眼睛中的色彩

眼睛中的色彩

我們看到的世界五彩繽紛、絢麗多彩，因為世界有了顏色，才有了現代人類(lèi)的文明。人們認識世界的過(guò)程就是從發(fā)現顏色開(kāi)始的，不同的顏色構建了我們所在的美麗世界。

眼視光學(xué)苑

培養具有扎實(shí)的醫學(xué)專(zhuān)業(yè)知識及相關(guān)自然科學(xué)知識，有良好的職業(yè)道德和人文素養，有創(chuàng )新、創(chuàng )業(yè)精神，融醫療、預防、保健、康復為一體的應用型眼視光學(xué)人才。通過(guò)學(xué)習眼科視光學(xué)，掌握眼科學(xué)、眼視光學(xué)的基礎理論知識和診斷、預防與治療眼病的基本技能。

公眾號

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我們的眼睛為什么可以看到不同的色彩？

我們又是如何辨別不同顏色的區分呢？

其實(shí)眼睛可以識別色彩的過(guò)程就是眼睛接收可見(jiàn)光的過(guò)程?？梢?jiàn)光是電磁波的一個(gè)頻段，我們把感受到的不同頻率的電磁波映射為不同的顏色。

遇到過(guò)高或過(guò)低頻率的電磁波（紅外線(xiàn)等）眼睛不能處理時(shí)，就會(huì )出現看不見(jiàn)的情況。

我們需要知道：

顏色只是人的主觀(guān)感受，不是物體的客觀(guān)屬性，物體只是在發(fā)射光或反射電磁波。

我們人眼對顏色的感覺(jué)，不僅僅是由光的物理性質(zhì)決定，也會(huì )受到很多干涉因素，比如人眼對顏色的感覺(jué)往往受到周?chē)伾挠绊憽?/p>

大多數光源的光譜不是單色的，它們的光是由不同強度、不同波長(cháng)的光混合組成的。

人眼會(huì )將許多混合光的顏色與單色光源光的顏色看成是同樣的。

如橙色，就不是單色的600納米的光，它是由紅色和綠色的光混合組成的（顯示器無(wú)法產(chǎn)生單色的橙色）。

人眼中的錐狀細胞和桿狀細胞都能感受顏色。

正常人眼中有三種不同的錐狀細胞：

第一種主要感受紅色，它的最敏感點(diǎn)在*6*納米左右；

第二種主要感受綠色，它的最敏感點(diǎn)在***納米左右；

第三種主要感受藍色，其最敏感點(diǎn)在420納米左右。

桿狀細胞只有一種，它最敏感的顏色波長(cháng)在藍色和綠色之間。

事實(shí)上，場(chǎng)景反射光在視網(wǎng)膜上，刺激細胞產(chǎn)生的信號，并不能完全反映人對這個(gè)場(chǎng)景的感官。我們的大腦會(huì )對這些信號進(jìn)行處理，并分析比較周?chē)男盘?，從而得出分析結論。

顏色與光的頻率關(guān)系

色彩包括：色相、亮度、飽和度。

色相就是顏色類(lèi)別，比如紅色和黃色。色相實(shí)質(zhì)上就是電磁波的頻率?？梢?jiàn)光譜上表示的就是色相的變化?？梢?jiàn)光譜如下

亮度顧名思義指顏色的亮度，本質(zhì)上就是電磁波的幅度。

電磁波幅度大，亮度就高，這個(gè)顏色就亮。

飽和度又稱(chēng)純度，是指顏色中白光的比例。飽和度高的話(huà)，白光就少，顏色就比較正，比如大紅色。飽和度低的話(huà)白光比例大，顏色比較發(fā)白。

光譜只表示了色相這一維度，不能完全表達我們見(jiàn)到的顏色。我們見(jiàn)到的顏色是三維構成的。

上圖是HSV顏色空間：

H那圈代表色相，S方向代表飽和度，V代表v亮度。

我們生活中看到的顏色因為混有雜色，沒(méi)有圖例中那么純，這使得我們感受到的“色彩”更加豐富。

這里需要注意的是混合顏色不可以代替單一顏色（特有頻率的光）。

不同的色相對應著(zhù)不同的頻率，而任何兩個(gè)頻率相加是無(wú)法合成另一個(gè)頻率的。所以說(shuō)紅光和綠光混合，得到包含兩種頻率的“黃光”只是人眼的感覺(jué)，和單一頻率的黃光本質(zhì)不同，只是人眼無(wú)法區分。

