色彩的感受

尽管亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系，但真正阐明两者关系的是牛顿。歌德也曾经研究过颜色的成因。托马斯·杨在1801年第一次提出三元色的理论，后来亥姆霍兹将它完善了。1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素，从而确定了这个理论的正确性。人眼中的视锥细胞和视杆细胞都能感受颜色，一般人眼中有三种不同的视锥细胞：第一种主要感受黄绿色，它的最敏感点在565纳米左右；第二种主要感受绿色，它的最敏感点在535纳米左右；第三种主要感受蓝紫色，其最敏感点在420纳米左右。视杆细胞只有一种，它的最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。每种视锥细胞的敏感曲线大致是钟形的，视锥细胞依照感应波长不同由长到短分为L、M、S三种。因此进入眼睛的光一般相应这三种视锥细胞和视杆细胞被分为4个不同强度的信号。因为每种细胞也对其他的波长有反映，因此并非所有的光谱都能被区分。比如绿光不仅可以被绿视锥细胞接受，其他视锥细胞也可以产生一定强度的信号，所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。如我们的眼睛长时间看一种颜色的话，我们把目光转开就会在别的地方看到这种颜色的补色。这被称作颜色的互补原理，简单说来，当某个细胞受到某种颜色的光刺激时，它同时会释放出两种信号：刺激黄色，并同时拟制黄色的补色蓝色。事实上某个场景的光在视网膜上细胞产生的信号并不是完全被百分之百等于人对这个场景的感受。人的大脑会对这些信号处理，并分析比较周围的信号。例如一张用绿色滤镜拍的白宫照片——白宫的形象事实上是绿色的。但是因为人大脑对白宫的固有印象，加上周围环境的的绿色色调，人脑的会把绿色的障碍剔除——很多时候依然把白宫感受成白色。这被称作现象在英文中被称作“Retinex”——合成了视网膜（retina）和大脑皮层（cortex）两个单词。梵高就曾使用过这个现象作画。人眼一共约能区分一千万种颜色，不过这只是一个估计，因为每个人眼的构造不同，每个人看到的颜色也少许不同，因此对颜色的区分是相当主观的。假如一个人的一种或多种锥状细胞不能正常对入射的光反映，那么这个人能够区别的颜色就比较少，这样的人被称为色弱。有时这也被称为色盲，但实际上这个称呼并不正确，因为真正只能区分黑白的人是非常少的。关于物体的颜色，在教学活动中，往往有人说“物体是什么颜色就反射（或透射）什么颜色”，甚至有的说“物体所以呈现某种颜色，是因为它把其他颜色的光都吸收了的缘故”，我们认为，这两种说法是不妥的乃至错误的。非发光物体的颜色取决于施照光源的颜色和被照物体对光的吸收特性。在没有光源的黑暗环境里，任何物体都不会呈现其颜色，只有在光照下，物体才可呈现一定的颜色。同一物体在颜色不同的光源下呈现着不同的颜色；而在同一光源下的不同物体一般也呈现着不同的颜色。通常所谓物体的颜色是指这种物体在白光（阳光、白炽灯光、日光灯光等）下的颜色。众所周知白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光组成的，在科学技术上，人们还制造了各种单色光源，单色光源只有一种颜色，从波动理论讲，单色光就是波长单一的光。迄今波长最为单纯，颜色最为鲜艳的光源应推激光。平常人们熟知白光可由七色光复合而成，却很少了解白光也可以由较少颜色的光复合而成。实验表明如果把适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，可以形成白光。这样的两种颜色就称为互补色。图1是互补色示意图，图中每条直径两端的单色光互为互补色。如红光与青光为互补色，黄光与蓝光为互补色，等等。当白光照射不透明物体时，由于物体对不同波长的光吸收、反射的程度不同，而使物体呈现了不同的反射颜色。若物体对各种波长的光都完全吸收，则物体呈现黑色；若完全反射，则呈现白色；若对各种波长的光，吸收程度差不多，则呈现灰色；如果物体有选择地吸收某一或某些波长的光，那么这种物体的颜色就由它所反射的光的颜色来决定，即反光物体的颜色是与其选择吸收光成互补色的颜色。例如树叶由于吸收了阳光中紫色而呈现绿色。当白光照射透明或部分透明物体时，因其对不同波长的光吸收、透射的程度不同而使物体呈现了不同的透射颜色。若物体对各种波长的光透过的程度相同，这种物体就是无色透明的；若只让一部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，则这种部分透光物体的颜色就由透过光的颜色来决定，即透光的物体呈现的是与其选择吸收光成互补色的透光颜色。例如高锰酸钾溶液吸收了白光中的绿色光而呈现了紫色的透光颜色。总之物体反光和透光所呈现的颜色都是由与物体选择吸收光成互补色的光而决定的颜色。当然如果物体选择吸收的不只是一种颜色的光，那么物体（反光或透光）的颜色就将由几种吸收光的互补光复合而成。