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(xiàn)代人類的文明。人們認(rèn)識世界的過程就是從發(fā)現(xiàn)顏色開始的，不同的顏色構(gòu)建了我們所在的美麗世界。

眼視光學(xué)苑

培養(yǎng)具有扎實的醫(yī)學(xué)專業(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(yǎng)，有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神，融醫(yī)療、預(yù)防、保健、康復(fù)為一體的應(yīng)用型眼視光學(xué)人才。通過學(xué)習(xí)眼科視光學(xué)，掌握眼科學(xué)、眼視光學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和診斷、預(yù)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(qū)分呢？

其實眼睛可以識別色彩的過程就是眼睛接收可見光的過程。可見光是電磁波的一個頻段，我們把感受到的不同頻率的電磁波映射為不同的顏色。

遇到過高或過低頻率的電磁波（紅外線等）眼睛不能處理時，就會出現(xiàn)看不見的情況。

我們需要知道：

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

我們?nèi)搜蹖︻伾母杏X，不僅僅是由光的物理性質(zhì)決定，也會受到很多干涉因素，比如人眼對顏色的感覺往往受到周圍顏色的影響。

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

人眼會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（顯示器無法產(chǎn)生單色的橙色）。

人眼中的錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞都能感受顏色。

正常人眼中有三種不同的錐狀細(xì)胞：

第一種主要感受紅色，它的最敏感點在*6*納米左右；

第二種主要感受綠色，它的最敏感點在***納米左右；

第三種主要感受藍(lán)色，其最敏感點在420納米左右。

桿狀細(xì)胞只有一種，它最敏感的顏色波長在藍(lán)色和綠色之間。

事實上，場景反射光在視網(wǎng)膜上，刺激細(xì)胞產(chǎn)生的信號，并不能完全反映人對這個場景的感官。我們的大腦會對這些信號進(jìn)行處理，并分析比較周圍的信號，從而得出分析結(jié)論。

顏色與光的頻率關(guān)系

色彩包括：色相、亮度、飽和度。

色相就是顏色類別，比如紅色和黃色。色相實質(zhì)上就是電磁波的頻率。可見光譜上表示的就是色相的變化。可見光譜如下

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，這個顏色就亮。

飽和度又稱純度，是指顏色中白光的比例。飽和度高的話，白光就少，顏色就比較正，比如大紅色。飽和度低的話白光比例大，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(dá)我們見到的顏色。我們見到的顏色是三維構(gòu)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(yīng)著不同的頻率，而任何兩個頻率相加是無法合成另一個頻率的。所以說紅光和綠光混合，得到包含兩種頻率的“黃光”只是人眼的感覺，和單一頻率的黃光本質(zhì)不同，只是人眼無法區(qū)分。

三原色（紅綠藍(lán)）混合顏色

DYEOA

人眼對顏色的感知比較復(fù)雜，視網(wǎng)膜上有兩種細(xì)胞，桿狀細(xì)胞能感受光的刺激產(chǎn)生明亮感覺，錐狀細(xì)胞不僅能產(chǎn)生明亮感覺還能辨別顏色。據(jù)視覺三色學(xué)說，錐狀細(xì)胞有三種，分別對紅綠藍(lán)三種光線的刺激最敏感。下圖，橫軸是光的波長，縱軸是三種錐狀細(xì)胞對所有顏色的感應(yīng)強(qiáng)度。

比如說：

眼睛接收到紅光，那么藍(lán)色錐狀細(xì)胞沒感覺，綠色錐狀細(xì)胞基本沒感覺，紅色錐狀細(xì)胞感覺很強(qiáng)烈，那么大腦認(rèn)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(xì)胞都有一定的感覺，但是不太強(qiáng)烈，那么大腦覺得，這是黃光。

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

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

根據(jù)上文描述，顏色只是人的主觀感受，對于感受的分析涉及神經(jīng)生物學(xué)，每個人類個體存在差異，所以感受到的顏色其實也是有很大差異的。如下圖，引起轟動的“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。

夜視動物（老鼠等）基本沒有錐狀細(xì)胞，他們無法分辨色相（光的頻率），只能分辨亮度（光的強(qiáng)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(xì)胞。它們可以區(qū)分紅綠合成的“黃色”和單一頻率的黃色。也就是說它們可以看到更多豐富的顏色，加一個形容詞，豐富到你難以想象！

我們?nèi)搜壑校灿袩o法辨別顏色的個體，這里我們不多闡述，色盲癥科普，有過詳細(xì)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不是相同，主觀感知色彩會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(yīng)。看下面這張圖

02

亮度的效果

同一種顏色在不同的亮度中會產(chǎn)生不同的顏色感。這個現(xiàn)象的原因是我們的眼睛中除了有錐狀細(xì)胞外還有可以感光的桿狀細(xì)胞。桿狀細(xì)胞雖然一般被認(rèn)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會少許不一樣。比如在有些文化中，中國的青色被看成是藍(lán)色的一種。

04

光源的影響

人在看顏色時總是試圖補(bǔ)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際上是不同的。

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

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

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