三原色（紅綠藍）混合顏色

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人眼對顏色的感知比較復雜，視網(wǎng)膜上有兩種細胞，桿狀細胞能感受光的刺激產(chǎn)生明亮感覺(jué)，錐狀細胞不僅能產(chǎn)生明亮感覺(jué)還能辨別顏色。據視覺(jué)三色學(xué)說(shuō)，錐狀細胞有三種，分別對紅綠藍三種光線(xiàn)的刺激最敏感。下圖，橫軸是光的波長(cháng)，縱軸是三種錐狀細胞對所有顏色的感應強度。

比如說(shuō)：

眼睛接收到紅光，那么藍色錐狀細胞沒(méi)感覺(jué)，綠色錐狀細胞基本沒(méi)感覺(jué)，紅色錐狀細胞感覺(jué)很強烈，那么大腦認為 ——這是紅光。

眼睛接收到純黃光（單一頻率），紅色和綠色錐狀細胞都有一定的感覺(jué)，但是不太強烈，那么大腦覺(jué)得，這是黃光。

紅光和綠光混合射向眼睛，紅色和綠色錐狀細胞都有一定感覺(jué)，那么大腦依然覺(jué)得這是黃光。

所以，混合頻率光在人眼的感覺(jué)上是可以代替單一頻率的光的。這里只是主觀(guān)感受，實(shí)質(zhì)上多個(gè)頻率的光相加是不能合成另一個(gè)頻率的光的。

根據上文描述，顏色只是人的主觀(guān)感受，對于感受的分析涉及神經(jīng)生物學(xué)，每個(gè)人類(lèi)個(gè)體存在差異，所以感受到的顏色其實(shí)也是有很大差異的。如下圖，引起轟動(dòng)的“顏色難辨的裙子”：

不同的生物對同一頻率光的感受肯定是不同的。

夜視動(dòng)物（老鼠等）基本沒(méi)有錐狀細胞，他們無(wú)法分辨色相（光的頻率），只能分辨亮度（光的強度），所以看到的是黑白的世界。

另一種海洋生物皮皮蝦，有12種錐狀細胞。它們可以區分紅綠合成的“黃色”和單一頻率的黃色。也就是說(shuō)它們可以看到更多豐富的顏色，加一個(gè)形容詞，豐富到你難以想象！

我們人眼中，也有無(wú)法辨別顏色的個(gè)體，這里我們不多闡述，色盲癥科普，有過(guò)詳細的介紹，感興趣的小伙伴可以前去翻閱。

影響色彩的因素

人們對顏色的感受從來(lái)不是相同，主觀(guān)感知色彩會(huì )受到很多因素的影響。

01

顏色的心理作用

人眼對顏色的感受有許多神奇的效應?？聪旅孢@張圖

02

亮度的效果

同一種顏色在不同的亮度中會(huì )產(chǎn)生不同的顏色感。這個(gè)現象的原因是我們的眼睛中除了有錐狀細胞外還有可以感光的桿狀細胞。桿狀細胞雖然一般被認為只能分辨黑白，但它們對不同的顏色的靈敏度是略微不同的。

0*

文化的影響

不同的文化對顏色的定義有時(shí)會(huì )少許不一樣。比如在有些文化中，中國的青色被看成是藍色的一種。

04

光源的影響

人在看顏色時(shí)總是試圖補償光源本身的顏色。因此我們在不同的光源下看到的同一種顏色實(shí)際上是不同的。

本期通過(guò)人眼對色彩識別的介紹，讓我們再一次驚嘆于視覺(jué)的神奇。顏色是視覺(jué)不可或缺的重要組成部分，也是被廣泛應用于視功能檢查的方式之一（紅綠平衡、立體視檢查）。

通過(guò)視網(wǎng)膜細胞對不同波長(cháng)光的接收，我們的世界里有了色彩，更有了探尋世界的快樂(lè )。視光學(xué)不是枯燥的專(zhuān)業(yè)學(xué)科，讓我們一起感受視光的快樂(lè )。

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