三原色是怎麼來的？憑什麼兩個頻率不同的光波疊加會表現的像是另一種頻率的光？

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三原色，小時候貌似說的是紅黃藍吧，現在用的比較多的是RGB。這些顏色能配出我們能感受到的所有顏色。但顯然改變三種顏色的比例並不可能產生出一種新的波長的光啊，按理說顏色不應該變才對。比如紫光的波長最短，但是紅色和藍色的光疊加看起來是紫色的。那疊加出來的紫色和真正的紫色在人眼中到底是如何感受和傳輸的呢？

事實上題目表述不嚴謹，嚴謹的表述是 Henry Grassmann 給出的：

If two simple but non-complementary spectral colors be mixed with each other, they give rise to the color sensation which may be represented by a color in the spectrum lying between both and mixed with a certain quantity of white.
兩種非互補單色光的混合結果，總是可以用另一種單色光與白色的混合來再現出來。

事實上整套現代色彩感知的理論都是基於這條定律。

下面就來推導三原色的來歷。
下文中 $left|cdot ight>$ 表示一個譜功率分布， $left|I_lambda ight>$ 表示總功率為 1、波長為 $lambda$ 的單色譜功率分布， $left|W ight>$ 表示總功率為 1 的白光譜功率（具體的選擇不影響討論）。譜功率分布構成一個無窮維線性空間。
定義感知 K 是光譜（譜功率分布）的函數，它是譜功率分布到「顏色」空間的映射。用實驗可以證明這個映射是線性的，因此「顏色」空間是線性空間。

接下來我就證明這個顏色空間是三維的。

依照 Grassmann 定律，對於非互補的、功率都是 1 的單色光 $left| I_{lambda_1} ight>, left| I_{lambda_2} ight>$ ， $0<alpha<1$ 和白光 $left| W ight>$ 來說，存在單色光 $left| I_{lambda_A} ight> eleft| I_{lambda_1} ight>, left|I_{ lambda_2} ight>$ （功率也是 1），其波長 $lambda_1 <lambda_A<lambda_2$ ，和實數 $omega$ 使得下式成立：

$K(alphaleft|I_{lambda_1} ight>+(1-alpha)left|I_{lambda_2} ight>)=K(omegaleft| W ight> + (1-omega)left|I_{lambda_A} ight>)$

在這個過程里， $lambda_A$ 和 $omega$ 都是混合比 $alpha$ 的函數，且隨著 $alpha$ 連續地變化。如果記 $lambda_A=f(alpha)$ ，容易看出 $f(0)=lambda_1, f(1)=lambda_2$ ，因此對於任意的 $lambda_1<lambda<lambda_2$ ，都有一個（0-1 間的） $alpha$ 值，以及一個對應的 $omega$ 存在，使得下式成立：

$K(alphaleft|I_{lambda_1} ight>+(1-alpha)left|I_{lambda_2} ight>)=K(omegaleft| W ight> + (1-omega)left|I_{lambda} ight>)$

接下來考慮可見光譜最短波長的單色光 $left|S ight>$ 、最長波長的 $left|L ight>$ ，以及夾在兩者之間的 $left|M ight>$ ，總存在一個合適的 $alpha_M$ 使得：

$K(alpha_Mleft|S ight>+(1-alpha_M)left|L ight>)=K(omega_Mleft| W ight> + (1-omega_M)left|M ight>)$

利用 K 的線性性質清理之後有：

$Kleft[{alpha_M over omega_M}left|S ight>+{1-alpha_M over omega_M}left|L ight> + left(1 - {1 over omega_M} ight)left|M ight> ight]=K(left| W ight>)$

這個式子的含義是我們分解了白光，而左邊就是三原色。換常數

$K(sleft|S ight>+lleft|L ight> +mleft|M ight>)=K(left| W ight>)$

因此對於任意單色光 $left|A ight>$ ，我們有：

$K(alphaleft|S ight>+(1-alpha)left|L ight>)=K(omegaleft| W ight> + (1-omega)left|A ight>)$

