图版 21 · 光与声
三种视锥,百万种颜色
阳光里的颜色是连成一片的,并不是只有红、绿、蓝三种。只因为我们的眼睛只有三种感受颜色的细胞,三盏灯才能“骗”出这么多颜色。
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三盏灯变出白光
把红、绿、蓝三盏灯打在白墙上:红和绿重叠的地方是黄色,绿和蓝是青色,红和蓝是品红,三盏灯都照到的地方,是白色。
这和调颜料正好相反:颜料往往越混越暗,光却越加越亮。
红、绿、蓝三盏灯 · 白墙
彩色的影子
在灯前放一个白球,它会投下三个影子,而且每个都是彩色的。挡住红灯的那个影子里,只剩绿光和蓝光,就是青色;挡住绿灯的是品红;挡住蓝灯的是黄色。
阳光不是三种颜色
可阳光并不是由三种颜色拼成的。让阳光穿过三棱镜,会散开成一条连续的彩带,从紫、蓝、绿、黄、橙一直到红,中间有无数种颜色,每一种对应一个波长。但彩带里找不到品红、粉色和白色:它们没有自己的波长,是几种光一起进入眼睛时才出现的。
那么,为什么三盏灯就能调出这么多颜色?答案不在光里,而在眼睛里。
连续的光谱 · 波长单位:纳米
眼睛里的三种视锥
眼睛的视网膜上有五百万个左右的视锥细胞,分成三种:一种对长波(偏红的一端)最敏感,一种对中波,一种对短波(偏蓝紫的一端)。下图是它们对每个波长的敏感程度。
三条曲线重叠得很厉害:常被叫作“红视锥”的那种,其实最敏感的是黄绿色的光。任何一束光进入眼睛,三种视锥各自给出一个强弱,大脑看到的颜色,首先由这三个数决定。
三种视锥的敏感度 · Stockman 与 Sharpe(2000)
被骗过的眼睛
一束纯粹的黄光,波长 580 纳米。再把红光和绿光按合适的比例混在一起。两束光完全不同,但它们让三种视锥给出的强弱几乎一模一样,所以在我们眼里,它们是同一种黄色。
电视和手机屏幕就是这样工作的:每个像素里只有红、绿、蓝三个小点,却能“骗”出数百万种颜色。如果眼睛里有四种视锥,只有三种小点的屏幕就很难骗过我们了。
你来试试
调节三盏灯的亮度,看墙上的颜色和三个影子怎样变化:找出能调出黄色、粉色和天蓝色的组合。
试一试关掉蓝灯,墙变成什么颜色?两个影子呢?
模型省略了什么
屏幕上能显示的颜色,比眼睛能看到的少:最纯的光谱色,普通屏幕都显示不出来,画面里的彩带只是尽量接近。我们看到的颜色还受周围的颜色、光线的明暗和大脑的“修正”影响,不只由三种视锥决定。
一个常见的误解
“光由红、绿、蓝三原色组成”是不对的。三原色是眼睛的事,不是光的事:阳光里的颜色是连续的,只因为我们的眼睛只有三种视锥,三种光才能调出我们看到的大多数颜色。很多动物的眼睛不一样:狗只有两种视锥,蜜蜂能看见紫外线。大约每 12 个男性中就有 1 个、每 200 个女性中有 1 个分不太清红和绿。
资料来源
- Stockman 与 Sharpe(2000):视锥的光谱敏感度
- Stockman(伦敦大学学院):视锥基础函数与 CIE 标准
- Webvision(Gouras):颜色视觉
- 美国国家眼科研究所:色盲
- Wyman、Sloan 与 Shirley(2013):光谱颜色的简单近似
数据
Cone fundamentals: Stockman & Sharpe (2000), Colour & Vision Research Laboratory, UCL.

