日常生活中我們都有這樣的經驗：一幅彩色的畫，在室外自然光下顯得顏色非常鮮豔，飽和度很好，但在室內燈光下看起來色彩就遠不如在自然光下面那麼鮮豔了。在類似蠟燭這樣闇弱的燈光下看固然顯得昏暗，但有時即使在很亮的燈光下看，色彩也沒有那麼豔麗。這是咋回事呢？
先說一下顏色是怎麼產生的吧。我們對顏色的感知，實際上來自對光的感知，而光是一種電磁波，不同顏色的光代表不同頻率的電磁波。人眼可以看見的光波長度從380納米到780納米左右，對應顏色從紫色到暗紅色。光裡面包含的各種不同頻率成分組合叫做光譜。
太陽是自然光的光源，太陽發出的光在整個可見光波段有較為均勻的分佈。當太陽光照射到物體上之後，物體會選擇性地吸收一部分光，沒有被吸收的光則被反射出去。由於物質分子結構的不同，物體表面對各種波長的光反射率並不相同，因此就會出現某些波長的光被反射得較多，而某些波長的光被吸收得較多。被反射得較多波長的光就會使這種物質看起來呈現某種顏色。
大多數金屬會均勻地反射整個可見光波段的光，因此看起來呈現銀白色。而銅會反色較多的紅光，因此看起來發紅；而金會反射較多的黃色光，因此看起來呈黃色。同理，葉子發綠是因為葉綠素反射了較多的綠色光，而花發紅是因為花瓣反射了較多的紅光。
說到這裡，很多人會問了：如果光譜裡面本來就沒有某種顏色的光，那照射到物體上之後會是什麼情況呢？這其實很容易推斷，所謂巧婦難為無米之炊，如果光源中缺失了某種顏色的光，那物體根本就沒有光可以反射，那肯定也沒法看到這種顏色的光了。一個極端的例子：用紅色的光去照一個綠色的物體卻看不到任何綠色的跡象，就是這個道理。如下圖所示：
為了表示光源對物體色彩顯示準確程度的能力，科學家們發明了一個稱為“顯色指數”的指標，它表示光源能準確表現物體本來顏色的能力。這個指數的最高值為100，越接近100表明越能準確顯示物體顏色。一般將顯色指數劃分為以下幾段：
90-100 1A 優良 需要色彩精確對比的場所
80-89 1B 需要色彩正確判斷的場所
60-79 2 普通 需要中等顯色性的場所
40-59 3 對顯色性的要求較低，色差較小的場所
20-39 4 較差 對顯色性無具體要求的場所
一般的燈光裡光譜缺失不會像上面例子裡那麼極端（紅燈區除外），不過也許遠比你想象的嚴重。以下面這個LED燈的光譜為例：
從譜線可以看出，該燈光譜中有極強的藍光成分，而在藍色到綠色中間以及波長超過600nm的紅光波段有很多缺失，最高峰和最低谷相差達七八倍，這導致這盞燈對青色和紅色的顯色性很差。測量指標也可以看出，該燈顯色指數Ra僅為73.7。
這也不奇怪，這個燈的光源為LED，而LED發光原理是利用本來發出的藍光去激發熒光粉，發出比藍光波長更長的光，因此LED普遍會有較高的藍光峰值。而熒光粉也比較難在整個波段有較均勻的光譜，因此LED普遍顯色性都比較低。熒光燈、節能燈也是類似發光原理，因此顯色指數也都高不到哪裡去。
那麼，是不是所有的LED顯色性都很差呢？當然也不是。通過不斷改進熒光粉的成分，LED的光譜也越來越接近自然光，顯色指數甚至能達到98%，幾乎是滿分了。不過這樣做的代價就是成本的提高。一些對色彩辨別性能要求極高的場合，例如畫家作畫畫或者修復古籍，以前都需要在自然光下進行，而現在很多類似場合都逐步採用高性能LED來替代。下面就是國家圖書館用來修復古籍的LED光源的光譜曲線：
從光譜來看，這個光譜從430nm到650nm光譜幅值較為均勻，低谷和高峰相差僅為一倍左右，因此光譜幾乎沒有缺失，顯色性非常好，高達97.8%。
從實際視覺效果來看，這兩盞燈有什麼具體的差異呢？把手機調整成固定的白平衡拍下兩張照片，對比如下圖所示：
左邊為Ra=73.7的燈光下拍攝，右邊為Ra=97.8的燈光下拍攝。從色彩來看差別還是很明顯的，右邊的明顯比左邊要鮮豔，飽和度更高。而實際眼睛觀察時感覺差異更大，顯色指數高的燈光下各種物體色彩更加賞心悅目，主觀感受更加舒適，而且眼睛不容易疲勞。這其實也就是很多理工科學霸家長在給孩子選檯燈的時候把Ra值作為首選參數的原因吧。
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