光在普遍意義上來說是某一頻段能量的一種特殊傳播方式,并且具有波粒二象性,提及能量就不得不說電磁波(又叫做電磁輻射,是玻色子),你可以簡單的理解為空間中電場與磁場相互垂直且同相振蕩的一種具有能量的波。
電磁波的依托載體是光子,它并不需要依靠介質進行傳播,在真空中的傳播速度大小與光速相等,速度為299792458m/s≈3×10?m/s。
我們將不同頻率(波段)的電磁波進行分類,有超長波、長波、中波、短波、超短波與微波如:無線電波、微波、紅外線(超遠紅外、遠紅外、中紅外、近紅外)、可見光、紫外線、X射線和γ射線(也稱放射性輻射)等等。
而我們通常所說的“光”,也就是可見光,是人眼可以察覺到的一段電磁波(波長約在380~780nm)。
可見光經三棱鏡后(分光計)會折射出紫、藍、青、綠、黃、橙、紅顏色的光線(光譜),當然顏色不是光的性質,它并不存在于物理學中,物理學對于光只講波長、振幅和相位。
可見光波長范圍:390-760納米。紅光:波長范圍:760-622納米;橙光:波長范圍:622~597納米;黃光:波長范圍:597~577納米;綠光:波長范圍:577~492納米;青光:波長范圍:492-450納米;藍光:波長范圍:450-435納米;紫光:波長范圍:435-390納米。
用通俗易懂的話解釋,顏色是色覺生物對不同波長的可見光的一種生物感知。(對于生物)
一個物體的顏色實質上是一個函數:即一個對于可見光的波長范圍內的電磁波吸收以及反射的程度,也可以說是關于電磁波長的函數。
此外,顏色還包含亮度、色調、飽和度。
人類具有三種視錐細胞分別對黃綠色、綠色、藍色比較敏感,并且人類的眼睛是無法分辨純色光和混色光的,比如單紫色光和紅藍混合而成的紫色光,單單依靠眼睛是無法分辨的,這些混合光大多不存在光譜上。視桿細胞的作用主要在感光上面。
The arrangement of the three cone classes in the living human eye。
CIE色度圖,能夠清晰反映出人眼對色彩分辨的,在CIE色度圖中只有弧線上的顏色才是光譜色,其它的顏色都是人眼能分辨出來,但卻在光譜中找不到。
視錐細胞的吸收譜
當然人所看到的,不一定是真實的,比如單紫色(波長380-420nm的單色光)對視錐細胞中長波(黃綠色)敏感和短波(藍色)敏感的細胞都有比較低的刺激,以至于人眼對此的反饋也比較弱,紅光混合藍光會在我們眼睛當中形成紫光,這一種看似是“紫”但用光譜儀分析一下便可知道事實并不是這樣,或者可以這樣表達,在波長為420nm(紅)的光和波長為564nm(藍)的光混合射入人眼之后,所引起的視錐細胞的狀態的組合中,存在這樣的一種生物感知的組合,而這種組合不能由任何的單一頻率的可見光射入人眼引起(個例除外),這一概念可以廣泛引申到其它例子之中。
PS:紅視椎細胞在對單色紫光的敏感程度上遠遠大于藍視椎細胞,這導致肉眼可見的單色紫光看起來是偏藍色的。對于純色與混色光,人眼不具備分辨能力。
除此之外,其實每個人對顏色的感知多多少少是存在差異性的,給某兩人看某種顏色,可能一人覺得它比較淡,另一個人或許會有不同的看法,本質上這是個體視錐細胞的差異。
簡單描述一下“顏色”的大概形成過程,視錐細胞產生的生物電信號,生物電信號通過視網膜上雙極細胞(bipolar cells)、神經節細胞(ganglion cells)之后進一步處理,再由視神經傳送給大腦中掌控視覺信息處理的部分區域,讓人產生色覺。
題外話在生物界當中,大多數哺乳動物具有二種視錐細胞,很多鳥類都是四種視錐細胞或者五種視錐細胞,當然還有有十六種視錐細胞的皮皮蝦。
色盲癥狀可以分為單色覺與雙色覺;單色覺的人眼里只有灰色;雙色覺之中可分為三類1.紅色盲:具體表現是看紅色是黑色,對藍色和紫色混淆分不清。
2.綠色盲:此類患者沒有對綠色敏感的視錐細胞。
3.藍色盲:此類患者沒有對藍色敏感的視錐細胞。
色盲患者會在其中看到數字5
色弱患者
當然除了色盲還有色弱,其中也被區分為:紅色弱(區別于紅色盲,紅色盲眼中完全沒有長波敏感的視錐細胞L-cones,而在紅色弱眼中有L-cones,但是其頻譜響應不正常)藍色弱、綠色弱。
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