光与颜料的关系和相互作用

颜料光学外观的决定性因素是它与人眼可见光谱范围（约400-750nm）内的光的相互作用。对于最重要的颜料类别，应考虑以下相互作用。

颜料类别及其所依据的光学效应：

颜料类别	光学效应
白色颜料	颜料颗粒对可见光的非选择性散射
彩色颜料	颜料颗粒对可见光的选择性吸收与光散射相结合
黑色颜料	颜料颗粒对可见光的非选择性吸收
效果颜料	主要是二维和排列的金属（金属效果颜料）或高折射率的透明颜料颗粒（珠光颜料）对可见光的定向反射，或干涉现象（干涉颜料）
发光颜料	这些颜料吸收辐射并将其作为具有时间延迟（磷光）或无时间延迟（荧光）的较长波长的光发射的能力

下图提供了使用嵌入在应用介质中的颜料颗粒的这种相互作用的比较说明，有色颜料中由于光的吸收而产生的颜色源于可见光与颜料的价电子的相互作用，这些价电子被视为固体，所涉及的元素（阳离子和阴离子）、它们的氧化态或电子构型以及各自的晶体结构对特定的吸收具有决定性作用，由此衍生的颜料的特殊电子结构是不同能态之间电子跃迁的基础，因此也是吸收某些波长光和形成颜色的基础。

颜料光学特性之间的基本关系可以在四个理论考虑的基础上进行综合讨论：

米氏散射(Mie)或洛伦兹-米氏散射(Lorenz-Mie)是指电磁波在球形物体上的弹性散射，例如应用介质中的颜料颗粒，其直径近似于辐射的波长。这种散射可以用洛伦兹-米理论进行物理描述。米氏散射（Mie）产生廷德尔效应[5，6]。

多重散射理论是一种数学形式，用于描述波通过散射体集合的传播，例如应用系统中的各种颜料颗粒。

库贝尔卡-蒙克（Kubelka-Munk）理论描述了着色体系（如漆膜或涂料）的光吸收和散射特性。

比色法关注的是人类颜色感知的量化和物理描述。它类似于分光光度法，但其具体目的是将光谱降低到色彩感知的物理相关性，主要是CIE 1931 XYZ色彩空间的三刺激值和相关参数。

下图显示了颜料和颜料体系的光学特性及其理论原理之间的关系，通过使用这四种基本方法，反射光谱和光谱反射因子曲线几乎可以完全从物理参数和关系中推导出来。