问题

为什么可以用两种颜色混合出新颜色?

回答
这问题触及了色彩的本质,听起来简单,但背后藏着光学的奇妙原理和我们视觉系统的精妙之处。说白了,咱们之所以能“变出”新颜色,是因为我们看到的不是物体本身发出的光,而是物体如何“回应”照射到它上面的光,以及我们的大脑如何解读这些“回应”。

首先得明白,我们能看到的颜色,其实是我们眼睛和大脑共同协作的结果。这里面有两个关键角色在起作用:

1. 物体如何反射光: 想象一下,一道白光(包含可见光谱里的所有颜色)照在一个红色的苹果上。苹果吸收了大部分颜色的光,唯独把红色的光反射了出来。我们看到的红色,就是它反射出来的红色光。如果一个物体不反射任何光,它就是黑色的;如果它反射了所有颜色的光,它就是白色的。
2. 我们的眼睛如何接收光: 我们眼睛里有叫做“视锥细胞”的神奇东西。它们是专门负责感知颜色的。我们人类的视锥细胞有三种类型,对不同波长的光最敏感:一种对长波长的光(偏红)最敏感,一种对中波长的光(偏绿)最敏感,还有一种对短波长的光(偏蓝)最敏感。

那么,当咱们把两种颜色“混合”在一起的时候,究竟发生了什么呢?这取决于你混合的是“颜料”还是“光”。这两者是截然不同的概念,产生的效果也完全不一样,这可能就是为什么有些人觉得颜色混合有点神秘的原因。

颜料混合:减色法(Subtractive Color Mixing)

你说的“用两种颜色混合出新颜色”,通常指的就是颜料、油墨、染料这些东西。比如美术课上,我们把黄色颜料和蓝色颜料混在一起,得到绿色。这是减色法。

是怎么回事呢?记住上面说的,颜料之所以是某种颜色,是因为它吸收了大部分颜色的光,只反射出它本身的颜色。

黄色颜料:它能吸收蓝色的光,反射红光和绿光(我们的大脑把红光和绿光混合在一起感知为黄色)。
蓝色颜料:它能吸收红色的光,反射蓝光和绿光(我们的大脑把蓝光和绿光混合在一起感知为蓝色)。

现在,你把黄色和蓝色的颜料混在一起,会发生什么?这个混合后的颜料,就像一个“双层过滤器”:

当白光照到这个混合颜料上时,黄色颜料会吸收掉大部分蓝光。
剩下能穿透(或者说反射)的红光和绿光,又会遇到蓝色颜料。蓝色颜料会吸收掉大部分红光。
最后,只剩下绿光能够相对完整地被反射出来。

所以,我们看到的就是绿色。其他颜色的混合也是同理。比如:

黄色 + 红色 = 橙色:黄色反射红绿光,红色反射红光。混合后,只有红光能被两者共同反射。
蓝色 + 红色 = 紫色:蓝色反射蓝绿光,红色反射红光。混合后,只有紫光(我们大脑对红光和蓝光同时刺激的感知)能够被反射。

如果你把三种颜料——黄、蓝、红(通常美术上用的是品红、青、黄这三原色,效果更好)——全部混合在一起,它们会吸收掉绝大部分的光,剩下极少的光能够反射出来,所以最终会得到黑色(或者接近黑色)。这就像层层过滤,能通过的越来越少。

光混合:加色法(Additive Color Mixing)

这个就完全是另一套逻辑了,通常在屏幕显示(电视、电脑、手机)和舞台灯光上。如果你把两种颜色的光“混合”在一起,你是在把更多的光加到一起。

红色光 + 绿色光 = 黄色光
绿色光 + 蓝色光 = 青色光
蓝色光 + 红色光 = 品红色光

为什么会这样?因为我们眼睛里的三种视锥细胞,分别对红、绿、蓝三种颜色的光最敏感。

当你看到红光时,只有对红光敏感的视锥细胞被大量激活。
当你看到绿光时,只有对绿光敏感的视锥细胞被大量激活。

当红色光和绿色光“同时”进入你的眼睛时,对红光敏感的视锥细胞和对绿光敏感的视锥细胞都会被激活。我们的大脑接收到这两个信号,并将它们解读为一种新的颜色——黄色。

如果把三种原色的光(红、绿、蓝)以相同的强度混合在一起,它们会激活我们三种视锥细胞,大脑接收到这种强烈的、均衡的信号,就会感知为白色。这就是为什么电视屏幕是由无数个红、绿、蓝小点组成的,通过控制它们的发光强度,就能组合出各种各样的颜色,甚至白色。

所以,你可以看到,颜料混合是“减”掉不想要的颜色,而光混合是“加”上不同的颜色信号。这两种过程,虽然都是在“混合”,但原理完全不同,一个属于物理层面的光吸收和反射,一个属于生理层面的视觉信号叠加。

正是因为这些物理和生理机制,我们才能通过组合基本的颜色(无论是颜料还是光),“变出”万紫千红的世界。它不是魔法,而是科学,是光与我们眼睛和大脑之间一场精妙的互动。

网友意见

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单纯的生理问题。

因为人的眼睛只有三种视锥细胞,而电磁波的波长是连续的。真实的数据讲起来很麻烦,随便举个例子吧。

视锥细胞对不同的颜色有不同的敏感度,L细胞对650nm(红色)波长100%敏感,对600nm(黄色)波长50%敏感,对550nm(绿色)波长0%敏感。M细胞对红色波长0%敏感,对黄色波长50%敏感,对绿色波长100%敏感。当黄色光进入眼睛,L细胞和M细胞就会报告大脑(0.5,0.5),于是大脑就判断看到的是“黄色”。如果换成一半红色一般绿色的混合光呢,两种细胞仍然会报告(0.5,0.5),大脑是仍然会判断为“黄色”。

如果有另一个智慧物种,多了一种视锥细胞,对黄色100%敏感,对红色绿色50%敏感,那么它的大脑对前面两种情形得到的信息就是(0.5,1,0.5)和(0.5,0.5,0.5),它就可以分辨出两种“黄色”的不同,并将其定义为两种不同的颜色。

所以,并不是红光加绿光变成了另一个波长的黄光,而是我们的眼睛无法将二者区分,也就不会给他们取不同的名字,都认作“黄色”。但是,简单的三棱镜就可以分辨二者的不同。并不是自然界只有三种原色就够了,而是我们的眼睛太好骗了。为了不被骗,我们用脑子解决这个问题。在研究材料、研究化学元素的时候,都会用光谱,而不是RGB值来描述。

注意,以上仅为定性说明,帮助简单的理解,实际上视锥细胞的吸收谱见下图。


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