帶入白光分解式清理之後可以得到

$Kleft(frac{alpha - omega s}{1-omega}left|S ight>+frac{1-alpha - omega l}{{1-omega}}left|L ight> -frac{omega m}{1-omega }left| M ight> ight)=K(left|A ight>)$

看見沒？三原色出現了，任意單色光都能分解了。因此對光譜 $left|C ight>=int C(lambda)left|I_lambda ight>mathrm{d}lambda$
應用到上式：

$Kleft[left|S ight>intfrac{C(lambda)cdot(alpha - omega s)}{1-omega}mathrm{d}lambda+left|L ight>intfrac{C(lambda)cdot(1-alpha - omega l)}{{1-omega}}mathrm{d}lambda -left| M ight>intfrac{C(lambda)cdotomega m}{1-omega}mathrm{d}lambda ight]=K(left|C ight>)$

即：任意光譜都「感知等價於」三個單色光的線性組合，因此 K 的上域是三維的，三原色存在。

好玩的是我們可以根據上面的等式定義出三個線性泛函 $left<s ight|, left<m ight|, left<l ight|$ ，用它們和譜功率函數求內積就能得到顏色分量了。

修改內容：整理了文字表達和對物理意義的解釋使其可讀性更強，補充了一個略微相關其實與理解內容無關的例子，增加了吐槽擴大讀者群。
色彩是什麼？古人是這樣看待這個問題的：

人能夠感知到的色彩是一個三維線性空間的子集，我們將其稱為色彩空間。（詹姆斯·克拉克·麥克斯韋作者根據其思想整理）

由線性代數我們知道任何三個線性獨立的向量可以張出整個空間。所以三原色是有一定根據的：任何三個線性獨立的顏色均可作為三原色。但是，在線性組合中可能會有項的前面出現負值。（在實際的實驗中，負值的物理意義是這樣的：如果一個顏色為 $y = -R+2G+3B$ ，那麼在實驗中一側將強度為2的G與強度為3的B疊加，其視覺效果與y與強度為1的R疊加相同，即 $y+R = 2G+3B$ ）如果考慮到光的亮度只能取正值的話那麼就只有這三個向量的Convex Combination才能夠表現出啦。(在下圖中選擇三個原色，那麼他們的Convex Combination在這個色彩空間的 $u^{$ 平面截面上中給出的就是以這三個顏色為頂點的三角形。

"CIE 1976 UCS" by Adoniscik - Own work. Licensed under Public domain via Wikimedia Commons - File:CIE 1976 UCS.png

我們可以看到，如果選擇紅藍綠作為三原色的話，那麼可以覆蓋色彩空間的很大範圍，因而是一個非常理想的選擇。(註：當然了，你們可能見過其他形狀的色彩空間。因為我們在這個向量空間上定義內積的方法有很多，給定一個內積，我們就會得到不同的Metric，從而讓色彩空間看起來形狀不一樣。另外，你永遠不可能在電腦上看到真正的色彩空間圖，因為顯示屏一般也就能顯示10%(取決於你對色彩空間的選擇)的顏色……)

至於為什麼可以看到紫色在電腦顯示屏上呢？我們記憶中紫色對應的是波長最短的光呀？事實上，不存在顏色如同彩虹中的紫色的複色光形成的顏色。紅藍的組合給出的紫色即使是在視覺效果上也是與彩虹的紫色不同的，而僅僅是看起來比較接近。具體的，我們需要看如下討論：

