人是如何分辨 650 到 700 納米波長紅色光的色相的?

既然 M 型視錐細胞的刺激曲線從 650 納米出就降到 0 了,那麼 650 納米以上波長的紅色光就只會使 L 型視錐細胞感光。此時人眼已經無法通過 L-M 的差值來分辨色相,那麼 650 納米以上波長的單色光對人來說就僅僅只有明度的區別了嗎?


謝 @四五花 邀。這的確是一個非常好的問題。如果題主的信息來源是Wikipedia,那麼提出這個問題是非常自然的事情。然而,如果題主看了這個頁面,可能會觀察到不一樣的曲線。這背後有一個核心問題需要澄清——我們討論的是視錐細胞的感光色素的光譜靈敏度特性,還是通過顏色匹配實驗得到的CMF (Colour Matching Function)?這兩者的區別不僅在於三種視椎細胞的密度,而且也關係到視錐細胞與神經節細胞的連接方式、實驗所用基色等。一般來說,L與M兩種細胞的感色特性在光譜上有相當寬廣的重疊,在650 nm之上的部分,M細胞的靈敏度確實較L型低得多,但並非對入射光完全沒有響應。

實際上,CIE 1931 標準色度系統的CMF ar{r}(lambda), ar{g}(lambda), ar{b}(lambda) 的光譜範圍是380nm-780nm,在690nm之上, ar{r}(lambda)geq0, ar{g}(lambda)=ar{b}(lambda)=0 。從這一點上,我們似乎可以說,690nm之上的單色光與實驗用的700nm的基色光並沒有色相的差異,只有發光強度的差異。然而,從這一描述出發,並不能得到690nm之上M細胞沒有輸出的結論。

如果我們觀察wavelength discrimination曲線,會發現自600nm起,人眼分辨波長的能力呈急劇下降的趨勢。

言歸正傳,對於題主的問題,我想,一個比較客觀而嚴謹的回答大體應該是:

對於可見光譜中波長較長(如大於650nm)的部分,人眼對波長(或色相)的辨別能力較弱。為此,可適當增大待測色光的發光強度,以便更好地進行區分。同時,這也符合人類進化的環境,畢竟波長在650nm以上的色光並不是人類視覺的主要信息來源。


並不成立。

首先你看到的曲線大多都是normalized,直接比較不是很妥當。

其次LM的差值雖然和色相相關,但大腦肯定不是求個差值這樣簡單處理的。隨便引入一個非線性關係就可以產生很明顯不同,比如log。

畢竟人類分辨顏色就是個高維度字典搜索。在不把視網膜燒壞的前提下,只要光強夠高,在700nm區分色譜理論是可行的(需要550 nm幾百倍的光強)。同理,光線弱的情況下,啥波長的色譜解析度都會降低。

不過這個實驗完全是大力出奇蹟,需要裸眼窺探近紅外激光,很危險請勿嘗試。

話說如果你的眼睛無限耐操(你的人也得無限耐操),那麼只要強度夠高,什麼波長的射線你都能看到。


是的,在可分辨能力之外(Δ=2)。

但問題是光並非一個頻率,而是一段頻率。680nm的光的意思是均值為680nm——但標準差不敢保證。其中混雜的高頻成分可能讓人感光,並通過腦內處理放大這種差距。


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