色光混合中,紅 綠 黃,等效波長中間值的顏色,但是為什麼紅加藍得到的確實等效波長更短的紫色呢?

時間 2021-05-31 23:38:36

1樓:紅色預警

我覺得這是乙個生理學問題,首先解釋一下人眼對顏色的感知過程。

實際上我們所看到的顏色,是我們的眼睛對某一波長光的生理反應。人眼所能感知的波長約在390~780nm之間,這在電磁波頻譜上是很小的乙個範圍,在這個範圍內人眼感受與波長的對應關係如下圖。

圖1 可見光光譜

我們形成視覺能力的關鍵生理結構是眼睛、大腦中的視覺中心以及連線兩者的視覺神經系統。如圖2所示,外界光線通過瞳孔(pupil)進入眼睛。瞳孔後面是晶狀體(lens),類似於相機鏡頭。

晶狀體與眼睛的角膜(cornea)相結合,通過調焦使光線匯聚在視網膜(retina)上。

圖2 人睛的解剖結構

視網膜內排列著充當光感受器的桿狀細胞和錐狀細胞,這兩種細胞被稱為感光細胞。感光細胞所能感知的光的範圍也就是人眼所能感知的光的範圍,它們將收集到的光資訊傳遞給大腦,使大腦形成我們所看到的影象。桿狀細胞對光的強度很敏感,對光的波長卻不敏感,這種細胞一般位於視網膜的邊緣,通常在昏暗的光線下工作,使我們能看到昏暗條件下的物體輪廓,這也解釋了為什麼在昏暗條件下很難辨別物體的顏色。

錐狀細胞數量要比桿狀細胞少,主要聚集在視網膜的中心,在明亮的環境下工作。錐狀細胞對光的波長很敏感,能幫我們辨別物體的顏色和細微結構。某一特定波長的光從瞳孔到達視網膜上的錐狀細胞時,就會產生特定的化學反應,視神經系統根據這些化學反應向大腦傳送電脈衝,大腦再通過這些電脈將特定波長的光編譯從特定的顏色。

因此,錐狀細胞直接決定了我們所感知的顏色。三原色視覺理論認為,人眼中存在三種錐狀細胞,這三種錐狀細胞對光有不同的處理範圍。第一組錐狀細胞吸收紅色範圍內的長波光,第二組錐狀細胞吸收綠色範圍內的中波光,第三組錐狀細胞吸收藍光範圍內的短波光,即這三種錐狀細胞的工作範圍正好對應於三原色中紅、綠、藍(RGB),如圖3所示。

注意,這三種細胞的處理範圍均有重合,這也就是色光混合的關鍵所在。

圖3 三種錐狀細胞的工作範圍

如你所問,將紅線和綠線的數字相加再歸一化,將紅線和藍線的數值相加再歸一化,如下圖。

圖4 色光混合原理

紅加綠的峰值波長在600nm左右,因此我們就看到紅+綠=黃,而紅加綠的峰值波長要比綠色光的波長低,如圖中曲線red+green,因此我們就看到紅+藍=紫。至於為什麼紅+藍的峰值波長不是在紅和藍之間,注意紅色曲線在400-500nm之間翹起來的那部分,且藍色線在大於550nm時的值幾乎為零,而這樣的曲線是由錐狀細胞決定的。

因此,色光混合原理實際上是乙個生理學問題。

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