「科学」李治林：物理？生理？心理？——光与视觉「云里·悟理-第21课」
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悟世界之道 ， 析万物之理 ， 我是中科院物理所副研究员李治林 。 我们这节课的主题是光与视觉 ， 它是涉及到物理、化学、生物和心理等诸多学科的内容 。 如果我问你 ， 世界上最常见的物质是什么 ， 一个比较有趣的回答是光 。
其实在宗教也好 ， 神话也好 ， 从上帝创世 ， 到盘古开天 ， 他们要做的第一件事 ， 都是破除黑暗与混沌 ， 创造光 。 宇宙大爆炸的早期 ， 也已经产生了光子 ， 直到现在整个宇宙 ， 还有一个 2.7 K的微波背景辐射 ， 可以说光是无处不的 。
光是什么 ， 有何性质？
01
光是一种物质 ， 它具有能量 ， 也具有动量 。 光的产生与电场密切相关 ， 比如一对正负电荷对 ， 它们就会产生一个电场 ， 当它们之间产生相对运动的时候 ， 电场发生了改变 ， 变化的电场会产生变化的磁场 ， 而变化的磁场也会在周围 ， 产生一个变化的电场 ， 如此循环往复 ， 环环相扣 ， 生生不息 ， 就产生了一列波向前传播 。
电磁场和电磁波
如果我们把它在三维空间中用矢量表示出来 ， 就可以发现在远场处电场E和磁场H之间是相互垂直的 。 并且将两者叉乘以后 ， 会形成一个向前传播的矢量 。
在这里我们看到 ， 光有几个特征的量 ， 一个叫波长 ， 一个叫频率 ， 还有一个叫能量 ， 而且它们之间是具有密切的关系的 。 比如说有一列波 ， 如果在其传播速度一定的情况下 ， 频率越高 ， 波峰之间的间距 ， 也就是波长 ， 会越短 。 另外爱因斯坦的光电效应告诉我们 ， E=hν ， 也就是说光的能量是与频率成正比的 。 在这三个概念中 ， 最为核心的其实是能量 ， 光既然是电磁波 ， 它就会有一个周期变化的电场 ， 电子会在这个电场的作用下受到扰动 ， 与光发生相互作用 。
频率
能量
电子在原子中是处于一系列轨道上的 。 按现在的观点 ， 我们抛却了轨道的概念 ， 认为电子是电子云 。 但电子云也有不同的分布 ， 当它吸收一个光子的时候 ， 可以从一个较低能量的电子云的分布 ， 变成一个较高能量的分布状态 ， 在这个过程中会发生一些极化和变化 。 反过来 ， 电子也可以从较高的能量状态 ， 释放一个光子 ， 回到较低的能量状态上 。 这里的能量变化 ， 体现为一系列的能级 ， 它就像台阶一样可以在上面 ， 进行上下地移动 ， 有一些元素因为这个能量差别 ， 恰好处在可见光光子能量的范围内 ， 所以就可以在火焰燃烧的时候体现出一定的色彩 ， 这就是著名的“焰色反应” 。 化学中常常用焰色反应鉴别元素的种类 。
焰色反应
不过可见光在整个电磁波的频率范围内仅仅占据非常窄的一小段 。 在整个频率范围中 ， 我们有频率比较低的微波 ， 也有频率非常高的X射线、γ射线 ， 而可见光只有中间非常窄的一段 ， 对应光子能量处于 1.6 到 3.2 电子伏特之间 。 但即便如此窄的频率和能量范围 ， 就已经产生了非常丰富的色彩 。
可见光范围
颜色从本质上来讲它就是频率 ， 不过在客观的频率的基础上 ， 我们又加入了人为的感知 ， 这种主观因素 ， 在牛顿的时代就已经发现 ， 一束白光通过三棱镜进行分解 ， 可以变为七种颜色 ， 大致分为七类的光 。 但实际上这个光谱是连续地从 380 纳米到 760 纳米 ， 从紫到红不断变化的 ， 对应红橙黄绿蓝靛紫 。
光的折射
人眼结构与视觉过程
02
光要被我们的眼睛感受到 ， 需要一个成像系统和感光系统 。 眼睛的结构大概像一个相机 ， 晶状体扮演着凸透镜的角色 ， 而后面的视网膜则扮演了底片或者感光元件的角色 。
眼睛结构
