三基色的原理是怎樣的?是否可見光都由三種顏色光不同比例混合而成?為何藍色給人感覺暗,綠色給人感覺更亮?


首先必須指出的是,不是所有顏色的可見光都是由三種顏色的光按照不同的比例混合而成的。

人的視覺感光系統由四種感光細胞組成,感知亮度的桿狀細胞和感知顏色的錐狀細胞,錐狀細胞共有三種,我們不妨稱之為R、G、B。每一種感光細胞能感知的光的頻率範圍是不一樣的。

拿R感光細胞來說,他對於紅色頻率的電磁波最為敏感,如果此時有一束紅色頻率的電磁波射入眼睛,那麼就會激發R感光細胞,這時候大腦告訴我們,我們看到了紅色。如果這束電磁波的頻率慢慢升高,那麼他就會同時激發另一種感光細胞G,感光細胞G對於綠色頻率的電磁波感知最為敏感,如果電磁波的頻率介乎於紅色和綠色之間的話,則R和G兩種感光細胞都會被激發,給我們黃色的感覺。

所以事實上如果要讓我們感知到黃色,可以射出一束介乎與紅色和綠色之間的頻率的電磁波,但同樣的,也可以射出一束紅色頻率的電磁波,同時射出一束綠色頻率的電磁波,當他們同時到達我們眼中時,我們就會感知到黃色。人的感光系統是無法分辨這之間的區別的。

這就是三基色的原理。

接下來解答最後一個問題,為什麼藍色比較暗,而綠色比較亮。

這是顯示器和人類眼睛感光系統的問題。我們剛剛說到人類感知亮度的感光細胞主要是桿狀細胞,桿狀細胞能感知到的電磁波的頻率比較廣,但也有一個範圍,他對於綠色頻率附近的電磁波感受比較敏感,也就是說綠色頻率附近的電磁波比較小的強度,就能給我們很亮的感覺。而藍色頻率附近的電磁波就不那麼敏感,這樣,同樣強度的藍色的電磁波,給我們的感覺就不會那樣的明亮。但顯示器的背光源發出的光,大體上各種頻率的強度都是差不多的,所以顯示純粹的藍色的時候,就會感覺不如純粹的綠色那麼明亮。


三基色原理實際就是根據人眼識別色彩的原理來的。因為人類只有三種視覺細胞。他們只能分出三基色。(更確切的說,人類的視覺細胞比較接近 Y Cr Cb 色系。)

用一句通俗的話講,是這樣:

人眼看到 G+B 混合的顏色,會把它識別為黃色。自然界中真正的黃色,對人類的眼睛來說,跟G+B沒有區別。。。因此在實際顯示中,就用 G+B 來模擬黃色。

如果人眼用四基色,五基色去識別色彩,那麼電子界也就必然需要用四基色五基色去表示色彩了。

所以答案是,可見光並不是由三種顏色混合而成,但是人類只能按照三種顏色去識別色彩。綠色更亮的原因僅僅因為人眼中綠色的感光細胞更多,所以採集到的綠色光亮更多。


我汗,上面的答案連圖都沒有一幅,怎麼理解?來人,上圖!

我們的視網膜包含三類對光敏感的錐形細胞,分別對不同波長範圍的光有反應。上圖中的縱軸代表人類眼睛對於波長的光敏感度。人的眼睛只能感受真空中波長範圍在 4000-7000埃的電磁波,我們稱為可見光。每一類錐形細胞感受光的範圍並不相同。如果有一束 4000埃的光線射入眼睛,只有β錐形細胞感受到光的訊號,而γ與ρ錐形細胞則繼續發獃。

如果三類錐形細胞都被同時間激活了,我們能看見白光(例:太陽)。相反,假如錐形細胞都停留在無所事事、發獃的狀態(例:夜空),即使大氣中存在極大量的各種電磁幅射(沒錯,你的手機幅射、電視塔的幅射、宇宙背景幅射,本質上跟可見光沒有區別),你還是什麼都看不到,除了層主的光頭,月亮和星星。

沒錯,假如外星人眼睛裡有一種對波長12.5cm敏感的錐形細胞,他坐在你的無線路由器前面會非常醒神。

回到問題,如上圖所見,樓主之所以感到綠色比藍色亮,主要原因在於,綠光激活了所有的γ細胞、同時激活了不少的ρ細胞。相反,對於藍光,只有β細胞被激活了,另外兩種錐形細胞對藍光表示沒有反應。綠光所激活的錐形細胞總數,比藍光的多。

實際上,黃色對於人類來說似乎是最亮的,青色似乎也挺亮的,對不對?看了上圖,你就能找到答案。


Ivony你最後一段話有問題,負責明視覺的是錐狀細胞,桿狀細胞負責暗視覺


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