沒有光源便沒有色彩感覺，人們憑借光才能看見物體的形狀、色彩，從而認識客觀世界。什麽是光呢？從廣義上講，光在物理學上是壹種客觀存在的物質（而不是物體），它是壹種電磁波。電磁波包括宇宙射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波等。它們都各有不同的波長和振動頻率。在整個電磁波範圍內，並不是所有的光都有色彩，更確切地說，並不是所有的光的色彩我們肉眼都可以分辨。只有波長在 380納米至 780納米之間的電磁波才能引起人的色知覺。這段波長的電磁波叫可見光譜，或叫做光。其余波長的電磁波，都是肉眼所看不見的，通稱不可見光。如：長於780納米的電磁波叫紅外線，短於380納米的電磁波叫紫外線。
實際上，陽光的七色是由紅、綠、紫三色不同的光波按不同比例混合而成，我們把這紅、綠、紫三色光稱為三原色光（目前彩色電視所采用的是紅、綠、藍，實際上混合不出所有自然界之色，只是方便而已，但光學壹直采用紅、綠、藍為三原色，這裏我們可以通過“色圖”來表示），國際照明學會規定分別用x、y、z來表示它們之間的百分比。由於是百分比，三者相加必須等於1，故色調在色圖中只需用x、y兩值即可。將光譜色中各段波長所引起的色調感覺在x、y平面上做成圖標時，即得色圖（見圖2）。因白色感覺可用等量的紅、綠、紫（藍紫）三色混合而得，故圖中愈接近中心的部分，表示愈接近於白色，也就是飽和度愈低；而在邊緣曲線部分，則飽和度愈高。因此，圖中壹定位置相當於物體色的壹定色調和壹定的飽和度。
1666年，英國物理學家牛頓做了壹次非常著名的實驗，他用三棱鏡將太陽白光分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的七色色帶。據牛頓推論：太陽的白光是由七色光混合而成，白光通過三棱鏡的分解叫做色散，虹就是許多小水滴為太陽白光的色散，各色波長如下：
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單位：納米
可見光譜表：
光的物理性質由光波的振幅和波長兩個因素決定。波長的長度差別決定色相的差別，波長相同，而振幅不同，則決定色相明暗的差別。（圖3）
2．物體色
人們在這個問題上爭論頗大，有人認為有固有色，有人認為沒有。主張沒有的人說：沒有光什麽物體也不具備顏色，物體之所以有色，是因為不同物質對七色光中不同的色光吸收或反射不同，所以呈現色彩不同。他們又說：綠葉這種物質能反射綠光吸收其他色光，所以看上去是綠的，紅花這種東西是能反射紅光而吸收其他色光，所以看上去是紅的。而主張有固有色的人說：為什麽紅花照上紅光會顯得更紅，這是因為它本身具有紅色素，它的紅色已飽和，所以全部反射出來，而將紅光照到綠葉上，綠葉會變成黑色，這是因為綠葉中沒有紅色素，它全部吸收，自然會成為黑色的，而白色紙上任何色素都不具備，照上任何色光它大部分都反射出來。另外白色的棉花因為它不具備任何色素，所以反射全色光，當染上紅色素後，其質地沒有多大變化，因而反射紅光，吸收其他色光。為了免其爭論，我們稱它是物體色，但要說明物體之所以反射不同色光的原理：