视网膜上分为几个重要的区域 ， 中间是黄斑区和最中心的中央凹 ， 侧边靠近鼻子这一侧有一个盲点 。 盲点的存在实际上是由于视觉神经在这里集中 ， 没有感光细胞导致的 。 视网膜分好几层 ， 包括血管层、神经层和感光层 。 其中感光细胞又分为两大类 ， 视杆细胞和视锥细胞 ， 视杆细胞主要负责亮度的感知 ， 而视锥细胞除了亮度感知之外 ， 还兼具有颜色感知的功能 。
视网膜结构
说到感光 ， 这就涉及到光与物质的相互作用 。 在胶片相机中 ， 其实是卤化银在光子的作用下 ， 发生了光化学反应；数码相机中的CCD和 CMOS ， 本质上是靠光电效应来工作的；而人的眼睛则是视网膜中 ， 发生了一系列生物化学反应 。 这一切都紧紧围绕着电子的转移与跃迁来进行 。 对于孤立的原子体系 ， 电离能主要是 5～20 电子伏；而金属、半导体和绝缘体 ， 是 0～6 电子伏 。 过渡金属和稀土族化合物经常呈现出一定的色彩 ， 也就是说恰好有一部分跃迁所需能量处在 1.6 到 3.2 电子伏特之间 。 这是无机物的情况 。
但是在有机物中 ， 我们如何才能实现电子的转移与跃迁 ， 并且使跃迁能量恰好处在 1.6 到 3.2 电子伏特之间呢？在这里我们先做一个定性的讨论 。 有机物一般是不导电的 ， 不过我们可以让其中碳原子的化学键单键和双键交替排列 ， 这样方便电子的转移 。 另外化合物需要形成一个长链 ， 或者其它的结构以后 ， 让电子有充分运动的空间 。 根据量子力学的不确定性原理 ， 电子的能量也会相应地有所降低 。 第三是创造一个特定的对称性 ， 使电子各个态之间能量比较接近 。 第四是在局部增减一些基团 ， 在之前的基础上进行更精细的调节 。 第五是通过吸收光子 ， 改变一些电子轨道的对称性 ， 影响其中分子的构型 。
比如说在生命体中 ， 非常常见的叶绿素和血红素都具有类似的结构 。 卟啉环上原子单键双键交替排列 ， 方便电子转移 ， 它们有一个比较大的空间 ， 降低了能量 ， 在此基础上增加和减少一些基团 ， 又可以使颜色发生轻微的调整 。
那我们的视觉细胞是如何进行感光的呢？这就涉及到两种物质 ， 视黄醛和视蛋白 ， 它们结合成为视紫红质 。 我们注意到视黄醛中 ， 碳-碳原子单键双键交替排列 ， 方便电子转移 。 更有意思的是视黄醛中的第 11 个碳原子 ， 当它吸收一个光子后 ， 其中电子轨道发生对称性的变化 ， 从原本相对固定变得容易旋转 ， 从而从卷曲的状态变到伸直 。 假如上述过程反过来 ， 视黄醛再吸收一个光子 ， 它可以从伸直的状态再次卷曲 。 在不断的卷曲、伸直、卷曲、伸直的过程中 ， 相应的结构变化导致蛋白质构象发生变化 ， 从而转变为一个生物电位 ， 最终传递到神经系统中去 。
感光机制
不过当环境光线比较弱 ， 甚至几乎无光的时候 ， 视黄醛结构左边可以变到右边 ， 但从右边变不回去了 ， 怎么办呢？我们可以把视黄醛“掰”下来 ， 在体内经过酶的催化作用 ， 结合维生素 A 的反应 ， 然后再变回去 ， 实现循环 。 所以实际上 ， 视觉其实不只是眼睛的事 ， 其实也与肝脏有关 。 比如说当我们体内缺乏维生素A的时候 ， 就容易导致夜盲症 。
如果是其它几种视锥细胞又如何感光呢？我们只需要把视蛋白进行一个替换 ， 相应的能量进行微小的调整 ， 就可以实现不同频率光的感知了 。 视网膜上视锥细胞的分布大概如图所示 。 我们可以看到它分为三类 ， 分别负责长波段、中波段和短波段的视觉感知 。
三种视锥细胞
对于一个特定的单色光来说 ， 比如说黄光附近 ， 我们从这个频率升一条线上去 ， 它会在三条曲线上各有一个交点 ， 也就是说黄光对三个细胞 ， 进行了不同的刺激 。 我们把这三个刺激加起来 ， 就形成了对黄光的感知 。 从这个角度讲 ， 我们的眼睛其实是一种“合成器” 。 因为它把光谱中很多很多的颜色 ， 叠加起来之后形成了大概三类 ， 而这三类又再一次叠加 ， 形成较为整体的色觉感知 。
