光的三原色是指哪几种颜色

光的三原色是哪三种（光的三原色和颜料的三原色）

小学美术课告诉我们三原色是红黄蓝，初中物理课告诉我们光的三原色是红绿蓝。为什么都是三个？为什么这两组原色不一样？他们之间有关系吗？今天，你来回答这个问题。

我们看到的“颜色”是什么？

即不同波长的可见光投射到我们的视网膜上，被视网膜感知后，在大脑中产生不同的反应。为了区分不同的颜色，视网膜后面必须只有一个感光细胞，否则我们看到的世界就只有一种深浅不同的颜色，就像一张黑白照片一样。实际上，我们的眼睛用来区分色光的细胞(即视锥细胞)有三种，每一种都只对特定波长范围的光敏感:第一种对长波长可见光敏感，称为L(long)视锥细胞；第二种对中波长可见光敏感，称为M(中)视锥细胞；第三种类型对短波长可见光敏感，称为S(短)视锥细胞。三个视锥细胞对光谱中不同波长光的响应如下图所示，几乎可以覆盖可见光区域。

这样，当眼睛接收到任何一波可见光时，都可以不同程度地激活一个或两个甚至三个视锥细胞，它们产生的信号叠加起来就形成了我们感受到的颜色。

但这样看来，聪明的读者可能注意到了一个问题:波长为580nm的黄光会同时激发代表绿色的M视锥细胞和代表红色的L视锥细胞。怎么看起来和一些绿光和红光叠加不一样？

答案是，这对人类的眼睛来说没有任何影响。这就是为什么绿光+红光=黄光，蓝光+绿光=淡蓝光，三原色叠加原理和彩色光都是我们人眼的这三个视锥带来的。

早在上世纪初，Helmholtz等人就在不知道视锥细胞存在的情况下，提出了视觉三原色理论。假设视网膜中有三种细胞或相应的三种感光色素，分别对红、绿、蓝光特别敏感。当光线作用于视网膜时，可以不同程度地刺激相应的细胞或感光色素，在这两种原色之间的中央引起色觉。这一假设被实验证实后，又被科学家用来开发电子显示屏——我们从电视、电脑、手机屏幕上看到的彩色图像是由红、绿、蓝三原色叠加而成的，所以一旦你仔细看彩色电子屏幕，你就能看到红、绿、蓝三色粒子(在老式电视机上更容易看到，如果你看苹果的视网膜屏幕，你可能会失明……)。

那为什么颜料的三原色和光不一样呢？

这是因为颜料和色光的叠加原理不同。一种色素之所以呈现特定的颜色，并不是它发出那种颜色的光，而是它吸收了其他颜色的光，色素的叠加就是吸收的叠加。以栗子为例:黄色素反射红光和绿光(红光和绿光叠加就是我们眼中的黄光)，而我们日常使用的蓝色素反射蓝光和绿光。当它们放在一起时，黄色素吸收蓝色素反射的蓝光，而蓝色素吸收黄色素反射的红光，所以只剩下绿光。一旦多种其他色素叠加，所有的彩色光都被吸收，我们眼前就会一片漆黑。

会有少数人有两个或四个锥筒吗？其他动物呢？

大多数人类都有三种视锥细胞，但不是每个人都能感受到三原色下的世界。有的患者一两个视锥细胞有缺陷，会导致色觉缺陷，称为色盲。英国化学家约翰·道尔顿首次详细描述了色盲，它也被称为道尔顿症。

色盲主要有红绿色盲、蓝黄色盲和色盲。红色色盲是最常见的色盲。患者分不清红色和绿色(看起来接近灰色或者只是灰色)，而蓝黄盲则分不清蓝色和黄色。色盲是最罕见的，患者只能像黑白照片一样看到不同灰度的世界。

色盲眼中的世界是什么样的？下图可能会给我们一个直观的印象。

图片:约翰内斯·阿尔曼/维基共享

左上是色觉正常的人看到的彩色风车，右上和右下是红绿色盲的人看到的场景(严格来说，红盲和绿盲不同，但症状相似)，左下是蓝黄盲看到的场景。可以看出，红绿色盲的眼睛里没有红色和绿色，他们看到的“红”和“绿”只有带蓝色或灰黄色。

但“正常视力”和“色盲”并没有一刀切的分界线，辨色能力是一个连续的光谱。很多色盲患者并不是缺少一个或多个视锥，而是两个视锥的敏感范围过于接近，从而降低了对三种颜色的分辨范围。这种情况比三种单色色盲更常见，会让色觉有更多变的结果。另外，定义一个人是否色盲也要看他/她的环境和职业需求:视觉设计师和珠宝鉴定师需要有敏锐的识别颜色的能力，但对记者的要求没那么高。

怎么知道自己是不是色盲？最常见的测试方法是石原的色盲测试。可能我们体检的时候都检测过这个项目，医生给你拿出了这么一张彩色的图。色觉正常的人和色盲的人会看到不同的图案。如下图，色觉正常的人看到的是数字74，色盲的人看到的是数字21。

拥有三种以上颜色的视觉是什么体验？

既然拥有三种视锥细胞的“正常人”比色盲患者能看到更多的颜色，那么会不会有拥有四种或四种以上色觉的人呢？澳大利亚艺术家康塞塔·安蒂科(Concetta Antico)就是这样一位“四色观者”。

图片来源:ConcettaAntico.com

根据研究人员的测定，她的第四个视锥细胞的敏感带大约在红色和橙色之间，她看到的颜色据说是普通人的100倍。她的艺术创作不过是把她看到的美好世界传达给我们这些普通的三色人。

Antico的树和真实场景的比较(在三色眼睛里)。图片来源:Concetta Antico

其他动物呢？对于大多数动物来说，丰富的色觉对适应多变的环境非常有帮助。在现存的脊椎动物中，真骨类的爬行动物、鸟类和鱼类都有四种视锥细胞，可以看到波长更短的紫外线。通过研究这些动物体内调节视蛋白合成的基因，我们知道这三组动物的共同祖先，也就是3.6亿年前的硬骨鱼，具有四色视觉。

这种金菊可以反射紫外线，所以鸟类可以在花中心外看到一个更大的黑色圆圈。该图片是由美国罗切斯特理工学院教授安德鲁·大卫·哈齐(Andrew Davidhazy)用一台探测紫外线的相机拍摄的。图片来源:环球科学

或许从动物的角度看世界，就能理解它们行为的关键。有些动物能看到更丰富多彩的世界，而另一些动物眼中的世界则相对平淡。这些都是为了互相交流，吸引异性，避免被捕食。研究我们看得见和看不见的颜色，无论对人类的自我认知和发展，还是对动物行为的认识和规律的总结，都具有重要的意义。