顏色是可見光對(duì)我們視覺神經(jīng)刺激的反映。即一定波長(zhǎng)的可見光，產(chǎn)生一定的顏色反映，顏色只是人的一種視覺感覺。

　　產(chǎn)生或發(fā)射可見光有多種多樣的起源，因此顏色的起因也就有多種多樣。Nassau將顏色的起因大致分為以下五種類型：

　�。�1）電子的振動(dòng)和簡(jiǎn)單激發(fā)：例如火焰、閃電、極光以及碘等的顏色效應(yīng)，其中部分屬高溫等離子體發(fā)射；

　　（2）電子配位場(chǎng)效應(yīng)的躍遷：紅寶石、祖母綠、綠松石以及各種金屬絡(luò)合染料（或顏色）中的金屬絡(luò)合顏色效應(yīng)都屬這類；

　　（3）電子在分子軌道問的躍遷：絕大數(shù)有機(jī)染料（或顏料）和一些無機(jī)物（藍(lán)寶石）的顏色效應(yīng)屬這類；

　�。�4）電子在能帶中的躍遷：有色金屬（金、銀、銅和鐵）、半導(dǎo)體以及色心（紫晶、煙水晶）的顏色效應(yīng)屬這類；（5）幾何和物理光學(xué)效應(yīng)：色散折射、散射、干涉和衍射顏色效應(yīng)。

　　在這五種起因中，至少可進(jìn)一步細(xì)分為十五種。

　　其中三種是物理作用，一種是化學(xué)作用，還有一種是和化學(xué)共同作用。

　　物理作用，產(chǎn)生顏色的方式包括光反射、折射和干涉等三種，化學(xué)作用主要是染料和顏色料等色素與光的作用，而一些物質(zhì)，例如寶石的顏色則是物理和化學(xué)共同作用的結(jié)果。例如紅寶石的組成是Al2O3晶體，但含有少量Cr2O3·Al2O3晶體是無色的，Cr2O3則是綠色的，少量Cr2O3存在于Al2O3晶格中則呈現(xiàn)紅色。這是由于相鄰分子的距離受到微擾（壓縮）的原因，Cr-O鍵長(zhǎng)微小的縮短，造成激化能量變化，吸收不同波長(zhǎng)，使顏色由綠變紅。所以說是物理和化學(xué)共同作用的結(jié)果。

　　紡織品顯色（包括染色和其它方式著色）屬于光與大塊固體物質(zhì)的相互作用。使紡織品產(chǎn)生顏色也有多種途徑，目前主要是通過施加有色物質(zhì)（吸附染料或粘著上顏料）來產(chǎn)生顏色，但是除此以外，還有其它一些途徑。即使是用染料染色或顏料著色，產(chǎn)生的顏色也受其它因素而改變，本文主要討論物體通過幾何與物理光學(xué)產(chǎn)生顏色及其對(duì)紡織品顏色的影響，特別所謂結(jié)構(gòu)生色及其影響。當(dāng)一束光與紡織品發(fā)生相互作用時(shí)，至少會(huì)發(fā)生如圖1所示的幾種作用方式。

　圖1 可見光與纖維的作用方式

　　如圖l所示，光與紡織品的作用也是存在物理和化學(xué)作用，這些作用都可產(chǎn)生或影響顏色。物理作用包括（1）反射和漫射；（2）散射和透射；（3）折射或偏轉(zhuǎn)等化學(xué)作用則是對(duì)光的吸收。

　　1 、自然界的一些結(jié)構(gòu)生色現(xiàn)象

　　物體顏色繽紛多彩。產(chǎn)生顏色是基于所含色素對(duì)光的吸收和對(duì)光的色散、散射、干涉和衍射等作用。色素產(chǎn)生顏色是對(duì)光產(chǎn)生選擇吸收作用的結(jié)果，即選擇吸收后互補(bǔ)光的顏色；而由色散、散射、干涉和衍射引起的是選擇反射產(chǎn)生的顏色，后者稱為結(jié)構(gòu)色或組織色。這兩種方式產(chǎn)生的顏色，性能有顯著不同，有關(guān)選擇吸收產(chǎn)生的顏色，大家已很熟悉，因?yàn)橥ㄟ^染料染色，涂料著色產(chǎn)生的顏色就屬這種，本文不再重復(fù)。結(jié)構(gòu)色和它有所不同，它不改變強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)色和它有所不同，它不改變光強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)色大致有以下幾種情況：（1）色彩艷麗，且隨方向強(qiáng)烈變化，色彩僅在直射光中看到，主要是由衍射光柵產(chǎn)生的顏色；（2）色彩艷麗，且隨方向適度變化，主要是由薄膜干涉產(chǎn)生的顏色；（3）色彩較艷麗，且不隨方向而變化，主要由散射和色散產(chǎn)生的顏色。

