一. 颜色的基本概念。

我们看到一个物体，首先感到是它的颜色。物质的颜色是由人眼视觉看得到的。如果在没有光线的密闭的暗室中，或在漆黑的夜里，物体的颜色是看不见的。只有在光照下，物质的颜色才能为肉眼所见，所以我们说颜色是光和眼睛相互作用而产生的。事实上，颜色是大脑对投射在视网膜上不同性质光线进行辨认的结果。

光源本身发出的颜色我们称光源色。我们通常观察到的物质颜色称为物体色。物体色的产生首先是由物体的本质，即物体本身的内部结构所决定，其次，物体色的产生离不开光照。光照射到物体表面上，一部分光被物体表面反射，一部分进入物体中，进行折射。进入物体表面的光是由于物体对入射光的波长能进行吸收的结果。剩下的一部分光透过物体向外射出，即我们通常所说的透射光。最后，物体的颜色是由人眼的视觉得到。

二、光源与颜色

对于光，我们并不感到陌生，因为我们每天都生活在光的世界中，各种不发光物体鲜艳夺目的颜色，只有在足够的光线照射下，才能为人们看见，一切发光的物体都可以成为光源，而太阳是巨大的天然光源，也是人类唯一的白昼光光源。实际上白昼光光源是直射和天空中反射光组成的自然光，也叫阴天光。

我们知道，在真空中或者在均匀的介质中，光是沿直线传播的，如果光线照在水里，则会发生光的折射。人们在河边洗衣服时，当阳光照在肥皂泡沫上或者照在河面上的污油层时，就会看到彩虹似的颜色，从车床上切削下来的铁屑，也往往会在阳光照射下泛起一层美丽的蓝色，这都是光的干涉现象。在夏日雨后，天空中有时会横贯一条光彩夺目的彩虹，这是由于下雨后，天空中仍悬浮着无数极小的水滴，太阳光沿着一定的角度射入这些水珠时，就会引起两次折射和一次全反射，从水滴射出来的光就发散成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色光。当我们背着太阳朝这些水珠看去，就会看到一条圆弧形的彩色光带。太阳光经过两次折射而发散成各种色光的现象叫光的色散。

随着科技的发展，人们逐步认识到，光是一种可以引起视觉的电磁波，在整个电磁波谱中，只有很窄的一部分人眼能看到，光的波长不同，会引起不同的视觉。而我们看到物质呈某种颜色，可以是单色光，也可以是几种单色光以不同比例的混合光。

三、    颜色的产生。

可见光的范围大约是400-800nm。如将波长为400-800nm的光按适当的比例均匀的混合后，照到眼睛的视网膜上，则产生白色的光感。但物质为什么会显示不同的颜色呢？第一个揭示颜色秘密的是英国科学家牛顿。他用一块三棱镜，将太阳光经过两次折射，第一次成功地将其分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色的色带。牛顿不仅将白光分解成可见光谱，他后来又设法用透镜将这7种光聚到一起，又还原为白色光，他的实验，揭示了白光是由许多不同颜色，不同波长或不同频率的色光组成的混合光。现我们已清楚的认识到，颜色只是不同波长的光线，照射在人眼的视网膜上，然后给大脑的一种感觉，我们将这种感觉称为色觉，为了过一步了解可见光谱和各种颜色，我们将可见光谱分成9个宽阔而又容易相互区别的区域，它们可以用颜色环来描述。

颜色环周围所注的波长与环中每一扇形的光颜色是对应的，从图中可以看出，每块扇形的对顶处都有另一块扇形。我们将颜色环上全部有色光以正确比例混合，可以得到白光，事实上，也可以由颜色环上任何两个对顶位置扇形中的单色光混合而得到。这一对颜色，互称为补色，如蓝色（435-480nm的扇形）的补色为黄色（580-595nm）,即蓝光和黄光混合得到的是白光。这种两种或多种其它色光混合而得到另一色光，我们称之为加色混合，颜色环上任何一种有色光，都可以用相邻两侧的两种单色光混合而复制，例如黄光加红光混合得到橙光。自然界中很少有纯光谱色或加色混合颜色，我们周围接触到的绝大多数颜色，与上述情况不同，它们是通过减色混合产生的。什么是减色混合呢？

