Когда красный и зеленый свет смешиваются, результирующий свет кажется человеческим глазам желтым. Это связано с тем, как наши глаза воспринимают цвет через специализированные фоторецепторные клетки, называемые колбочками. Существует три типа колбочек, которые чувствительны к разным длинам волн света: короткие (синие), средние (зеленые) и длинные (красные).
Внутри сетчатки, светочувствительной внутренней поверхности глаза, колбочки отвечают за цветовое зрение. Каждый тип колбочек максимально чувствителен к определенному диапазону длин волн видимого света. Красные колбочки наиболее чувствительны к длинным волнам, зеленые колбочки — к средним длинам волн, а синие колбочки — к коротким длинам волн. Мозг сравнивает относительные выходы различных колбочек, чтобы интерпретировать цвет.
Когда красный свет (с длинной длиной волны ~700 нм) и зеленый свет (со средней длиной волны ~550 нм) попадают в глаз вместе, они стимулируют как красные, так и зеленые колбочки. Мозг сравнивает эти сигналы и воспринимает комбинацию как желтый. Это аддитивный цветовой процесс, то есть комбинация световых стимулов производит новое цветовое ощущение.
Пиковая чувствительность красных, зеленых и синих колбочек примерно соответствует определенным длинам волн света. Вот таблица, показывающая пиковую длину волны и цветовую чувствительность для каждого типа колбочек:
| Тип колбочки | Пиковая длина волны (нм) | Цветовая чувствительность |
|---|---|---|
| Красные колбочки | ~700 | Длинные волны (красные) |
| Зеленые колбочки | ~550 | Средние волны (зеленые) |
| Синие колбочки | ~450 | Короткие волны (синие) |
Когда красный свет с длиной волны ~700 нм попадает в глаз, он сильно стимулирует красные колбочки, но в меньшей степени зеленые и синие колбочки. Зеленый свет с длиной волны ~550 нм сильно стимулирует зеленые колбочки. Когда красный и зеленый свет смешиваются, красные и зеленые колбочки стимулируются довольно равномерно, и мозг интерпретирует эту комбинацию как желтый.
Объединение длин волн цветного света для создания новых цветовых ощущений известно как аддитивное смешение цветов. Это отличается от смешивания красок, красителей или чернил (субтрактивное смешивание цветов), где объединение пигментов создает новые цвета путем избирательного поглощения и отражения различных длин волн.
В случае со светом длины волн просто складываются, чтобы одновременно стимулировать несколько типов колбочек. Красный свет стимулирует преимущественно красные колбочки, зеленый свет - зеленые колбочки, а смесь красного и зеленого света стимулирует обе колбочки довольно равномерно для общего восприятия желтого цвета. Другие комбинации дают разные цвета — красный и синий смешиваются в фиолетовый, зеленый и синий в голубой, а красный, зеленый и синий вместе дают белый свет.
Вы можете задаться вопросом, почему сочетание красного и зеленого света выглядит желтоватым, а не оранжевым. Оранжевый свет имеет доминирующую длину волны около 610 нм, между красным и зеленым. Однако, когда красный (~700 нм) и зеленый (~550 нм) смешиваются, нет никакой особой оранжевой стимуляции. Красно-зеленый ответ широко распространен по всему видимому спектру, который воспринимается как желтый.
В теории оппонирующего процесса цветового зрения клетки, получающие комбинированный красный+зеленый вход, максимально стимулируются желтыми длинами волн около 575 нм. Таким образом, баланс красного и зеленого вызывает ярко выраженное восприятие желтого, а не оранжевого.
Важно отметить, что смешивание красных и зеленых пигментов или красителей дает иной результат, чем смешивание красного и зеленого света. Пигменты избирательно поглощают определенные длины волн и отражают остальные. Когда смешиваются красная и зеленая краски, отраженный свет не содержит ни красного, ни зеленого компонентов, оставляя тускло-коричневый цвет.
Смешивание цветных огней напрямую стимулирует красные и зеленые колбочки аддитивно. Каналы-оппоненты мозга обрабатывают этот комбинированный ответ как желтый. Таким образом, смешивание света является аддитивным, в то время как смешивание пигментов является субтрактивным. Красный + зеленый свет = желтый свет. Но красная + зеленая краска = коричневая краска.
Понимание того, что смешивание цветных огней дает иные оттенки, чем материальные пигменты, позволяет нам разрабатывать системы, которые используют аддитивные цветовые свойства. Некоторые основные области применения включают:
В этих технологиях управление интенсивностью красных, зеленых и синих источников позволяет выборочно стимулировать колбочки глаза для получения любого желаемого нами цветового ощущения. Смешивание света обеспечивает гораздо большую универсальность, чем смешивание пигментов.
В отличие от смешивания красного и зеленого для получения желтого, сочетание длин волн красного и синего света вызывает уникальный цвет, называемый пурпурным. Маджента не существует как единая длина волны в видимом спектре — нет пучка магентного света. Это неспектральный цвет.
Маджента получается, когда красные и синие колбочки стимулируются примерно одинаково, без особой реакции зеленых колбочек. Поскольку зеленый — цвет-оппонент маджента, подавление зеленого позволяет доминировать восприятию красного и синего. Результирующий цвет маджента лежит за пределами реального цветового спектра.
Также стоит отметить, что люди с дальтонизмом будут воспринимать смесь красного и зеленого света иначе, чем люди с нормальным цветовым зрением. У людей с красно-зеленой цветовой слепотой отсутствуют функциональные красные или зеленые колбочки, что приводит к неспособности различать эти цвета.
В результате смешивание красного и зеленого не будет казаться желтым для дальтоников, поскольку их колбочки не могут нормально реагировать на эти длины волн. Точное восприятие будет зависеть от того, какой тип колбочек отсутствует. Таким образом, смешивание цветов имеет уникальный вид для каждого человека в зависимости от функционирования их фоторецепторов.
Подводя итог, можно сказать, что сочетание длин волн красного и зеленого света вызывает восприятие желтого цвета в нормальном человеческом зрении. Это аддитивное смешивание стимулирует как красные, так и зеленые колбочки в сетчатке довольно равномерно, причем желтый является цветом-оппонентом между красным и зеленым в видимом спектре. Понимание аддитивного цвета и трихроматической системы глаза помогает объяснить разницу между смешиванием света и пигментов. Инженеры используют эти принципы для создания полноцветных дисплеев и конструкций в различных технологиях.