光谱仪应用之颜色测量

物体的颜色取决于其对光的选择性吸收，当光照射到物体表面时，物体会反射特定波长范围的光，并吸收其余波长范围的光，这些光将以颜色信息被我们接收。为使各个领域都有统***的颜色标准，***际照明委员会（CIE）于1931年提出的标准色彩系统CIE 1931[1]，它采用了XYZ色彩空间和标准观察者来描述和测量颜色，并绘制了色度图用于直观表示颜色的分布和混合关系，如图1（a）所示，对色彩管理、显示技术和照明设计等领域产生了深远影响。

图1 （a）CIE 1931色彩空间；（b）CIE 1976 L*a*b*颜色空间。

为提供***个更均匀、更准确的色彩空间，CIE于1976年正式推荐了两个改进的均匀颜色空间，即CIE 1976 L*u*v*颜色空间和CIE 1976 L*a*b*颜色空间[2]，该系统通过数学方法从CIE XYZ系统转换而来，旨在提供***个更均匀、更准确的色彩空间，以更好地代表人类在各种照明条件下对颜色的感知。CIE L*a*b*空间由L*（心理明度）、a*（红绿轴心理色度）、b*（黄蓝轴心理色度）三个坐标构成，形成了三维色品图，如图1（b）所示。该空间及其色差公式（如ΔEab）已被广泛应用于印刷、纺织、化妆品等行业，用于色彩管理和测量，以提高颜色匹配和色彩复制的准确性。

物体表面的颜色本质上由其可见光光谱反射率决定，这***特性具有唯***性，可避免同色异谱现象，确保颜色的准确再现。通过反射率测量系统获得的反射率图谱，即可准确捕捉物体的颜色信息。光谱仪可通过高精度的分光技术，将入射光束分解为***系列单***波长的光，并量化每种波长的光强度，然后与标准光源下的颜色标准进行对比分析，利用这些测量数据，光谱仪能够计算出颜色的三刺激值，例如RGB或CIE XYZ色度空间的坐标。这些数值随后被转换成与人类视觉感知相对应的颜色空间坐标，如CIE 1931 XYZ或CIELAB，从而实现对颜色参数的精确量化。这些参数包括但不限于色度坐标、色温（CCT）、饱和度以及色差（ΔE），为颜色的科学分析和质量控制提供了坚实的数据基础。

***般来说，固体和粘稠液体的颜色测量可以通过不同的实验布局来实现，如通过反射探头或积分球。对于不同的应用，如测量纺织品、纸张、水果、酒类和鸟类羽毛等颜色则需要使用不同的探头来实现。

光谱仪可以通过测量光的光谱分布来分析和评估颜色特性，在照明行业、纺织和服装行业、化妆品行业、食品和农业、艺术和文化遗产保护等领域都有着广泛的应用。光谱仪在颜色测量中的关键优势在于其高精度和高重复性，能够提供详细的光谱信息，为颜色分析和控制提供了可靠的数据支持。

在颜色测量领域，光谱仪被广泛的用于评估和分析光源的颜色性能。近期，Ying Lv等人[3]使用由提供的XS11639光谱仪进行了新型高效、宽带青色发光的荧光粉的研究，在365 nm光激发下，实现从390~675 nm的宽泛青色发射带，有效覆盖了可见光谱中的蓝-青-绿区域，配合商用橙红色荧光粉可产生明亮的全可见光谱白光，具有相当的光效(61.02 lm·W-1)和高显色指数(Ra = 89)，在高质量白色照明光源中展现出巨大的应用潜力。