不同物體反射不同色光，為什麽？因為不同物體具有不同的反光曲律，這種曲律，人們稱為色素。比如說，紅色物體，它的曲律能反射紅光，也就是說它的曲律是能反射640～750納米的電磁波，如果紅光照到上面，即可產生同步***振的效應，使紅光反射回來，只有壹部分紅光在***振時消耗其能量。所以我們看到它為紅色，也稱該物體反射紅光。如果是其他色光照到上面，因為曲律不同而產生波長的幹擾作用，所產生的幹擾波不壹定是多少，如果是550～600納米的黃光照在紅色物體上，可能會產生類似600～640納米的幹擾波，即類橙色，這就是所謂黃光被吸收。如果是480～550納米波長的綠光照在紅色物體上，可能產生較為紊亂的幹擾波，這種幹擾波大部分不在可視光波之內，僅有壹部分被反射出來產生視知覺，我們說這種綠光波吸收而產生黑灰色的視知覺。如果是白色光照在紅色物體上面，只有白光中640～750納米的光波產生同步***振，其余的光波產生幹擾，我們說，這是紅光被反射出來，而其余光波被吸收。能反射不同波長的物體，因為其曲律不同而對不同色光產生同步***振，我們稱它能反射不同色光。如果是黑色物體，它不能純凈地反射某種色光，也就是說：不能使任何壹種色光同步***振，只能反射幹擾後的混合型較雜亂的電磁波，所以我們稱它為黑色吸光體。黑色之所以吸光，就是因為色光照到它上面不能產生同步***振的返回，所有不同波長電磁波被幹擾，幹擾後即將光能消耗在幹擾之中，產生熱量，這就是黑色吸光的作用。而白色物體能將七色光的電磁波大部分同步***振地反射回來，僅有壹小部分在***振時消耗其能量，所以，我們稱它反光率高，有涼爽感。
這就是物體反射不同色光的原理。
另外，我們知道，光波也是電磁波的壹種，因而它同樣具備電磁波同性相斥、異性相吸的特性。這又是與色光相同的物體色反射相同色光的又壹原因之所在。
任何物體對光都具有吸收、透射、反射、折射的作用。
在可見光譜中，紅色光的波長最長，它的穿透性也最強。比如說：清晨的太陽為什麽是紅的？這是因為清晨的太陽光要照到我們身上需穿過比中午幾乎厚三倍的大氣層，而且清晨的空氣中含有大量水分子。陽光穿過它時，其他色光許多被吸收、折射或反射了，只有紅光以巨大的穿透力，頑強地穿過大氣層、水蒸氣來到地面，在此其間，大部分藍紫色光都被折射在大氣層及水蒸氣裏，而到達地面上的太陽光大部分是紅橙色，所以太陽看上去是紅的。
在衛星上看天空本來是漆黑壹團，但為什麽我們在地球上看天空是藍色的呢？這就是因為太陽光照到地球上，其中藍紫色的光因其穿透性最弱而被空氣吸收、折射、反射了，這些藍光散布在空氣中，看上去自然是藍的。而海水為什麽是綠的呢？水不是無色透明的嗎？這也是因為陽光照入水中，大部分青綠色光折射在水中，所以看上去海水是青綠色的。在空氣汙染極少的天山，我們發現，近山是綠樹，中景山是青藍色，而遠景山則是藍紫色，故人稱“青山綠水”。由於以上原因，我們繪畫中就出現了“色彩的透視”，即：近暖、遠冷，近實、遠虛，近純、遠灰，此處暫不多贅。
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第二節 色彩的分類與特性
我國古代把黑、白、玄（偏紅的黑）稱為色，把青、黃、赤稱為彩，合稱色彩。
現代色彩學，也可以說是西洋色彩學也把色彩分為兩大類：
1．無彩色系
無彩色系是指黑和白。試將純黑逐漸加白，使其由黑、深灰、中灰、淺灰直到純白，分為11個階梯，成為明度漸變，做成壹個明度色標（也可用於有彩色系），凡明度在0°～3°的色彩稱為低調色，4°～6°的色彩稱為中調色，7°～10°的色彩稱為高調色。
色彩間明度差別的大小，決定明度對比的強弱，3°以內的對比稱明度的弱對比，又稱短對比。3°～5°的對比稱為中對比，又稱中調對比。5°以外的對比稱為強對比，又稱長調對比。
