赫姆霍尔兹学说.ppt

1、 第二章 颜色视觉颜色是怎样形成的，自古以来就受到人们的注意。从 20世纪 30年代开始，以颜色为研究对象的颜色科学作为一门新兴的交差学科而崛起。众所周知，每一种物体都呈现出一定的颜色。颜色是物体的一种基本特征，它不仅可以吸引我们，而且从视觉上的感觉，我们还可以得到符合自己心理属性的信息。第一节 颜色视觉理论颜色理论主要有三大类：第一类：杨 赫姆霍尔兹学说（三色学说）第二类：赫林的对立颜色学说（四色理论）第三类：阶段学说理论关于颜色视觉的形成理论有多种说法，但比较有影响的是杨 -赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的对立学说。前者建立在颜色混合的物理学规律上，后者是由视觉现象总结出的规律。这两种学说都能

2、够解释大量的颜色视觉现象，但也都存在着不足，因此，在这两种常说的基础上，产生了一种相对完善的理论，叫阶段学说。一、三色学说1802年，英国的医学、物理学家托马斯 杨提出。托马斯 杨，他不仅在物理学领域领袖群英、名享世界，而且涉猎甚广。光波学、声波学、流体动力学、造船工程、潮汐理论、毛细作用、用摆测量引力、虹的理论 力学、数学、光学、声学、语言学、动物学、埃及学 ，他对艺术还颇有兴趣，热爱美术，几乎会演奏当时的所有乐器，并且会制造天文器材，还研究了保险经济问题。这是一个将科学和艺术并列研究、对生活充满热望的天才。托马斯 杨擅长骑马，并且会耍杂技走钢丝。赫姆霍尔兹：对托马斯 杨的三色学说进行补充。

3、德国物理学家，生理学家，生物物理学家。 1821 年 10月 31日生于柏林波茨坦， 1894年 9月 8日卒于柏林附近夏洛滕堡。中学毕业后在军队服役 8年，取得公费进入在柏林的王家医学科学院。 1842年获医学博士学位后，被任命为波茨坦驻军军医。 1847年他在德国物理学会发表了关于力的守恒讲演，在科学界赢得很大声望，次年担任了柯尼斯堡大学生理学副教授。赫姆霍兹在这次讲演中，第一次以数学方式提出能量守恒定律。在柯尼斯堡工作期间，赫姆霍兹测量了神经刺激的传播速度，发表了生理力学和生理光学方面的研究成果。在 1851年他发明了眼科使用的检眼镜，并提出了这一仪器的数学理论。 1855年他转到波恩大

4、学任解剖学和生理学教授，出版了 生理学手册 第一卷，并开始流体力学的涡流研究。 1857年起，他担任海德堡大学生理学教授。他利用共鸣器（称赫姆霍兹共鸣器）分离并加强声音的谐音。 1863年出版了他的巨著 音调的生理基础 。 1868年赫姆霍兹研究方向转向物理学，于 1871年任柏林大学物理学教授，这期间，他研究了电磁作用理论。 赫姆霍兹不仅对医学、生理学和物理学有重大贡献，而且一直致力于哲学认识论。他确信：世界是物质的，而物质必定守恒。 1887年，赫姆霍兹任国家科学技术局主席。三色学说：三色学说：人的视网膜上有感红、感绿、感蓝三种基本视觉神经纤维。人的视网膜上有感红、感绿、感蓝三种基本视觉神

5、经纤维。这三种视神经纤维末梢分别含有对不同色光敏感的光敏细胞这三种视神经纤维末梢分别含有对不同色光敏感的光敏细胞，即感红、感绿和感蓝细胞，它们分别对可见光谱中的红、，即感红、感绿和感蓝细胞，它们分别对可见光谱中的红、绿、蓝最敏感。这三种细胞在光的刺激下产生兴奋，并分别绿、蓝最敏感。这三种细胞在光的刺激下产生兴奋，并分别将这种兴奋转换成各自视神经所固有的特殊能量传送到大脑将这种兴奋转换成各自视神经所固有的特殊能量传送到大脑，在大脑中分别形成红色、绿色和蓝色感觉后最综融合成综，在大脑中分别形成红色、绿色和蓝色感觉后最综融合成综合的、完整的色觉合的、完整的色觉 ,完成了颜色的混合匹配。视网膜上的三种

