
在80％左右，而蓝光最次，400nm处只有约50％，因此后期软件算法对图象的呈现起
主要作用。最后，日光灯的谱线在可见光范围并不连续分布，因此不适合做此试验，
可以用太阳光或者碘钨灯作为光源。

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第 17 帖

ccdinformation

受限泡菜

泡网分: -0.01

主题: 60

帖子: 1047

2002-11-26 10:25

打个岔，俺觉得老顽童老师和pipedream说的观点是一样的。
这是pipedream说的：
---“说的就是现有的感光染料的色响应曲线与人眼的不一致所导致的问题。由此，我想到了大家一直认同的可见光波长范围的定义：400nm－760nm。”

他说的也是两件事情，只不过老顽童认为“风马牛不相及”的事情，pipedream却“由此我想到了”，就是浆子吧？

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第 16 帖

AirforceOne

泡菜

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主题: 155

帖子: 22002

2002-11-26 09:28

呵呵，到底是做老师的可以把话说的比较清楚，俺也是这个意思，只是表述和举例有些不妥。

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第 15 帖

老顽童

版主

泡网分: 156.561

主题: 146

帖子: 46949

2002-11-26 03:47

两件事风马牛不相及。

藿香蓟效应是由于感光材料（胶片乳剂及CCD或CMOS）的光谱灵敏度与人眼感光细胞的视见函数不一致、以及找不到理想的R、G、B发光材料所致。我们没有办法完全按照人眼的感受获得色彩信息，也没有办法通过RGB材料再现大自然的所有色彩。

而可见光的范围，并没有明显的边界。楼主的实验正好说明了这一点！国际标准给出的数据只是波长从380nm到780nm人眼的刺激值。靠近紫外线与红外线边界处，人眼的灵敏度逐渐下降，并不是突然截至的！一个人对光线的感受，只能通过语言描述告诉其他人，而每个人的主观感受很难统一。并且，不同人对光线的感觉也会有个体差异。

还有，楼主的实验不能排除材料差异与个人主观因素的干扰，因而所得结论不能作为科学依据。正确的实验方法是：
实验一：用※※镜将阳光分解为连续光谱，在黑暗的房间里让受试验者画出自己可以看见的范围。
实验二：更为客观的方法是，黑暗房间里用不同波长做开断实验，让受试验者判断是否有光感。问话时光线的开断是随机的。必须事先规定每种波长判断次数及正确率为多少算是通过。

以上两者实验必须通过对大量人群的实验求平均值作为最终结果。

总之，要想在可见光与红外线、紫外线之间找到一个明显的边界是不可能的，这不能说明别人所说“可见光的范围”有什么错误！

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第 14 帖

JK_x

老坛泡菜

泡网分: 40.915

主题: 36

帖子: 2309

2002-11-26 01:39

pipedream，你的实验并不足以支持你的结论啊，600nm以上是红色，如果其中透过率有不同的话，很容易造成偏黄的。你用的紫外可见光谱仪是不是不能测600nm以上部分？如果可以的话不妨测一下，我可以帮你算算这两块玻璃的颜色差多少。

可见光波长范围实际上并没有严格的定义，所谓400nm－760nm只不过是说在此范围之外的单色光对色彩的贡献值（忘了那严格的术语）相当低以至可以忽略而已。到底低到什么程度可以忽略？并无定论。况且，如果光能量很大的话，即使贡献值很低，也可以引起人眼的足够响应。你说的800nm的激光就是一个好例子。

那个藿香蓟效应，其实毫无任何神秘可言，只是不容易三言两语讲清而已。要用可见光波长范围来解释就未免太小题大作了。Lam大侠好像是抄录的吧？其中把这种现象归结为是由于它们对光线的异常反射能力所造成的，实难苟同。这反射能力有什么“异常”之处？即使是荧光也是正常得很。

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第 13 帖

fotodiy

受限泡菜

泡网分: -0.002

主题: 7

帖子: 577

2002-11-26 00:50

这麽搞笑吗
人眼是通过光化学反应来感知光的几个分量然后混合计算产生色觉这种化学反应是有阈值的
假定是以R-G-B方式感知颜色 B感知是不可能测到紫外的又何谈紫外与黄的混合
另
这种认知方式使人能感知多种非光谱色一个训练有素的人大概可分辨上千种的非光谱色
在光谱上红端和紫端代表两个极端的波长但在色谱上它只是圆环的一部分不要混同光谱与色谱的的概念光谱是客观存在色谱是主观感受