观察到的颜色吸收光

波长（nm）

颜色

黄绿

400-450

紫

黄

450-480

蓝

橙

480-490

青

红

490-500

蓝绿

紫红

500-560

绿

紫

560-580

黄绿

蓝

580-600

黄

青

600-650

橙

蓝绿

650-750

红

我们已知道，一对互补色的光混合后，给人一白色的光感，那么如果从白色中除去了某一种波长，则剩余的那一部分光的颜色完全可以被眼睛观察到。如日光通过一个滤光片，除去了波长495nm的光线（蓝绿光），眼睛感受到的是蓝绿色的补色，也就是红色。相反如滤光片滤掉了红色，则人们感受到的是蓝绿色。这种从白光除去某一部分光线，而形成彩色的过程，即为减色混合。减色混合的原理，在摄影技术中应用很普遍，如拍摄风景照片时，人们喜欢蓝天中的白云，但拍出的照片往往失去了原来的风采，原因是照相机不同人的眼睛，它没有色觉，不能感觉景物的颜色，只能感觉到景物光线的强弱。

白天和蓝天的颜色虽然不同，光的成份不同，但白天和蓝天都含有感光能力强的蓝光和绿光，差的只是红橙等感光能力差的光，所以它们反差很小，自然效果不好，如在拍摄时，给相机镜头上加一块橙黄色的滤光片，效果就很好，这是因为橙黄色是近似蓝天的补色，来自天空的蓝光经滤光片，大部分被吸收，但从白云发出的白光中黄色光却可以通过，这加大了光的反差，照片效果自然很好。常见的染料、颜料及其它一些有色物的分子，可以从日光中有选择地除去某种波长的光，所以它们的发色往往都是由于减色混合所引起的。具体对应关系，大家可以从下面表格了解清楚。

用加色混合原理，我们很容易理解白光的产生，而用减色混原理，能很容易理解黑色的产生，因为向混合物中加入愈来愈多的能吸收可见光的分子时，使入射光被吸收的范围和数量都增加，直到最后，几乎完全被吸收，此时物质呈黑色。

总之，物质颜色的产生，是光和物质相互作用的结果，这种结果作用于人眼视网膜上而反映于大脑里留下来的一种感觉。物质颜色的产生，离不开光源，被照射物体，以及可感觉色的眼睛和头脑。这三点被称为彩色产生的三要素，缺一不可。

四、    PVD装饰镀层颜色

一般的金属靶材在可见光的范围内(380-780nm显示出高的反射率，呈现银白色，但有些有色金属，例如，金和铜，在特定的波长范围内具有选择性的吸收，这样就出现特殊的色彩。金在波长470nm附近的光线下，由于电子跃迁而产生选择性的吸收，因而呈现出特有的金黄色。在实际镀膜中，我常常用靶材加气体形成金属化合物的方法来调试各种颜色，各种金属化合物对于光谱的反射率曲线形式不一样，如下图有金、银、铝、铁和TiN的反射率曲线，由图可见，TiN的反射率曲线和黄金的较为相似，因而它们颜色与比较相近。黑色系列如TiC和CrC由于具有低的反射率,膜层吸收了大部波长的可见光,所以我们看上去是黑色的.

另外装饰膜中我们还常常利用到光的另外一种特性,干涉性.如蓝色,紫色,都涉及到这方面的特性.当氧气量达到一定程度后,膜层的颜色越膜层厚度变化而发生变化.大至如下表

氧化钛膜厚

0.400μm

0.43μm

0.47μm

0.53μm

0.58μm

颜色

紫色

浅蓝色

蓝色

绿色

黄色

当然也有其它膜层可以达到这种干涉效果如氮化硅，氧化硅都可以，详见下表：

级别

颜色

SiO2厚度范围
（埃）

Si3N4厚度范围
（埃）

硅本色

0-270

0-200

棕色

270-530

200-400

金褐色

530-730

400-500

红色

730-970

550-730

深蓝色

970-1000

730-770

第一周期

蓝色

1000-1200

770-930

灰蓝色

1200-1300

930-1000

深灰蓝色

1300-1500

1000-1100

硅本色

1500-1600

1100-1200

浅黄色

1600-1700

1200-1300

黄色

1700-2000

1300-1500

桔红色

2000-2400

1500-1800

红色

2400-2500

1800-1900

暗红色

2500-2800

1900-2100

第二周期

蓝色

2800-3100

2100-2300

蓝绿色

3100-3300

2300-2500

浅绿色

3300-3700

2500-2800

桔黄色

3700-4000

2800-3000

红色

4000-4400

3000-3300

从上表可以看出，理论上我可以通过薄膜的干涉效果镀出很多种颜色。