在明度對比中，如果其中面積大，作用也最大的色彩或色組屬高調色和另外色的對比屬長調對比，整組對比就稱為高長調，用這種辦法可以把明度對比大體劃分為高短調、高中調、高中短調、高中長調、高長調、中短調、中中調、中高短調、中低短調、中長調、中高長調、中低長調、低短調、低長調、低中調、最長調等16種：以下略舉9種（見圖4；彩圖16～18）
壹般來說，高調明快，低調樸素，明度對比較強時光感強，形象的清晰程度高；明度對比弱時光感弱，不明朗、模糊不清。明度對比太強時，如最長調，有生硬、空洞、眩目、簡單化等感覺，而且有恐怖感。（參見彩圖1～15）
2．有彩色系
有彩色系有三個基本特征：色相、純度、明度，在色彩學上也稱色彩的三要素、三屬性或三特征。
（1）色相：色相是指色彩的相貌，確切地說是依波長來劃分色光的相貌。可見色光因波長的不同，給眼睛的色彩感覺也不同，每種波長色光的被感覺就是壹種色相。
依色散可分出色相的序列關系，即紅、綠、藍（藍紫）三原色加間色，即，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。並可在色相環中細分為
（2）純度：純度是指色光波長的單純程度，也有稱之為艷度、彩度、鮮度或飽和度。在七色相中各有其純度，七色光混合即成白光，七色顏料混合成為深灰色；黑白灰屬無彩色系，即沒有彩度，任何壹種單純的顏色，倘若加入無彩色系任何壹色的混合即可降低它的純度。在七色中除各有各自的最高純度外，它們之間也有純度高低之分。我們可以通過壹個並列的色散序列色相帶，將各色同樣等量加灰，使其漸漸變為純灰，通過實驗可以明確看到紅色最難，青綠色最容易，這就說明紅色純度最高，而青綠色純度最低。
（3）明度：明度是指色彩的明亮程度，對光源色來說可以稱光度；對物體色來說，除了稱明度之外，還可稱亮度、深淺程度等。
無論投照光還是反射光，在同壹波長中，光波的振幅愈寬，色光的明亮度愈高。在不同波長中，振幅比波長的比數越大，明亮知覺度就越高。（見圖3）
白顏料屬於反射率高的物體，在其他顏料中混入白色，可以提高混合色的反射率，也就提高了混合色的明度。混入白色愈多，亮度提高愈多。黑色顏料屬於反射率極低的物體。在其他顏料中混入黑色，可以降低混合色的反射率。稍混壹些，反射率就明顯地降下來，也就降低了混合色的明度；混入黑色愈多，明度降低愈多。灰色屬於反射率95％以下與10％以上的色彩，即屬中等明度的色彩，黑白與不同明度的灰色，可以構成有秩序的明度序列。
不同色相的光的振幅不同。紅色振幅雖寬，但波長也長；黃色雖然振幅與紅色相當，但它的波長短。紅色的振幅比波長的比數小於黃色的振幅比波長的比數。所以紅色較黃色明度要弱。
我們可以將色散帶展開，即：紫紅、紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、綠、青綠、青、青藍、藍、藍紫、紫、紫紅。使紫紅居兩端，黃色居中央，向上逐漸加白，可以發現，黃色很快就可變成純白，而紫色最慢變為純白。向下逐漸加黑，紫色很快即可變為純黑，其次為青色，而黃色最慢才變為純黑。整個表變為W形，這說明黃色明度最強，而紫色最弱，其余類推。（見圖5）
