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三、视觉现象及其规律
光有三个物理特征：波长、振幅及纯度。波长决定了光的色调，不同波长的光有不同的颜色。振幅表示光的强度，它所引起的视觉的心理量是明度。纯度表示光波成分的复杂程度，它引起视觉的心理量是饱和度。由于光的这些物理特性，从而产生了一系列的视觉现象。
（一）视觉的绝对感觉阈限与差别感觉阈限
1、明度的绝对感觉阈限与差别感觉阈限
在正常情况下，人眼对光的强度具有极高的感受性，感觉阈限很低。据测定，人眼对对7~8个光量子起反应，甚至在某些情况下对2个光量子就能发生反应。在大气完全透明，能见度很好的条件下，人眼能感知1公里远处1/4烛光的光源，人眼对光的感受范围。
明度的绝对感觉阈限与差别感觉阈限的大小，与光刺激作用在视网膜的部位有关。棒体细胞多分布在距中央窝16度~20度处。据棒体细胞的特性，因而明度的绝对感觉阈限值低；反之，锥体细胞聚集在中央窝部位，对光强的差别感受性较高。明度的感受性与光刺激作用的时间、面积以及个体的年龄、营养情况等因素有关。
2、波长的绝对感觉阈限与差别感觉阈限
在整个光波中，人眼只能看见全部波长中的很小一部分。在可见光波范围内，人对不同波长的感受性有判别在明视觉条件下，人眼对550毫微米的光（黄绿色）感受性最高。但在暗视觉条件下，人眼对511毫微米波长的光（蓝绿色）感受性最高，也就是说，当强度相同时，最第三的光波波长向偏短波方向移动，这个现象由捷克物理学家浦肯野（J。PURKINJE）于1824年发现，因此又称为”浦肯野现象“。
在可见光波的不同区域，人眼对不同色调的光波，辨别能力不同。
（二）视觉适应
适应是指感受器在刺激物的持续作用下所发生的感受性的变化。适应即可引起感受性的提高，也可使感受性降低。”入芝兰之室，久而不闻其香“是对适应的一种描述。视觉的适应最常见的有明适应和暗适应。
1、明适应
明适应又称光适应。由暗处到光亮处，特别是在强光下，最初一瞬间会感到光线刺眼发眩，几乎看不清外界物体，几秒钟之后逐渐看清物体。这种对光的感受性下降的变化现象称为明适应。明适应的时间很短，最初约30秒内，感受性急剧下降，被称之为α适应部分，之后感受性下降逐渐缓慢，称之为β适应部分，大约在1分钟左右明适应就全部完成。眼睛在光适应时，一方面瞳孔相应缩小以减少落在视网膜上的光量，另一方面，由暗适应时棒体细胞的作用转到锥体细胞发生作用。
2、暗适应
从亮处到暗处，人眼开始看不见周围东西，经过一段时间后才逐渐区分出物体，人眼这种感受性逐渐增高的过程叫暗适应。暗适应所需要时间较长，感受性的变化也较大。暗适应主要是棒体细胞的功能，但在暗视觉中锥体细胞和棒体细胞起作用的大小和阶段不同。在暗视觉中，中央视觉转变成了边缘视觉。由实验可得到暗适应曲线，在暗适应的最初5~7分钟里，感受性提高很快，之后，出现棒、锥裂，但感受性仍上升，方向发生了变化。在实验中，如果将只使锥体细胞活动的红光投身在网膜上，使得只有锥体细胞参与暗适应过程，会发现棒锥裂消失。可见，暗适应的头一阶段是锥体细胞与棒体细胞共同参与的；之后，只有棒体细胞继续起作用。
暗适应包括两种基本过程：瞳孔大小的变化及视网膜感光化学物质的变化。从光亮到黑暗的过程中，瞳孔直径可由2毫米扩大8毫米，使进入眼球的光线增加10~20倍，这个适应范围是很有限的，瞳孔的变化并不是暗适应的主要机制。暗适应的主要机制是视网膜的感光物质——视紫红质的恢复。人眼接受光线后，锥体细胞和棒体细胞内的一种光化学物质——视黄醛完全脱离视蛋白，产生漂白过程；当光线停止作用后，视黄醛与视蛋白重新结合，产生还原过程。由于漂白过程而产生明适应，由于还原过程使感受性升高而产生暗适应。视觉的暗适应程度是与视紫红质的合成程度相应的
视觉适应有其特殊的意义。在工程心理学中，对视觉适应现象进行了更具体的研究，如改善工作环境的照明条件以提高工作效率等。
（三）颜色视觉
颜色是光波作用于人眼所引起的视觉经验。光波的强度、波长和纯度的3种属性，分别决定了人的视觉的明度、色调和饱和度。
明度是指光刺激的强度作用于眼所产生的视觉结果。彩色物体表面的光反射率愈高，明度就愈大。例如，同样是700毫微米的红光，强度大的就要比强度小的看上去明亮；同样是反射510毫微米的绿色纸，皱纹纸就不如蜡光纸看上去明亮。