我們一般看到的光是複色光，可以將複色光視為一個關於頻率 $omega$ 的函數， $L(omega)$ ，其物理意義該是各個頻率的單色光占這個複色光的比例。額外的，我們要求該函數滿足歸一化條件，即 $int^{omega_{2}}_{omega_{1}}L(omega)domega = 1$ 。(積分的上下限為人眼能感知的最高頻率 $omega_{2}$ ，最低頻率 $omega_{1}$ 。)（更嚴謹的，應該將其視為一個測度。不然之後就要用什麼Dirac "Function"一類的扯淡內容來解釋單色光是如何出現在Color Space裡面……）。我們看的過程，就是一個由連續函數空間到色彩空間的線性運算元，該運算元由如下的積分定義： $T(L) = int^{omega_{2}}_{omega_{1}}L(omega)T(omega)domega$ ，其中 $T(omega)$ (注意這個T和前面的那個T是不一樣的，只是因為物理意義有些相關才用的相同記號。以及：這裡面的字母選擇都是我自己編的，跟參考書不一樣的話大家淡定)定義為強度為1，頻率為 $omega$ 的單色光在色彩空間中的像。我們可以再仔細的看一下上圖，注意到色彩空間的外緣標註的數字就是對應波長的單色光可以看到的內容。按照公式解釋，即 $T(omega)$ 的像是色彩空間上面的弧。（或者說L是Positive measure，此時 $T(L) = int T(omega) dL(omega)$ 嗯對，其實你的大腦早就會勒貝格積分了，可惜是大腦處理視覺的部分而不是處理考卷的部分）由於看的過程是個積分，並且是個非負函數，所以人類能看到的光線就是這些單色光的顏色的Convex Combination，也就是圖中畫出的色彩空間啦。這裡，注意到由於單色光形成的線是向外拱出來的（即：單色光由低頻到高頻在Color Space畫出的是一條有向曲率(signed curvature不知是不是這麼翻譯)恆為正的線。），在對顏色進行組合時，實際上是不能夠由其它顏色的光組成單色光對應的顏色的。為了得到一個完美的顯示器，它必須具有光譜的全部單色作為原色才能給出你能看到的所有顏色。但是，由於很多顏色看起來非常接近(如事實上在色彩空間角落的彩虹中的紫色和由藍色與紅色組合得到的紫色)，因而你可以在電腦屏幕里看到被你稱為紫色的顏色，雖然在事實上它和彩虹中的紫色是人眼理論上能看出不同的。
補充：如果指定使用三原色的話，那麼最理想的顯示器應該使用藍紫色，綠色和紅色的激光（單色光）以最大地覆蓋色彩空間。(因為單色光可以取到邊界，而複色光只能是色彩空間內部(interior)的一點。)事實上，曾經三菱出過一個叫LaserVue的產品系列，就真的是用激光作為光源，其性能可從下圖中看出：

來源：http://hdguru.com/mitsubishi-laservue-l65-a90-first-tech-review-hd-guru-exclusive/310/

頂到外框，吊打其他電視。當然，這個75英寸5000美元的背投黑科技是註定沒有好下場的。

總結一下：

（線性獨立的）三原色在允許取負值的情況下的確可以表達所有的顏色。
然而，考慮到亮度只能取正值，實際上三原色能組合出的只有其Convex Combination。三原色在色彩空間上構成的三角形越大那麼能組合出的顏色越多。
人對於顏色的認知，可以認為是由一個積分定義的由無窮維向量空間至三維空間的線性運算元。 $T(L) = int^{omega_{2}}_{omega_{1}}L(omega)T(omega)domega$
由於單色光分布在色彩空間最外側，並且其是構成了一條嚴格向外拱的曲線，因此任何單色光的視覺效果在理論上講不能由複色光組合得到。如果想要獲得所有的顏色，必須以所有單色光作為原色才能實現。
在視覺效果上，由於紅藍的組合和紫色單色光比較接近，因而人們可能會誤以為彩虹的紫色可由其它單色光組合得到。然而，事實上是不能的。

本文內容並沒有考慮到顏色認知關於其周圍環境的影響這一類更為複雜的問題(如較暗物體圍住觀察對象會使得觀察對象看起來更亮)，僅僅是對於單一顏色認知的一個解釋。

以上內容，根據學校除名自學成才的大一物理學知識和查維基百科得到。關於色彩空間的主要內容我是從《費曼物理學講義》裡面看的，後面的那個關於複色光的解釋是在自認為看懂維基和《費曼》的情況下翻譯成自己相對熟悉的語言解釋的，如果有錯誤的話請在評論中指出。不允許在未署名的情況下轉載。（如果錯了的話署名的情況下也最好別轉，不許吊打……）

有類似問題的，我把之前答案轉過來

額，因為顏色說到底是不同波長的光對人眼刺激產生的。人眼有三種色彩感受器（視錐細胞），每種感受器可以感應不同波長範圍的光，分別的感受峰值波長為：420nm，534nm，564nm，差不多相當於藍、綠、紅三色光的波長。