6、完成了颜色的混合匹配。视网膜上的三种感色神经对所有的可见光刺激均产生反应，只是感红神经、感色神经对所有的可见光刺激均产生反应，只是感红神经、感绿神经、感蓝神经分别对光谱中的红色光、绿色光和蓝色感绿神经、感蓝神经分别对光谱中的红色光、绿色光和蓝色光最为敏感。白光作用于人眼时，三种神经的兴奋程度一样光最为敏感。白光作用于人眼时，三种神经的兴奋程度一样，则产生白色的感觉。如果是一种混合色，则它是三种神经，则产生白色的感觉。如果是一种混合色，则它是三种神经按不同比例兴奋的结果，这就是三色学说。按不同比例兴奋的结果，这就是三色学说。红感觉绿感觉蓝感觉感红神经感绿神经感蓝神经综合色觉视网膜感红细胞感绿细胞

7、感蓝细胞赫姆霍尔兹平行构造色觉三色模型红 橙 黄 绿 蓝 紫感红神经纤维感绿神经纤维感蓝神经纤维赫姆霍尔兹光谱基本感觉曲线（三色学说的人眼神经纤维光谱反应曲线）三色学说的优点三色学说的优点1、能够充分解释颜色混合现象。是色彩学中颜色测量和、能够充分解释颜色混合现象。是色彩学中颜色测量和颜色计算的理论基础。彩色印刷、彩色摄影及彩色电颜色计算的理论基础。彩色印刷、彩色摄影及彩色电视等都是在三色学说基础上建立的。视等都是在三色学说基础上建立的。2、能够很好地解释负后像现象。、能够很好地解释负后像现象。负后像是神经疲劳的结果。当眼睛注视某一颜色一段负后像是神经疲劳的结果。当眼睛注视某一颜色一段时间后，

8、该颜色感色细胞被激起活动，当眼睛转到另时间后，该颜色感色细胞被激起活动，当眼睛转到另一个中性灰色背景时，该感色细胞因过度疲劳不再发一个中性灰色背景时，该感色细胞因过度疲劳不再发生反应，而其它二个感色细胞仍能对白光中其它二色生反应，而其它二个感色细胞仍能对白光中其它二色起反应，所以得到该颜色的补色，这种现象称为负后起反应，所以得到该颜色的补色，这种现象称为负后像。像。3、能够解释颜色的对比效应。人在观察物体时并不是一、能够解释颜色的对比效应。人在观察物体时并不是一直注视某一点不动，而是视线不断地在附近转来转去直注视某一点不动，而是视线不断地在附近转来转去。当观察一个蓝、白相间的邻近区域时，感蓝视

9、觉神。当观察一个蓝、白相间的邻近区域时，感蓝视觉神经更为疲劳，从而降低蓝色的灵敏度，送出的信息中经更为疲劳，从而降低蓝色的灵敏度，送出的信息中蓝色成分少，而在白色区域就看到了蓝色的补色。蓝色成分少，而在白色区域就看到了蓝色的补色。三色学说的缺点三色学说的缺点1、不能很好的解释色盲现象。、不能很好的解释色盲现象。对于色盲现象，三色学说认为是因为人的视觉器官缺少对于色盲现象，三色学说认为是因为人的视觉器官缺少一种颜色纤维而造成单色盲，同时缺少三种感色纤维而造成一种颜色纤维而造成单色盲，同时缺少三种感色纤维而造成全色盲。如按此说法以，应该有三种色盲，分别是红色盲、全色盲。如按此说法以，应该有三种色盲

10、，分别是红色盲、绿色盲和蓝色盲，并且它们可以单独存在，但事实上几乎所绿色盲和蓝色盲，并且它们可以单独存在，但事实上几乎所有的红色盲同时也是绿色盲，即红绿色盲。其次，三色学说有的红色盲同时也是绿色盲，即红绿色盲。其次，三色学说认为，只有三种感色神经同时兴奋时，才能产生白色和灰色认为，只有三种感色神经同时兴奋时，才能产生白色和灰色的感觉，而色盲都既然缺乏一种或三种神经，他们是不可能的感觉，而色盲都既然缺乏一种或三种神经，他们是不可能有白色感觉的，而事实上色盲者是能够看到白色的。再次，有白色感觉的，而事实上色盲者是能够看到白色的。再次，按照三色学说理论，红绿色盲是因为没有感红神经纤维和感按照三色学说理论，红绿色盲是因为没有感红神经纤维和感绿神经纤维，所以由这两种神经产生的黄色的感觉也应是不绿神经纤维，所以由这两种神经产生的黄色的感觉也应是不存在的，事实上，红绿色盲对黄色感觉却是正常的。存在的，事实上，红绿色盲对黄色感觉却是正常的。2、三色学说不能解释颜色为什么会存在补色。、三色学说不能解释颜色为什么会存在补色。二、四色学说在 1878年，德国生理学家埃瓦尔德根据精神物理学的研究观察发现，红绿、黄蓝、黑白总是呈现对立关系的色彩现象，赫林提出了 四色 学说，