三色视觉
人类其实非常幸运 ， 拥有三种色觉细胞 。 但实际上很多哺乳动物只有两种 ， 所以它们基本上都是属于色盲 。 一个有意思的事是 ， 我们看到梅花鹿也好 ， 东北虎也好 ， 它们在丛林中生活的时候 ， 从我们的视角看来 ， 它们的颜色看起来是非常显眼的 。 因为橘红色的皮毛与这个绿色的背景对比起来非常的鲜艳 ， 但它们却用这种颜色来保护自己 ， 这是为什么？就是因为在它们的眼中 ， 缺乏一种色觉细胞 ， 无法区分红色与绿色 。 所以在它们的眼里 ， 这只大老虎 ， 其实是与背景融合得非常好的 。 另外极少数人以及一些鸟类 ， 拥有四色视觉 。 而对于螳螂虾这种生物 ， 它甚至可以有多达十几种色觉感受器 ， 甚至还能对偏振光进行感知 。 在它们的眼里 ， 应该拥有更加丰富多彩的世界 。
我们再来看一下视觉细胞是如何实现对亮度的感知的 。 下图所示左边这条灰色的曲线是暗视觉下 ， 视杆细胞的感受曲线；右边彩色的曲线是明视觉下 ， 视锥细胞的感知曲线 。
有意思的是右边这条线 ， 可以由红色的色彩感知曲线和绿色的色彩感知曲线 ， 通过一定的比例相加得到 。 这里面好像没有蓝色光什么事儿 ， 其实就挖出来一件隐含的事情：我们眼睛视锥细胞在感受亮度的时候 ， 是进行了一个计算的 。 比如说红色与绿色相加 ， 它代表了亮度 ， 对应一个黑-白色对；而红色与绿色相减 ， 对应一个红-绿色对；红色加绿色变为黄色 ， 蓝色与黄色相减呢 ， 是一个蓝-黄色对；也就是说我们眼睛实际上在 ， 最底层这一层面上 ， 它是接受了蓝光 ， 并且知道它的强度的 ， 但是在初级神经这一段 ， 它就已经进行了一个初步的计算 ， 处理加工以后才上报给 ， 更高级的神经系统 。
这样做有什么好处呢？我们注意到这里存在一种减法 ， 实际上就是一种差分法 ， 我们在电桥平衡里面 ， 也会利用到类似的方法 。 三种色彩感知强度都比较接近的时候 ， 它们求和其实是不太好反映最终的色彩差异 。 而作差其实能把这个差异更好地表达出来 。
色彩对抗
色彩的测量与表示
03
那么对于色彩 ， 我们又要如何进行测量与表示？这有两种方法 ， 一种是纯心理的方法 ， 也就是说艺术家 ， 他们配颜料、比颜色可以得到；另外一个是物理学与心理学相结合的方法 ， 这样更便于数值化和标准化 。 比如说我在一个白色的衬底上 ， 左边用汞灯它的三个红、绿、蓝特定波长的光混合 ， 右边是一个连续可调的 ， 频率变化的不同颜色的光 。 在这两种颜色进行匹配 ， 眼睛看起来一样的时候 ， 我们就建立了它们之间的对应关系 。 以此构建的色彩空间， 被称为CIE-RGB 空间 。 其中 CIE 是国际照明委员会 ， 他们制定了这个标准 。
物理学与心理学相结合测色彩
CIE-RGB 空间对应的色品图（左）
CIE-XYZ 空间对应的色品图（右）
不过这样的话曲线会存在负数 ， 而上左图这个面又好像有点扭曲 。 为了方便使用 ， 我们可以利用线性的坐标变换改变一下形状 ， 这样看起来就好多了 。
从上右图的色品图中 ， 我们来看一下 ， 可见光依然是存在在边界上的 ， 而这个白色实线三角形的三个顶点 ， 正好是汞灯的三个波长 ， 所以汞灯所能表示的色彩范围 ， 就是这个三角形内部框出来的区域 。 那么假如我们想要把色彩范围扩大需要怎么办呢？其实我们把其中这个绿色的光源 ， 向更短的波长变化 ， 用另一个波长的光去替换 ， 变成白色虚线这个三角形 ， 我们看到它所能表示的 ， 颜色范围就更大了 。 另外图中这个灰色实线 ， 和灰色虚线所示的分别是比色卡和常见的计算机里所使用的 RGB 空间 。