SML視錐細胞對不同波長光有不同的反應強度，然後根據格拉斯曼混合定律，感覺上相似的色彩就可以互相替代。（貌似有另一種說法是牛頓當初用三稜鏡進行光的分解然後只有三色光無法被分解，別的顏色光都可以分解啥的......）

格拉斯曼混合定律：

1. 人的視覺只能分辨色彩的三種變化：明度、色調、飽和度．
2. 在由兩個成分組成的混合色中，如果一個成分連續地變化，混合色的外貌也連續地變化。
補色律：每一種色彩都有一個相應的補色。如果某一色彩與其補色以適當比例混合，便產生白色或灰色；如果二者按其他比例混合，便產生近似比重大的色彩成分的非飽和色。
中間色律：任何兩個非補色相混合，便產生中間色，其色調決定於兩色彩的相對數量，其飽和度決定於二者在色調順序上的遠近。
3. 色彩外貌相同的光，不管它們的光譜組成是否—樣，在色彩混合中具有相同的效果。換言之，凡是在視覺上相同的色彩卻是等效的。
代替律：相似色混合後仍相似。
如果色彩A = 色彩B，色彩C = 色彩D，
那麼:色彩A + 色彩C = 色彩B + 色彩D
代替律表明: 只要在感覺上色彩是相似的，便可以互相代替，所得的視覺效果是同樣的。
設A + B = C，而B = X + Y ，那麼A + (X + Y) = C。這個由代替而產生的混合色與原來的混合色在視覺上具有相同的效果。
根據代替津，可利用色彩混合方法來產生或代替某種所需要的色彩。色彩混合的代替律是一條非常重要的定律，現代色度學就是建立在這一定律基礎上的。
4. 混合色的總亮度等於組成混合色的各色彩光亮度的總和。這一定律叫做亮度相加律。
上面所說的格拉斯曼色彩混合定律是色度學的一般規律，適用於各種色彩光的相加混合。但這些規律不適用於染料或塗料的混合。

另：Metamerism (color) 維基百科對同譜異色解釋更好。

抖個機靈哈~

Hence，類似於我們將樂器演奏出的聲音，通過傅里葉變換，分解成基音和一組泛音。人類的視覺神經也天生就具有「傅里葉變換」的功能！

人眼不區分是單色光還是混合光的。甚至同一種顏色也可以有多種不同的混合方法，用幾組不同顏色的光混合出來，即同色異譜。

簡單的理解就是單純的紫色光和疊加出來的紫色光在人眼中引起的刺激是一樣的，所以你感覺起來它們也是同一種顏色。

簡單說，因為人眼只有三種視錐細胞，所以真正能被人識別的，只有紅、綠、藍三色。

那麼，為什麼我們看到的顏色遠不止三種呢？

因為，我們可以把紅、綠、藍看作直角坐標系裡面的X、Y、Z三個坐標軸。

於是，黃色就是紅-綠平面上、和兩條坐標軸夾角為45度的向量——根據初中數學知識，我們知道，這條向量在紅-綠坐標軸上的投影等長：表現上，就是黃色可以由紅、綠色光混合出來。

鬼扯吧？沒聽說眼睛還會解析幾何。

眼睛當然不會解析幾何；但它的原理，卻天然就能「提取」色彩向量的三個分量。

為什麼呢？

因為……只有三種視錐細胞啊，這三種細胞分別對紅、綠、藍這三種頻率的光最為敏感；但對「頻率偏了一點點」的光，也不是一點都看不到啊。

於是呢，「黃色」對應頻率的單色光，就剛好對紅、綠兩種錐細胞各自造成50%的影響——這不恰好就是「黃色向量」在紅、綠坐標軸上的投影嗎？

類似的，「橙黃色」對應頻率的單色光，照到視網膜上時，可能就成了對紅錐細胞有70%的影響、而對藍錐細胞有30%的影響。

那麼，如果有人按比例，同時用紅、綠色光照射過來，眼睛是不是就無法區分這究竟是單一向量的投影，還是兩個向量的疊加了呢？

很容易理解，既然我們的眼睛「測量」的僅僅是「投影」在三種錐細胞的光強，並不知道究竟是單一頻率的光（向量）、還是兩種、三種甚至幾百種不同頻率的光（向量）的混合；那麼，任何能夠「湊合」出合適光強組合的單色光的組合，都能讓眼睛誤以為自己看到了特定頻率（也就是顏色）的單色光。

