色彩的生理原理 一

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1、色彩的生理原理一人之所以有色彩感觉是由客观因素及主观因素造成的。客观因素有光源、可见光、不同质的物体、反射与吸收的作用等。但所有的色彩感觉(包括色相、明度、纯度)都是建立在人的视觉器官的生理基础上的，所以研究色彩还必须了解视觉器官的生理特征及其功能。一、视觉生理构造人眼的形状像一个小球，通常称为眼球，眼球内具有特殊的折光系统，使进入眼内的可见光汇聚在视网膜上。视网膜上含有感光的视杆细胞和视锥细胞，这些感光细胞把接受到的色光信号传到神经节细胞，再由视神经传到大脑皮层枕叶视觉神经中枢，产生色感。眼球壁有三层膜组成。外层是坚韧的囊壳，保护眼睛的内部，称为纤维膜

2、，它的前1/6为角膜，后5/6为白色不透明的巩膜。中层称葡萄膜(或血素层、血管层)，颜色像黑紫葡萄，由前向后分为三部分：虹膜、睫状体和脉络膜。内层为视网膜，简称网膜。入射光到达视网膜之前，是主要折射在角膜和晶状体的两个面上的。眼睛内部各处的距离都固定不变，只有晶状体可以突出外张，所以有聚像于网膜上的功能，这完全靠晶状体曲率的调整。如果起调节作用的睫状肌处于松驰状态，从远处射来的光线经折射后，恰好自动聚焦在网膜的感光细胞上。假如眼睛有病态，聚焦就落在较前方或较后方，落在网膜前面叫近视眼，落在网膜后方叫远视眼。正常人眼在观察近处物体时，可调节收缩睫状肌，使晶

3、状体突出一些，这样由近处物体射来的光线，经晶状体凸出面的折射后，仍然可以汇集在视网膜上成像。由于凸出的曲率有限度，因而过于靠近眼睛的物体，它的成像不能落在视网膜上。水晶体的弹性随年龄的增长而减小，调节的本领也随年龄的增长而降低，因此发生老年性远视。要使近处的物体落在网膜上，可用聚光镜将远处的光线收拢，方能使聚焦恰当地落到视网膜上，达到正常视觉。视觉发生于出世后约一个月左右，大致一年以后即要对所有色彩具备完全感受能力。随年龄的增长(大约30岁开始)其效力日趋衰退(50岁以后特别明显)。二、色彩的视觉研究[color=Red]视觉三色学说[/color]亦称

4、三原感觉论，是由19世纪英国物理学家和法国物理学家共同建立的。1802年英国物理学家杨格(T·Young)提出了颜色视觉生理三原色的假说。后来法国物理学家赫尔姆霍兹(H·Helmholtz)补充了杨格的这说，提出是大脑皮质有三种感色器官相应的三种特化结构。被称为"杨-赫视觉三色说"。三色学说认为人眼视网膜的视锥细胞含有红、绿、蓝三种感光色素。当单色光或各种混合色光投射到视网膜上时，三种感光色素的视锥细胞不同程度地受到刺激，经过大脑综合而产生色彩感觉。如：当含红色素的视锥细胞兴奋时，其他两种视锥细胞相对处于抵制状态，便产生红色感觉；当含绿色素的视锥细胞兴奋

5、时，其他两种视锥细胞相对处于抵制状态，便产生绿色感觉；如果含红、绿两种视锥细胞同时兴奋，而含蓝色视锥细胞处于抵制状态，此时产生黄色感觉；三种细胞同时兴奋时，则产生白色感觉；三种细胞同时抑制则产生黑色感觉；三种细胞不同程度地受到刺激时，则产生红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色感。如果人眼缺乏某种感光细胞，或某种感光的视锥细胞功能不正常时，就会产生色盲或色弱。[color=Red]视觉四色学说[/color]亦称三对视质论，是由德国生理学家赫林(E·Hering)于1874年提出的。他认为人的视网膜内有三种感受器，各有一对相互对抗而能进行可逆反应的化学物质。他观

6、察到色彩现象总是成对发生关系，因而认定视网膜中有三对视素：白--黑视素、红--绿视素、黄--蓝视素。这三对视素的代谢作用包括建设(同化)和破坏(异化)两种对立的过程，光的刺激破坏白--黑视素，引起神经冲动产生黑色感觉。对红--绿视素，红光起破坏作用，绿光起建设作用。对黄--蓝视素，黄光起破坏作用，蓝光起建设作用。因为各种颜色都有一定的明度，即含有白色，所以每一颜色不仅影响其本身视素的活动，而且也影响白--黑视素活动。根据赫林的学说，三种视素的对立过程的组合产生各种颜色感觉和各种颜色的混合现象。[color=Red]两大学说的统一[/color]一直以来，

7、人们认为三色学说和四色学说是相互对立和矛盾的，新近科学技术的成熟和研究发现两种学说都是正确的。颜色视觉过程假设可以分为三个阶段。第一阶段，视网膜有三种独立的锥体感觉物质，它们有选择地吸收光谱不同波长的辐射，同时每一种物质又可单独产生白和黑的反应；第二阶段，在神经兴奋由锥体感受器向视觉中枢的传导过程中，这种反应又重新组合；最后阶段形成三对对立性的神经反应。总之，颜色视觉的机制很可能在视网膜感受器水平上是三色的，这符合三色学说；而在视网膜以上的视觉传导过程中是四色的，这又符合四色学说。颜色视觉机制的最后阶段发生在大脑皮层的视觉中枢，在这里才产生各种颜色感觉。

8、颜色视觉过程的这种设想叫做"阶段"学说，两个似乎完全对立的学说，终于在颜色视觉阶