值得一提的是 ， 人们在这个图中标注了一些白点 ， 它们是在不同空间中 ， 所定义的白色 。 而红色的这条线 ， 是我们画出来的黑体辐射在图中的分布 。 我们注意到这些白色的点 ， 总是围绕在黑体辐射这条线的周围 ， 这其中蕴含了怎样的道理呢？具有特定温度的物体 ， 可以发出比较宽范围的电磁波 ， 当它温度越来越高的时候 ， 会逐渐往可见光波段转移 ， 直至更短的波段 。 普朗克黑体辐射公式描述了理想黑体 ， 在不同温度下所辐射出的电磁波的强度分布 。
黑体辐射
比如说黑体的温度从 4000 K ， 逐渐升到 8000 K的过程中 ， 对应辐射光谱中红光的比例越来越低 ， 而蓝光的比例越来越高 。 所以整体上它的颜色 ， 会从偏红橙色变为偏浅蓝色 。 而当温度比较适中 ， 比如说处于5500 K 到 6500 K 这个范围中的时候 ， 这个颜色看起来就非常接近于白色 。 比较有意思的是 ， 5500 K 恰好是我们太阳的光球层所对应的温度 。 也就是说太阳这个黑体 ， 它所辐射的光 ， 被我们感知为白色 。 反过来想一想更有可能的是 ， 恰恰因为太阳在这个温度 ， 辐射出了这样一个光谱 ， 而我们在这个环境中生存和进化 ， 所以探测到了这个范围 ， 并且把这个最为常见的光 ， 定义为了白光 。
不过这里我们需要要反思的 ， 就不止是这些了 。 眼睛是一个非常复杂的系统 ， 包括前面的物理系统、感知系统 ， 还有后面的神经系统 ， 每一步都充满了变数 。
眼见为实？充满变数
04
我们经常说“眼见为实” ， 然而事实恐怕并不这么简单 。 因为眼睛远远不只是一部忠实记录数据的相机 ， 而是有非常非常多变化的 。 比如说因为物理因素 ， 会导致一个东西叫“色差” ， 我们相机里也有色差 ， 眼睛也不能例外 。 它是由于不同颜色的光 ， 对应不同的折射率 ， 这样同一个点发出的白光 ， 成像在我们视网膜上的时候 ， 前后位置其实是轻微不同的 。 因而你感受到的不同颜色物体的远近深度是不一样的 。
【「科学」李治林：物理？生理？心理？——光与视觉「云里·悟理-第21课」】
色差
比如说下左图里边 ， 红色和蓝色的形状 ， 你看一下会有一种感觉——好像它并不是在同一层上的 ， 红色离你比较近 ， 而蓝色离你会比较远一些 。
【「科学」李治林：物理？生理？心理？——光与视觉「云里·悟理-第21课」】
利用这一点 ， 我们还可以做一些广告词 ， 我们感觉到一些字会“跃然纸上” ， 如果我们头左右摇摆一下 ， 有些字似乎在运动 ， 假如你戴眼镜的话 ， 眼镜所带来的色差 ， 会进一步加强这个效果 。
当然了色差是由于我们的人眼是透镜系统 ， 反射式的系统就没有这个现象 ， 我们动物中也确实有 ， 采用反射方法来实现的 ， 比如说扇贝 。 它的眼睛是靠底层一些嘌呤的结构形成的晶体的平面来反光 ， 最后像反射式望远镜一样 ， 成像到视网膜上 。 不过这个系统也有它自己的问题 ， 这些微小的结构 ， 尺寸大概在微米量级 ， 有可能会导致衍射等其它不好的因素 。
扇贝的眼睛是反射系统
人类的眼睛还会有球差 ， 不对称性 ， 不均匀性等许多的问题 。 光线比较强的时候 ， 瞳孔会收缩得比较小 ， 这个时候还有少量的衍射效应 ， 另外一个我们的视觉细胞 ， 也有一定的大小 ， 这导致我们的像素和分辨率 ， 也不能无限的大 ， 以上几项因素影响到的视角感知 ， 都在 1′ 量级 ， 也就是 1/60 度 ， 其实还算比较好啦 ， 不过在一些特定的情况下 ， 还是挺明显的 ， 比如说晚上我们看星星 ， 大家会有一种“星芒”的感觉 ， 好像冒出了几个尖尖 ， 这就是以上这些不均匀性等等 ， 所导致的一个效应 。
另外视网膜的生理结构上 ， 你会发现它的层其实有点不科学 ， 我们光先是通过了血管层 神经层 ， 最后才到了感光层 ， 这样会导致我们感光上 ， 实际上受到前面的一些影子的影响 。 有意思的是 ， 章鱼它的眼睛系统与人类恰好相反 ， 光是先到达了感光层 ， 所以它这方面有更好的视觉 。