這種現象，通過電腦色譜即可明晰分辨，原理是：太陽光投射到大地上的七色色光中，實際上僅靠其中紅、綠、紫這三原色即可混合出自然界所有顏色。而這三原色中的綠色色光占50％，其余兩色紅光與紫光，約各占25％。但因為紫光光波短，穿透空氣時形成的角度大，在它穿越大氣層時，壹部分藍紫色光被反復折射在大氣層中，這就形成了藍色天空。而紅光光波是可見光波中最長的光波，在它穿越大氣層時，與空氣形成的角度小，大部分紅色光波都能到達地面。所以，實際上到達地面的色光中紅光比紫光要多。黃光是由綠光與紅光加光混合而成。我們知道，加光混合後新產生的光，要比原兩種光的任何壹種都亮。其原因是：640～750納米光波的紅光與480～550納米光波的綠光相混合時形成新的幹擾波形，這些波形以不同色相呈現出來，那就是600～640納米的橙紅光，580～600納米的橙色光，560～580納米的黃色光，530～560納米的黃綠色光等。而這些新產生的波形，尤其是黃色光和黃綠色光，它們的振幅與波長之比，較紅光和綠光的振幅與波長的比數都大。這就是混合後的加色光要比混合前任何壹種原色光亮的原因。所以，實際上我們看到的青光，也是由綠光與紫光加光混合而成，所以它也比混合前的任何壹種原色光要亮。這是加光混合的原理。
再看減光混合：
黃光=白光-紫光 （減去壹種原色光）
綠光=白光-紅光-紫光 （減去兩種原色光）
青光=白光-紅光 （減去壹種原色光）
紫光=白光-紅光-綠光 （減去兩種原色光）
紅光=白光-綠光-紫光 （減去兩種原色光）
這樣，就形成帶形色譜的“W”型，這各色的明亮次序按“W”型排列為：紫＜紅＜橙＜黃＞黃綠＞綠＜青綠＜青＞青藍＞藍紫＞紫。
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第三節 色彩的表示
為了在實際工作中更方便地運用色彩，必須將色彩按照壹定的規律和秩序排列起來。歷史上曾有許多色彩學家作過努力和研究。
1．牛頓色相環
這是較為科學的早期表示方法。後來人們把太陽七色概括為六色，並把它們圈起來，頭尾相接，變成六色色環，在三原色與三間色中十分明確的區分開來。
紅、黃、藍三原色是由壹個正三角形的三個角所指處（當時誤將黃色認為原色，如今只認作減光混合）。而橙、綠、紫也正處於壹個倒等邊三角形的三個角所指處。
三原色中任何壹種原色都是其他兩種原色之間色的補色；也可以說，三間色中任何壹種間色都是其他兩種間色之原色的補色。（圖6）
2．色立體
色立體是借助於三維空間來表示色相、純度、明度的概念。如果我們借助地球儀為模型，色彩的關系可以用這樣的位置和結構來表示：赤道部分表示純色相環；南北兩極連成的中心軸為無彩色系的明度序列，南極為黑，用S表示，北極為白，用N表示，球心為正灰；南半球為深色系，北半球為明色系；球的表面為清色系；球內為含灰色系（濁色系）；球表面任何壹個到球中心軸的垂直線上，表示著純度序列；與中心軸相垂直的圓直徑兩端表示補色關系。但事實上如果以圖5的色彩明度序列表將球包裹起來，可以發現純度最大的黃色不在赤道上，而是偏向N，其次為青色。純度最大的紫色也不在赤道上，而是偏向S，這樣就構成壹個波浪起伏式偏赤道的色球儀。（圖7）
色立體的用途
（1）色立體相當於壹本“配色字典”。每個人都有主觀色調，在色彩使用上會局限於某個部分。色立體色譜為妳提供了幾乎全部色彩體系，它會幫助妳豐富色彩詞匯，開拓新的色彩思路。
（2）由於各種色彩在色立體中是按壹定秩序排列的，色相秩序、純度秩序、明度秩序都組織得非常嚴密。它指示著色彩的分類、對比、調和的壹些規律。