換句話說，其它任何顏色的光混合，都會給人另外一種顏色的感覺。

甚至，你用橙、粉、紫也能搗鼓出一套系統，混合出各種各樣的顏色出來——這很容易理解，向量相加嘛（如果你有彩色筆的話，不妨試一試）。

只不過，這個系統所能覆蓋的色彩空間，比紅、綠、藍三原色系統少得多得多罷了。

再說一遍，真正的紫色是接近深藍的一種顏色，見圖中最右邊的顏色，平時所說的紫色指的是紫紅色，即紫色和紅色混合後的顏色，那當然會「很像紫色」了。

「真紫色」比「疊加出來的紫色」更純凈，你用三稜鏡折射太陽光看到的紫色，或者驗鈔燈的那種紫色，才是真紫色，在顯示器上看不到如此純凈的紫。
@夏夏moe 貼的那張圖，視覺上參考意義不大，因為它已經在顯示器上了，當然已經是「偽紫色」了，你要看實物才行。（註：很多相機會把「真紫色」照成深藍色，實際觀感比圖上要更紫）
其實，與其說紅+藍=紫，不如說紫+綠=藍更準確一些。

確實不能疊出真正的紫色，但是你眼睛就只能感受3種，紫色刺激到的跟疊加刺激到的是一樣的╮(￣▽￣")╭

其實，我們生活中所說的顏色和光譜中可見光的顏色並不是嚴格對等的。實際上，存在兩種顏色的定義：

自然界真實存在的顏色

嚴格對應波長，實際上所謂的不同的顏色就是可見光電磁波的不同波長（或者能量不同）的光子。比如波長為550nm的光子、波長為700 nm的光子...

人眼感知的顏色

下圖顯示了人眼對整個可見光譜的感知。因為人眼視網膜上，主要負責感知色彩的視錐細胞對不同波長的光子的感知並不相同，存在一個相應的範圍。如下圖（來自 http://CUDO.jp），

而人眼對不同波長的感知能力可以用下圖中的白色曲線來表示。白線對應的值越高，表示人眼對此波段的光子的感知越靈敏。人眼把S那條線感受到的光子都認知為藍色、把M那天線的認知為綠色、把L那天線對應的認知為紅色。

（圖片來自 wikipedia）

你注意到了嗎？實際上，上述的三種顏色：藍、綠和紅色（RGB）正是我們所知道的三原色。所以，事實上，你只能看到三種顏色：藍綠紅！等等……事實不是這樣啊！我們的世界明明豐富多次啊？？你怎麼在這裡瞎扯？其實，你看到的多種多樣的顏色是這三種顏色組合在一起的結果。這三種顏色好比一個三維空間里的三個坐標，你把他們不同程度的組合起來，就可以形成各種各樣的顏色。實際上，他們形成了一個3D的色彩空間，如下圖，空間中每一個點都代表了一種顏色。

（圖片節選自youtube視頻 https://www.youtube.com/watch?v=x0-qoXOCOow）

所以你看到的顏色其實就是人眼在對藍綠紅這三種光子的測量，然後線性的疊加而已！其實我們的RGB顯示器就是運用了這個原理，顯示出不同的色彩。所以，很多顏色並不是真正的一個顏色而已，它代表的是這個物體發出的光中，藍綠紅這三種光的相對強度的組合！！這些美麗的顏色中很大一部分其實只是你的腦補而已…… [不過，因為人眼視錐細胞的響應也存在飽和，也就是說藍、綠和紅不可能無限的亮，因此，人類的感知只是這個三維空間里的一個有限區域。這也是CIE定義出他們最有名的CIE色表的來源。因為人類對色彩的感知是有限的，且我們實際上對實際的光譜更感興趣，所以，根據人眼對色彩的響應曲線，我們可以把上面的三維空間變換到二維（如下圖），具體變換的數學公式可以參考其他的答案，他們寫的很詳細了。