文昌鱼、章鱼和人类 ， 它们其实选择了不同的进化路径 。 这从人视网膜的结构上 ， 就可以体现出来 。 我们的视觉细胞 ， 在视网膜上是有一个特定的分布的 ， 比如说视锥细胞集中于中央凹区域 ， 而视杆细胞则在周围 ， 整体上来讲 ， 我们看正前方的时候比较清晰 ， 而四周比较模糊 ， 但是晚上的时候 ， 光线比较暗 ， 视杆细胞是起主要作用的 ， 所以我们有时候 ， 盯着一个比较暗的星星看 ， 直接看看不着 ， 眼睛稍微那么一偏 ， 反而成像到周围的视杆细胞上 ， 而它对亮度的敏感性更高 。 另外我们看一个物体的颜色 ， 其实它的大小远近带来的视角变化 ， 导致成像到视网膜上位置不同 ， 也会带来一个轻微的色彩变化 。
以上这些尚可以接受 ， 完全不能接受的是盲点 ， 神经细胞从这里经过 ， 导致这儿压根就不会感光 ， 那我们说这个时候我们看天空 ， 岂不是会有一个窟窿 ， 倒也不用担心 ， 因为这个时候左边眼睛和右边眼睛 ， 看见的区域和盲点的区域 ， 相互有一个重合 ， 是一个互补的状态 ， 所以还是能看见的 ， 不过我即使是一只眼睛 ， 也依然不会看到有窟窿存在 ， 难道还能无中生有？我们从下面这个图里 ， 来观察一下这个效应 。
首先我们闭上左眼 ， 用右眼睛去看蓝色的十字 ， 当你前后移动、靠近和远离的时候 ， 你会发现某个位置处 ， 右边的红点突然不见了 ， 这就是它落到了盲点上消失了 ， 这叫“视而不见” 。 而另外一件事情 ， 是我们盯下面的蓝色十字 ， 用右眼去感觉右边红色 ， 本来这个中间 ， 是有一个白色的间断点的 ， 但你挪到某一个位置的时候 ， 恰好发现它连在了一起 。 这就不得了了 ， 你会发现这里发生了一件事 ， 叫做“无中生有” ， 这个东西其实是你“脑补”出来的 ， 这就涉及到神经系统 ， 所带来的各种心理因素了 ， 同时会带来很多很多的错觉 。
心理：神经系统与视觉错觉
05
我们注意到眼睛里的视杆细胞 ， 大概有超过 1 亿个 ， 视锥细胞也有 500 多万个 ， 而神经节细胞仅仅只有 100 万个左右 。 从这里我们就可以看出来 ， 大量的信息 ， 实际上是在眼部的神经系统那里就已经做出了预处理 。 它其实不只是感光 ， 还要进行信号的反馈、特征的提取、背景扣除、边缘增强、环境对比等非常多因素 ， 是一个真正的神经网络算法 。 另外再加上大脑的处理 ， 我们的人眼可以实现更多丰富的功能 。
比如说这张淡淡的彩色的图 ， 如果我们盯着中间的十字来看的话 ， 过一段时间你会发现 ， 整个背景变成白色了 ， 这实际上就是告诉我们 ， 这个背景长时间不变化 ， 颜色又比较淡 ， 神经系统觉得它可能没什么用 ， 就不让我们再关注它了 。 实际上你想一想 ， 我们鼻子始终处于眼睛的视觉范围内 ， 但平时你可能并不会关注到它的存在 ， 只有刻意去看的时候才感觉到 。 这实际上大大减少了神经系统的负担 ， 对于那些不太重要的信息 ， 不必再占用资源 。
而这张黑白色的马赫带 ， 让我们感觉到中间 ， 似乎有一个明显的明暗变化 ， 在马赫带图案中 ， 原本每一个纵向的条纹是颜色一致的 ， 但我们看起来好像是左边变亮 ， 右边变暗了 ， 这个过程让它的边缘变得更明显了 ， 这种边缘增强 ， 有利于我们感知物体的轮廓 。
在棋盘这个图里 ， 我们看到 A 和 B 两个位置 ， 看上去好像明暗并不一样 ， 但它们实际上是一样的 ， 只是因为周围环境不同看起来不太一样 。 这是由于我们眼睛看东西 ， 对于人眼而言更重要的是感知它的对比 。 所以周围的环境 ， 会影响到中心区域色彩和亮度的感知 。