　　圖1 可見光與纖維的作用方式

　　如圖l所示，光與紡織品的作用也是存在物理和化學(xué)作用，這些作用都可產(chǎn)生或影響顏色。物理作用包括（1）反射和漫射；（2）散射和透射；（3）折射或偏轉(zhuǎn)等化學(xué)作用則是對(duì)光的吸收。

　　1 、自然界的一些結(jié)構(gòu)生色現(xiàn)象

　　物體顏色繽紛多彩。產(chǎn)生顏色是基于所含色素對(duì)光的吸收和對(duì)光的色散、散射、干涉和衍射等作用。色素產(chǎn)生顏色是對(duì)光產(chǎn)生選擇吸收作用的結(jié)果，即選擇吸收后互補(bǔ)光的顏色；而由色散、散射、干涉和衍射引起的是選擇反射產(chǎn)生的顏色，后者稱為結(jié)構(gòu)色或組織色。這兩種方式產(chǎn)生的顏色，性能有顯著不同，有關(guān)選擇吸收產(chǎn)生的顏色，大家已很熟悉，因?yàn)橥ㄟ^染料染色，涂料著色產(chǎn)生的顏色就屬這種，本文不再重復(fù)。結(jié)構(gòu)色和它有所不同，它不改變強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)色和它有所不同，它不改變光強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)色大致有以下幾種情況：（1）色彩艷麗，且隨方向強(qiáng)烈變化，色彩僅在直射光中看到，主要是由衍射光柵產(chǎn)生的顏色；（2）色彩艷麗，且隨方向適度變化，主要是由薄膜干涉產(chǎn)生的顏色；（3）色彩較艷麗，且不隨方向而變化，主要由散射和色散產(chǎn)生的顏色。

　　色散產(chǎn)生顏色在普通物理學(xué)中都有介紹，這是牛頓使用一塊棱鏡觀察光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)的，他解釋這是因?yàn)椴煌�顏色光的折射率不同的關(guān)系，因而光通過棱鏡后可呈現(xiàn)紅、橙、黃、綠、藍(lán)、青、紫等色的光譜。這種色譜的分布決定于棱鏡的折射率和棱鏡頂角大小，不同材料有不同的色散值，不同頂角大小色散分離程度也不同。但和材料對(duì)光的吸收無關(guān)，所以是一種最典型的結(jié)構(gòu)生色的例子，光通過棱鏡發(fā)生色散，光波長(zhǎng)愈短，色散偏離角愈大，色散后可呈現(xiàn)一連續(xù)的彩虹顏色。

　　發(fā)生色散的物質(zhì)很多，最常見的是空氣中的小水滴，在雨后或噴水池旁容易見到，這時(shí)太陽光線以一次內(nèi)反射形式通過球形小水滴發(fā)生色散。事實(shí)上，光線在小水滴中發(fā)生二次內(nèi)反射時(shí)，還可以看到二次彩虹。

　　寶石和一些其它材料，在反光時(shí)會(huì)發(fā)生色散，例如金剛石有極高的色散值，當(dāng)金剛石旋轉(zhuǎn)時(shí)，有炫耀的彩色閃光出現(xiàn)。一些材料以細(xì)小顆粒施加到紡織品E也可以通過色散產(chǎn)生彩虹一樣的顏色。色散是結(jié)構(gòu)生色最簡(jiǎn)單的一種，自然界結(jié)構(gòu)生色往往和色素生色同時(shí)出現(xiàn)。有關(guān)生物色素生色我們已有綜述文章發(fā)表。本文重點(diǎn)討論物體通過散射、干涉和衍射產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色。

　　（1）光散射產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色

　　波長(zhǎng)愈短，散射愈強(qiáng)，1-300nm粒子發(fā)生瑞利散射（小于可是光波長(zhǎng)），較大粒子發(fā)生米氏散射（等于或大于可見光波長(zhǎng)）。