（圖片節選自youtube視頻 https://www.youtube.com/watch?v=x0-qoXOCOow）
而這二維的平面涵蓋了人眼能看到的所有顏色（注意，實際上上述的三維色彩空間里有很大一部分是人眼無法識別的顏色，因為人眼視錐細胞的感光能力是有限的！），於是就形成了下面的CIE圖，此圖是1976年的修改標準，該圖最早由1931年提出。

（圖片來自：http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/）

而，通過數學運算，不難算出真實光譜，比如450nm的光應該什麼顏色的。你只需要把450nm處三種顏色的視錐細胞的響應疊加起來就行了。通過這樣的方法，你就可以計算出一條曲線，它可以近似代表自然界中真實的色彩。此外，你還可以計算出色溫曲線。如果你還記得黑體這個概念的話，不同溫度會給出不同的能譜分布，如下圖，不同的能譜分布中，藍、綠和紅色的相對強度不同。

（圖片來自：Croatian-English Chemistry Dictionary Glossary）
那麼同樣通過數學的運算，你可以計算出不同溫度黑體在人眼中所反映出的「顏色」。就是圖中間的那條曲線。太陽的溫度是～6000K，於是我們可以對應出來，太陽是白色（偏一點點黃）。]

然而，還需要提到的是，上面說的是物體發出的光，比如太陽（黃白色），還有你的顯示器。那麼綠葉的顏色又是怎麼回事？白紙呢？白種人為什麼那麼白？黑人為什麼那麼黑？因為他們不發光。所以，其實他們的顏色只是他們反射的光中藍綠紅這三種光的相對強度的組合！！因此，對於反光的物體來說，光源的顏色覆蓋很重要。這也是為什麼我們使用日光燈或者白光燈的原因。試想一下，如果你用綠光燈，你還能看到豐富多彩的衣服和圖畫嗎？

值得一提的是，漢語里的紫色其實是一個比較模糊的概念，既可以對英語英語里的violet，也可以是purple。嚴格來說，violet更接近比藍波波長更短的顏色，也就是紅和綠都很少，而藍色也很弱的情形。相當於黑中加了點藍的感覺。而紫色則是純粹的腦補大紅＋大藍而已。不管則樣，紫色並不是真實的顏色。那麼violet呢？其實它也並不是真實的，我們再來看一副更精確的視錐細胞響應曲線

（圖片來自http://weeklysciencequiz.blogspot.com）

或者為了更加嚴謹，我們來看看論文里實際的測量曲線：

（圖來自 Stockman et al 1993, The Journal of the Optical Society of America, 圖15）

注意到了嗎？實際上在比藍光中較短的波段紅色視錐細胞的響應也比較突出，大概是0.1，而藍色大概是0.7-0.8。因此，你看到的violet也是藍+紅組合的結果。

一句話總結，我們大致可以理解為，顏色是自然界的可見光波段的光譜在人眼中的一個線性投影。我們可以更具CIE，把人眼中看到的「顏色」，還原到自然界「真實的顏色」。

最後我們可以開一個腦洞，除了人類以外，我們完全可以把藍色，綠色和紅色這三個原色互換，其實他們只是大腦為了辨認顏色而做的區分而已，我們完全可以變讓他們讓綠色對應的光子在大腦中顯示出藍色，「紅色光子」顯示出綠色，「藍色光子」顯示出紅色。這樣一來，天空中的太陽仍舊是白色，然而樹葉都是藍色了……天空也變成了紅色……晚霞變成了綠色…… 哈哈哈....