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第 12 帖

高思

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泡网分: 8.269

主题: 43

帖子: 777

2002-11-26 00:28

To pipedream,
人眼對不同顏色的光有不同的靈敏度。
應該有一個定義﹐ 如何才算是“看見”
我認為對于人眼對光線的響應不能用激光這樣強的光﹐ 而應用強度相當于日光的光
來衡量。
還有就是相對值和絕對值的概念差異。你所提供的透光律是一個相對值的曲線﹐
而人眼對光的相應可能是絕對值﹐ 即對于一定波長的光﹐只有大於一定強度的光人
才能“看見”。
有些拗口﹐ 儘量表達清楚。

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第 11 帖

AirforceOne

泡菜

泡网分: 112.042

主题: 155

帖子: 22002

2002-11-26 00:05

深入讨论的话，恐怕超出了我的知识范围。

问题是拍照体系的色响应和人眼不可能完全相同，最多只能在某个有限边界的范围内接近。我的意思是红与蓝的混合在人眼看来是紫色，那么会不会某种紫外的光线与黄色或什么混合在人眼的感觉中也是紫色？虽然这种紫外的光线单独在人眼中感觉不到；或者某种更复杂的多种波长光线的混合呢？说到底，其实和你的假设不矛盾，我们定义的可见光范围未必是人眼能够感受到的全部范围，况且，人眼对光线的响应也并不是400nm还是1，到了399nm就是0了，而对于紫外、红外部分的响应，拍照体系未必会和人眼相同。

说到底，用某种假响应来模拟真实的过程最多在某个范围内有效，不可能做到和人眼完全相同的。

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第 10 帖

AirforceOne

泡菜

泡网分: 112.042

主题: 155

帖子: 22002

2002-11-25 23:20

抛开人眼的可见光范围不谈，我认为藿香蓟效应（假如我没有理解错）的根本原因是人眼其实是色盲。人眼固然对400nm到760nm波长（或者更宽）的光线都有反映，但其实它分不出一个400nm的单频纯色（紫色）和760nm（红色）与450nm（蓝色）（以上波长都是假设）两个不同波长光线的混合有什么区别，人眼都认为是紫色。胶片、印刷、绘画、显示器其实都是利用了人眼的这种色盲从而用简单的三原色、三基色来描绘真正丰富多彩的世界。但是事实上并不是760nm与450nm两个波长的光线混合起来会真的得到400nm紫色光线，不过是人眼认为与400nm一样都是紫色而已。
因此，藿香蓟的花到底是什么颜色（什么样的光谱），我不知道，我只知道人眼看上去是紫色的。
于是问题就来了，胶片上的三个感光层的响应是根据大多数人眼在通常可见光范围内的一般响应而设计的，但在藿香蓟或某一特定反射光下的响应会和几十亿孤立的每个人的眼球响应都始终一样吗？肯定不会，因而我相信胶片是永远不可能完全忠实地反映自然界的所有真实色彩的，其实它也从来就没有这么做过（它始终在作假以欺骗我们色盲的眼睛）。

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第 8 帖

高思

泡菜

泡网分: 8.269

主题: 43

帖子: 777

2002-11-25 23:08

pipedream: what kind of instrument did you use? What's the light purity range it is (delta lamda)?
according to my experience, in order to get significant response, light intensity must be strong enough, thus, a broader range of light was used. light range of 20nm and 1 nm will give you different response.

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第 7 帖

等待

老坛泡菜

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主题: 138

帖子: 3503

2002-11-25 22:23

我觉得对于具体的范围值，过多的争论没有意义。
这个问题不太好说，每个人的感觉范围都不完全一样。也许楼主的眼力天生特别好，或者后天经过练习，比常人敏锐。----好象哪本生理学书上说染料/纺织工人所能辨识的颜色比常人多几十倍，这是后天训练的结果；又如鹰眼可以看到紫外线部分，这是先天的差异。
再举一个例子，原先认为人耳的听闻范围是20Hz-20KHz，实际上小孩成人老人的听闻范围都不同，一般人都不能达到两个极端。所以CD的采样频率是44.1KHz，但新的DVD Audio标准的采样频率是96KHz，据说听感与CD就不同，原因是人耳虽不能分辨如此高的频率，但是也会有一定的生理反映云云。

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第 6 帖

whj

资深泡菜

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2002-11-25 22:11

手边的书上写得是360-800nm。

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cjk26

泡菜

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2002-11-25 21:29

人眼能感受波长在390～760nm(毫微米）之间的自然光。

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