鳥羽

　　典型例子是鳥羽的散射生色。如圖2所示�？墒枪庹丈浜螅�光散射局限于羽支上。在羽支的外層上有一層無色透明，厚度約為10um的角質(zhì)，而在角質(zhì)下面則是一層箱狀細(xì)胞或稱蜂窩狀細(xì)胞，在箱狀細(xì)胞下面又有含有黑色素的黑色細(xì)胞層。箱狀細(xì)胞含有大量無規(guī)則的氣囊，大小在30到300nto范圍，它對(duì)光有很強(qiáng)的散射能力。羽支對(duì)光發(fā)生瑞利散射后產(chǎn)生藍(lán)色。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果使氣囊充滿液體，例如將藍(lán)色羽毛在酒精中浸湮一定時(shí)間，使氣囊充滿酒精，則藍(lán)色會(huì)消失，看到的是呈黑色的黑色素，而當(dāng)酒精蒸發(fā)后，又會(huì)發(fā)生散射顯露出藍(lán)色。如果用槌敲打羽毛以破壞散射結(jié)構(gòu)，也會(huì)使藍(lán)色消失而暴露出黑色素。如果用稀過氧化氫溶液漂白黑色素，藍(lán)色也會(huì)消失，然而在羽支背部涂上黑色，則又會(huì)使藍(lán)色恢復(fù)。

　�。�2）光干涉產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色

　　波長(zhǎng)相同，傳播方向相近的兩束光會(huì)互相作用產(chǎn)生相長(zhǎng)增強(qiáng)或相消刪除的作用，例如在薄膜光干涉中，導(dǎo)致皂泡、水上油膜、雙折散材料和一些動(dòng)物顏色中產(chǎn)生彩虹色彩。這種光干涉色彩的色調(diào)是純粹的，有金屬光澤和透明性，不能采用染色方法獲得，而且隨著觀察者的角度變化而改變顏色。對(duì)光干涉產(chǎn)生顏色長(zhǎng)期以來進(jìn)行了大量研究，而且可以進(jìn)行精確的測(cè)定和控制。

　　天然存在的幾種干涉生色例子如下：

　　鳥類羽毛干涉生色：鳥類存在干涉產(chǎn)生顏色，包括它的眼睛和皮膚等部位。即使是鳥類的羽毛，除了前述通過羽毛的羽支，特別是其上面的小倒刺表面組織對(duì)光發(fā)生散射，產(chǎn)生藍(lán)色或綠色等外，還會(huì)通過干涉產(chǎn)生絢麗色彩，例如孔雀的羽毛，因?yàn)橛鹈�羽支上的小倒刺表面上，存在大小不一的許多薄片。小倒刺表面約為2×100p.1m大小，它被大小約為1×2.5¨m的百片形狀為橢圓形的薄片組織組成的薄膜所覆蓋，而且組成若干相互平行的層狀結(jié)構(gòu)。每層厚度隨蜂鳥種類不同而異，約為200～350nto，它們的大小都約為可見光波長(zhǎng)一半左右，因此對(duì)可見光會(huì)產(chǎn)生多重反射干涉，產(chǎn)生顏色，不同蜂鳥產(chǎn)生的顏色也都不同。

圖3 一種蜂鳥羽翼小倒刺的表面結(jié)構(gòu) 圖4 熱帶閃蝶照片

　　蝴蝶干涉生色：昆蟲的干涉色例子很多，最為典型的是蝴蝶的干涉色。蝴蝶有非常美麗的彩色，重要起因是能夠呈現(xiàn)絢麗的干涉色。圖4為某種蝴蝶的照片，在它的翅膀的薄片對(duì)光發(fā)生干涉分不開。

　翅瓣鱗粉的結(jié)構(gòu)

　　由圖5A可看出，翅瓣鱗粉的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，它大致由兩部分，即翼鱗粉和支條組成。鱗粉大小為150×100μm，厚度約為0.54μm，它上面平行排列著許多薄片（又稱隆線，厚度約為0.08μm）。薄片問距離約為0.14～0.16μm，翼鱗粉高約為1.8μm，相互間距離約為0.70um支撐的支條高約為1.7μm。翅瓣的立體模型見圖5B薄片處在翼鱗粉的陡峭斜邊上，相互平行排列，類似于多層的薄膜可對(duì)光發(fā)生干涉作用，當(dāng)入射光以相當(dāng)窄的角度入射到這些平行排列的薄片將產(chǎn)生干涉作用，并產(chǎn)生干涉結(jié)構(gòu)色。圖6為翼鱗粉表面平行薄片的干涉作用示意圖。

　　　自然界這種干涉作用產(chǎn)生顏色的例子很多，還包括甲殼蟲外殼、魚鱗和眼睛、蛇皮以及一些礦石的干涉生色。

　　（3）光衍射產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色

　　光衍射產(chǎn)生結(jié)耕色取決于物體各層間的距離，并隨觀察角度而改變顏色，最典型的例子是液晶生色。

　　結(jié)構(gòu)生色的現(xiàn)象很多，它的顏色和色素生色有很大不同。它特別明亮，顏色鮮艷，而且往往隨觀察角度而不同。這是一種無污染的生色途徑。

　　來源: 印染在線