Теория Юнга-Гельмгольца (основанная на работах Томаса Юнга и Германа фон Гельмгольца в 19 веке), также известная как трихроматическая теория , является теорией трихроматического цветового зрения — способа, которым зрительная система порождает феноменологическое восприятие цвета. В 1802 году Юнг постулировал существование трех типов фоторецепторов (теперь известных как колбочки ) в глазу с разной, но перекрывающейся реакцией на разные длины волн видимого света. [1]
Герман фон Гельмгольц развил эту теорию далее в 1850 году: [2] что три типа колбочек фоторецепторов можно классифицировать как предпочитающие короткие ( фиолетовые ), предпочитающие средние ( зеленые ) и предпочитающие длинные ( красные ) в соответствии с их реакцией на длины волн света, попадающие на сетчатку . Относительная сила сигналов, обнаруженных тремя типами колбочек, интерпретируется мозгом как видимый цвет.
Например, желтый свет использует разные пропорции красного и зеленого, но мало синего, поэтому любой оттенок зависит от смеси всех трех колбочек, например, сильной чувствительности к красному, средней чувствительности к зеленому и низкой чувствительности к синему. Более того, интенсивность цветов может быть изменена без изменения их оттенков, поскольку интенсивность зависит от частоты разряда в мозг, как сине-зеленый может быть ярче, но сохранять тот же оттенок. Система не идеальна, так как она не отличает желтый от красно-зеленой смеси, но может мощно обнаруживать тонкие изменения окружающей среды. В 1857 году Джеймс Клерк Максвелл использовал недавно разработанную линейную алгебру , чтобы предложить математическое доказательство теории Юнга-Гельмгольца. [3]
Существование клеток, чувствительных к трем различным диапазонам длин волн (наиболее чувствительных к желтовато-зеленому, цианово-зеленому и синему, а не к красному, зеленому и синему), было впервые показано в 1956 году Гуннаром Светичиным . [4] В 1983 году это было подтверждено на сетчатке человека в эксперименте Герберта Дартнелла, Джеймса Боумейкера и Джона Моллона , которые получили микроспектрофотопические показания отдельных колбочек глаза. [5] Более ранние доказательства теории были получены путем изучения света, отраженного от сетчатки живых людей, и поглощения света клетками сетчатки, удаленными от трупов. [6]
Хотя Юнгу часто приписывают роль основоположника трихроматической теории цвета, теория цветового зрения Джорджа Палмера в основном аналогична теории Янга, но предшествует ей на четверть века. В своей «Теории цветов и зрения» (1777) [7] и позднее в « Теории света» (1786) [8] Палмер утверждает, что сетчатка имеет 3 класса частиц, которые избирательно поглощают красные, желтые и синие лучи. Неравное движение этих частиц вызывает цвет, а их равномерное движение вызывает белый цвет. Однако Палмер также утверждал, что сам свет состоит только из трех отдельных лучей: красного, желтого и синего, что отличается от современного понимания (и понимания Янга), что свет представляет собой непрерывный видимый спектр .
Прямое доказательство того, что глаз действительно содержит три типа колбочек, было получено, но лишь сравнительно недавно. Это было сделано путем изучения света, выходящего из глаза после отражения от сетчатки; в адаптированном к темноте глазу выходящий свет был лишен синего света, поскольку он преимущественно поглощался родопсином
.
В адаптированном к свету глазу, когда свет поглощают только пигменты колбочек, можно показать, что выходящий свет лишен красного и зеленого света из-за поглощения пигментами, называемыми эритролабом и хлоролабом. Опять же, свет, проходящий через отдельные колбочки вырезанной сетчатки человека, можно исследовать с помощью микроскопического устройства, и при таком исследовании было показано, что колбочки были трех различных видов в соответствии с их предпочтением красного, зеленого и синего света.