色调是区别不同色彩的特性。颜色是由于不同波长的光波作用于眼睛而产生的视觉属性，不同波长的光产生的颜色感觉不同。
饱和度是指颜色的纯度，光谱上的各单色光的饱和度最大，其掺入的白色愈多，就愈不饱和。
由白经灰至黑这一系列是无彩色，因此它们没有色调和饱和度，只有明度一种属性，称为黑白系列。明度、色调、饱和度三者之间的关系可用三维空间纺锤体。
在日常生活中，人们所看到的大多数色光都是由不同波长的光线混合而得到的。人眼对色光混合而产生的视觉现象有以下三个定律：
1、互补律
每一种色光都有另一种同它相混合而产生白色或灰色，这两种色光称为互补色。例如蓝色和黄色、绿色和紫色、红色和青色混合都能产生白色，因此它们都为互补色。
2、间色律
混合两种非互补色而产生的一种新的混合色或介于两者之间的中间色。例如红与绿混合，根据混合的比例不同，可以得到介于它们之间的橙、黄黄橙等各种颜色。取光谱上的红、绿、蓝三原色，按一定比例的波长混合可以产生各种颜色。
3、代替律
不同颜色混合后可以产生感觉上相似的颜色，可以互相代替，而不受原来被混合颜色所具有的光谱成分的影响。假如：颜色A=颜色B，颜色C=颜色D，则A＋C=B＋D；又如A＋B=C，假设X＋Y=B，则A＋（X＋Y）=C。这就是代替律，现代色度学就是以它为基础而建立的。
色光混合的三个定律可以用色三角表示，其颜色方程为：（C）=R（R）＋G（G）＋B（B）
公式表示，为了匹配某一特定颜色（C）所需的三原色数量（叫三刺激值），分别以R（红）、G（绿）、B（蓝）标示。
国际照明委员会（CIE）I依据色光混合原则，制定了一个颜色规范的CIE系统，并画出一个CIE色度图。可以确定一种颜色的主波长、饱和度及由两种颜色混合所得的中间色。需要提及的是，色光的混合不同一颜色的混合，两种混合的性质是不一样的。前者是一种加色法，后者是一种减色法。前者混合后明度增加，后者则明度减弱。
（四）色觉理论
解释色觉现象的理论很多，其中杨…赫尔姆霍茨的三色说和黑林的四色说影响最大。
1、杨…赫三色说
英国物理学家杨（T。YOUNG）于1807年左右首先提出三原色假设，1860年由赫尔姆霍茨（H。HELMHOLTZ）在其基础上发展的三色说被后人合称为杨…赫三色说。
三色说假设在视网膜上存在着三种不同的颜色感受器，它们分别含有对红、绿、蓝敏感的视色素。每种感受器只对光谱上的特定波长最敏感，红色感受器对长波最敏感，绿色感受器对中波最敏感，蓝色感受器对短波最敏感，当某种光刺激作用于感受器时，它所引起的兴奋程度不同，从而产生相应的颜色感觉。各种颜色感觉就是各感受器相应的有比例活动的结果，如红色感受器的兴奋活动占优势，则产生红色感觉等。当三个感受器兴奋程度相同时，则产生白色光的感觉。
近年来，随着科学技术的发展，采用显微分光光度法及单细胞电生理学等方法，可以证明人的视网膜上确实存在着三种感色的锥体细胞，每种锥体细胞的色素在光照射下吸收某些波长而反射另一些波长的光，这是对三色说有力支持。另外，三色说可以罗好地解释颜色混合现象与负后象现象。但是，三色说无法解释色盲现象。因为根据三色说理论，只有红、绿锥体细胞同时兴奋才能产生黄色感觉，所以红…绿色盲者不应具备黄色感觉。但实际上，红绿色盲者却具有黄色感觉。三色说也不能解释色觉信息的传递与加工过程。
2、黑林四色说
四色说又称拮抗说，由德国生理学家黑林（E。HERING）于1874年提出。他假设视网膜上存在着三对感光视素，即黑…白视素、红…绿视素、黄…蓝视素。在光刺激下每对视素产生分解或合成的过程。光刺激时，黑…白视素分解，产生白色感觉，无光刺激时，黑…白视素合成，产生黑色感觉。同样，红光刺激时，红…绿视素分解，产生红色感觉；绿光刺激时，红…绿视素合成，产生绿色感觉。
现代神经生理学研究发现，视网膜中存在着三种锥体细胞，它们分别对红、绿、蓝三色敏感。另外，在视觉传导通路上也发现对白…黑、红…绿、黄…蓝三类反应起拮抗作用的感光细胞。四色说可以较好地解释色盲以及正负后象等现象，但却无法解释三原色混合可以独得光谱上众多相似颜色视觉的现象。可见，人的生产、心理活动方式是复杂的和多形式化的。近年来色觉研究的进展所获得的认识是：两个学说是可以相互补充的。
（五）色觉缺失
色觉缺失包括色弱和色盲。据统计，8％的男性和0。5％的女性有某种形式的色盲