補充一點：我們小時候學到的三原色不是紅黃藍，而是品紅色Magenta、黃色Yellow、青色Cyan，美術老師嫌麻煩就直接叫紅黃藍了。繪畫、印刷時候的顏色是屬於吸收色（吸收色必須要有外界光的照射，人眼才可見）；和顯示器的三原色RGB的發射色（自身可以主動發光）完全是不同的概念。理論上CMY可以構成絕大部分的顏色，但是由於顏料不純，所以再增加了黑色顏料作為補充，從而CMYK發展成為了印刷系統的色彩模式。
建議題主一點：可以好好了解下RGB和CMYK兩套系統。
PS：關於真正的紫色，看起來是什麼感覺？可淘寶：1W 大功率LED 燈珠七種發光，不貴，一套下來也不要10快。自己配個電池，搭個電路。
另外推薦題主一本不錯的書：
顏色的物理與化學：顏色的15種起源

看了幾個答案公式推演得很好，但是不用這麼麻煩吧——涉嫌對數學的濫用。三原色主要就靠人眼的視錐細胞捕捉的，視桿細胞主要負責弱光環境。視錐細胞是視網膜細胞進化形成的特化分工，根據每種視錐細胞對可見光對不同頻譜範圍的光線的敏感度而分化的，自然中形成了紅綠藍三個崗位。據說紅色主要是為了感知植物果實，綠色主要是為了感知樹葉，藍色主要為了感知天空。三種視錐細胞的敏感範圍之和等於可見光的全光譜，所以當然任何單色可見光的組合都能被這三種視錐細胞組成的彩色感受器捕捉了。
所以重點是，彩色是可見光的組合，而可見光的頻段劃分可以是任意的。具體到我們地球上的人類，進化使我們用三種視錐細胞感知顏色，是我們能感知的頻段之和叫可見光，而不是先有可見光這種東西人眼再去解析的。

人眼中三種視桿細胞對於可見光刺激形成神經電信號並非嚴格只能對某個波段的光波才有響應。但是每種視桿細胞都存在個最特異的波段（具體而言就是三原色的波段）。但對於其他波段的光，三種細胞都會有一定程度的響應，因此我們可以感知光的顏色。
舉個例子，假設有一束光照到視網膜上，三種視桿細胞向大腦發出的信號分別是2，3，4；此時大腦會用一組向量（2，3，4）來描述這個顏色。如果我們用組合在一起的視桿細胞三種最特異的波段的組合光使得視網膜發送到大腦的信息也是（2，3，4），你的大腦根本沒法分辨這個是單一波段的光還是夾雜了其他波段的光，它會相信看到的兩束光是一樣的。

人眼並不能準確識別波長，只能做到在3個或者4個特定波長採樣。人看到的五顏六色是腦補的，並不一定是那個單色光的波長。所謂同色異構。

因為人眼的視錐細胞只有三種，所以........你抓只蝙蝠問問？

難道是

將光的場強線性疊加，然後利用三角函數和差化積，產生新的頻率？

或者是

將場強進行傅立葉分解，產生多個單一頻率的單色波？

實際上光的三原色RGB疊加的顏色，就好似顏料盤一樣把顏色疊加在一起，色彩跟光的頻率波長並無關係。比如簡單的電視機顯示屏，RGB引起紅粉藍粉以一定比例疊加一起，形成紫光，這個紫光並不是光學中頻率最高的色光，只是它引起人的視覺跟光學中的紫光所引起的效果是一樣的，對人來說就是腦補現象是一致的。

色光三原色（加色法三原色）（紅、綠、藍）視錐細胞包括長錐細胞（分泌紅敏感素）、中錐細胞（分泌綠敏感素）、短錐細胞（分泌藍敏感素），分別在紅、綠、藍光刺激時最興奮，黃光刺激時長錐細胞與中錐細胞都較為興奮所以說黃=紅加綠，同樣青=綠加藍，【而紅光加藍光是洋紅色（也叫品紅色），紫色光刺激時中錐細胞興奮度下降得較快所以看起來紅加藍得到的洋紅色像紫色】

顏料三原色（減色法三原色）（青、黃、洋紅）青反射綠藍光，黃反射紅綠光，混合後只反射綠光，所以青顏料加黃顏料為綠色，後兩者同理

三原色理論是有缺陷的。。。四色理論（紅綠黃藍）已經被學界接受。。目前很多色域轉換演算法里有一步就是轉換到LAB四色模型為中介的。。

CIE色度圖
百度這個就豁然開朗了
PS：看了樓上那個用泛函duang duang duang 推導一大串亂七八糟玩意兒的哥們的回答，一種難以表達的感覺湧上心頭～