顏色是視網膜的視錐細胞收集到不同可見光,把光信號轉化為電信號,通過視神經傳到人腦後,產生的感覺。
顏色不是物質,是人腦處理過某物體發出的電磁波後的,分辨出的這種物體的屬性。顏色是某物發出可見光和人眼對可見光的響應二者共同決定的。
換句話説,顏色只是人體主觀的感受。別的動物的眼睛不一定跟人看到的一樣。你的照相機裏拍到的顏色,跟你眼睛看到的,因為感光響應不同,所以也不完全一樣。
但是由於人腦收集到信號後,其實會做歸一化處理,只要三種視錐細胞都齊全,人們看到的顏色就都一樣。也就是説,只要都是正常人眼(非色盲),你看到的藍色的天,和你旁邊小夥伴看到的天是一個藍色。有的答案里居然説人和人看到的顏色不一樣,我也是醉了。
具體到人眼,由於正常人眼的視網膜有三種錐狀細胞。分別探測長波(L),中波(M),短波(S),如下圖,(Color vision)
如下圖,是羅切斯特大學 David Williams 教授研究組發表在 Nature 上的人眼三種錐狀細胞在視網膜上的分佈(The arrangement of the three cone classes in the living human eye : Abstract : Nature)。
圖中顏色是根據實驗後加上的,只是為了區分三種不同的錐狀細胞。紅色表示對長波敏感,綠色對中波敏感,藍色對短波敏感。
每個人這三種錐狀細胞的分佈都不盡相同, 如下圖(http://aria.cvs.rochester.edu/papers/Williams_VR2011.pdf)所列的,都是有正常色覺的人眼,但是各種錐狀細胞的比例差很多。
但是如果三種視錐細胞有任何一種缺失,就會造成某種色盲。
人體的視覺感受,源於三種錐狀細胞對輻射來的可見光的響應(具體來講,是把開頭那個響應曲線和入射來的光相乘,再對波長或頻率做簡單積分),這種感光細胞的響應會產生一個電信號,有視神經傳給大腦。
人腦收集到視神經傳來的信號後,三種錐狀細胞傳來的電信號的比值,決定了我們感受到的顏色。三個通道電信號的絕對值,決定了該物體顏色的亮度。
由於人眼進化出了三種錐狀細胞,能探測的所有顏色,可以表示成如下的顏色空間 (CIE 1931 color space):
舉個例子,紅色和綠色的光可以複合成黃色,就是由於顏色是入射光和人眼的色覺響應共同作用的結果。紅光(~700nm)和綠光(~500nm)同時作用在人眼時,可以產生純黃光(~600nm)對人眼一樣的刺激,這兩種情況下,視網膜感光細胞輸給大腦的電信號,可以相同,人腦也就不能區分這到底是混合成的黃光,還是純黃光。
這並不是説,紅光+綠光就真的混合成黃光了。如果給你個光譜儀,你可以很輕鬆地分辨出這兩種情況,這兩種情況的物理本質還是完全不同的。只是人眼分不出而已。所謂的紅綠藍三基色的概念,也是由於人眼有三種錐狀細胞,而造成的。