（3）如果建立壹個標準化的色立體譜，這對於色彩的使用和管理將帶來很大的方便。只要知道某種色標號，就可在色譜中迅速而正確地找到它。但是色譜也具有若幹不可避免的缺點。首先，色譜只能用自己的色料制作，但色料不僅受生產技術的限制，在理論上限制也很大，據色彩學家分析，還不可能用現有的色料印刷出所有的顏色來；其次，印刷的顏色也不可能長期保存不變色。在實用美術中，色立體只能作為配色的工具，科學的工具畢竟不能代替藝術創作。
奧斯特華德色立體
奧斯特華德是德國化學家，他對染料化學做出過很大的貢獻，曾經得過諾貝爾獎金。1921年他出版了壹本《奧斯特華德色彩圖示》，後被稱為奧氏色立體。他將各個明度從0.891-0.035分成8份，分別用a、c、e、g、i、l、n、p表示，每個字母分別含白量和黑量（他這種分法是以韋伯的比率為依據的）。以明暗系列為垂直中心軸，並以此作為三角形的壹條邊，其頂點為純色，上端為明色，下端為暗色，位於三角中間部分為含灰色（圖8）。各個色的比例為：純色量+白+黑= 100％。奧氏運動空間的方法是將純色、白色、黑色按不同比例分別在旋轉盤上塗成扇形，旋轉混合，得出混合各種所需的色光，然後再以顏料憑感覺復制。
奧氏色立體的色相環由24色組成，色相環直徑兩端的色互為補色，以黃、橙、紅、紫、青紫（群青）、青（綠藍）、綠（海綠）、黃綠（葉綠）為8個主色，各主色再分三等分組成24色相環，並用1～24的數字表示（圖9）。每個色都有色相號/含白量/含黑量。如8ga表示：8號色（紅色），g是含白量，由表查得22；a是含黑量，查得是11，結論是淺紅色。
他將每片顏色訂在壹起，形成壹個陀螺狀的色立體（圖10）。
孟塞爾色立體
孟塞爾是美國的色彩學家，長期從事美術教育工作。美國早在1915年就出版過《孟塞爾顏色圖譜》，1929年和1943年又分別經美國國家標準局和美國光學會修訂出版《孟塞爾顏色圖冊》。最新版本的顏色圖冊包括兩套樣品，壹套有光澤，壹套無光澤。有光澤色譜***包括1450塊顏色，附有壹套黑白的37塊中性灰色，無光澤色譜有1150塊顏色，附有32塊中性灰色。每塊大約1.8×2.1厘米。孟氏色譜是從心理學的角度，根據顏色的視知覺特點所制定的標色系統。目前國際上普遍采用該標色系統作為顏色的分類和標定的辦法。孟氏色立體的中心軸無彩色系從白到黑分為11個等級，其色相環主要有10個色相組成：紅（R）、黃（Y）、綠（G）、藍（B）、紫（P）以及它們相互的間色黃紅（YR）、綠黃（GY）、藍綠（BG）、紫藍（PB）、紅紫（RP）。R與RP間為RP+R，RP與P間為P+RP，P與PB間為PB+P，PB與B間為B+PB，B與BG間為BG+B，BG與G間為G+BG，G與GY間為GY+G，GY與Y間為Y+GY，Y與YR間為YR+Y，YR與R間為R+YR。為了作更細的劃分，每個色相又分成10個等級。每5種主要色相和中間色相的等級定為5，每種色相都分出2.5、5、7.5、10四個色階，全圖冊***分40個色相（圖11、
任何顏色都用色相/明度/純度（即H/V/G）表示，如5R/4/14表示色相為第5號紅色，明度為4，純度為14，該色為中間明度，純度為最高的紅。（日本1978年12月出版了壹套顏色樣卡，稱新日本顏色系，包括5000塊顏色，它是目前國際上最多的顏色圖譜。它也按孟塞爾色彩圖譜命名，但考慮到孟氏色立體中的40個色相，不能滿足實際上的需要，尤其是在R到Y和PB區間。因而又增加了1.25R，6.25R，1.25YR，3.75YR，8.75YR，6.25Y，3.75PB，6.25PB等8個色相，總***48個色相，光值即明度，分為10個等級，每個等級為