对于这个动图就更有意思了 ， 比如说光点在移动 ， 其实是有一种运动感知 ， 以及视觉暂留效应 ， 而红色点突然消失后旁边出现绿色 ， 这是一个视觉的负后像效应 ， 涉及到视觉的疲劳 ， 品红色会变出它的补色绿色出来 。 而当你盯的时间足够长以后 ， 整个这种浅淡的颜色又会逐步消失 ， 相当于一个背景的扣除 。
我们大脑甚至可以加入更多的生活经验影响我们感知 ， 比如说下方左边这幅图里 ， 草莓它是什么颜色的 ， 我们明显觉得它是红色的 ， 但如果你真正把其中的像素点 ， 提取出来去看它 ， 会发现它真的是特别不明显的红 。 这实际上是我的大脑根据生活经验 ， 我们大脑自动做了一个白平衡 ， 等于它自己已经求完了一个方程 。 再比如说下方右边这件衣服 ， 它到底是白金色还是蓝黑色 ， 不同的人由于生活经验 ， 大脑给的这个信息不一样 ， 最后看到的颜色也会不同 。
草莓是红色的吗？（左）
白金色还是蓝黑色？（右）
回顾与思考
06
我们回顾一下 ， 视觉其实是一个包含物理、化学、生物、心理等诸多方面的复杂的过程 。 眼睛能够探测的 ， 始终是世界的某个部分 ， 某些方面 ， 受制于物理和生理因素 ， 并受到心理因素的干扰 ， 当然 ， 神经系统的主观处理 ， 是有助于生物适应环境的 。 在不同的环境中 ， 生物甚至可以演化出 ， 不同的感光结构和视觉功能来 。
在众多的学科中 ， 我们也常常发现所谓的常数和线性 ， 往往都是特例 ， 变化才是常态 。 眼见未必为实 ， 假设需要求证 ， 所以我们还是要注重实验探测与理性分析 。 除了知识的学习 ， 还需要多反思多提问 ， 什么是原因？什么是结果？为什么这样？可以不这样吗？多一些思考 ， 多一些脑洞 ， 多一些学科融合 ， 科学探索的过程才会更加有趣而精彩 。
课后作业：选取你感兴趣的问题 ， 查找资料并回答 。
偶极振荡对应的电磁场中E和B是怎样的相位关系？为什么电磁波要强调是“远场”呢？近场又如何？原子吸收和释放光子的过程具体是怎样的？能量、动量、角动量、粒子数分别如何变化？都守恒吗？为什么三棱镜可以将白光分解为多种彩色光？折射率为何会随光的频率不同而发生变化？如何变化？若设计一种导电塑料 ， 其微观结构可能有哪些特征？怎样提高其电导率？其光学性质是否也会变化？为什么说眼睛是一种“合成器” ， 而耳朵是一种“分析器”？两者探测机制上有何异同？受何限制？动物的感觉器官很多是非线性的 ， 这些性质背后有怎样的原因、怎样的利弊？人造传感器又如何呢？哺乳动物多为色盲 ， 人类却有三色视觉 ， 偶有色盲以红绿型为主 。 这在生物演化上有何偶然和必然？螳螂虾可以看到比人类更宽的色彩范围 ， 但是其色彩分辨能力却比人类差很多 。 可能的原因是什么？为什么CIE-RGB色彩匹配函数中会出现负数？有何物理含义？该色彩空间与一般的线性空间有何区别？显示器若使用三种以上的色光 ， 其色域是怎样的？为什么显示器色域总是限制在一个凸多边形内部？视网膜感光层处在血管层和神经层后面 ， 那么眼睛是通过哪些机制来补救 ， 减少前面各层的干扰的？神经系统带来的诸多错觉 ， 对生物有哪些正面意义？这对我们数据处理、算法设计等有怎样的启发？
悟世界之道 ， 析万物之理 ， 我是中科院物理所副研究员李治林 ， 今天的课程就到这里 。 谢谢大家！
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中国科学院物理研究所长三角研究中心
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出品单位
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江苏中关村科技产业园管委会
校对：NKXXX
编辑：米老猫
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