為什麼光的三原色是紅綠藍?

來源：格物悟理

1665年，牛頓(Isaac Newton)進行了太陽光實驗。他在一間暗室的窗戶上設置了一個小孔，緊挨著小孔放置著三稜鏡。讓太陽光通過窗板的小圓孔照射在玻璃三稜鏡上，光束在稜鏡中折射後，擴散為一個連續的彩虹顏色帶，牛頓稱之為光譜。

描繪牛頓實驗的場景的圖畫

白光經過三稜鏡折射後形成的光譜

這個現象可能有以下兩種解釋：

1.白光（太陽光）是複合光，由不同顏色的光組合而成，經過三稜鏡折射後分散開來了。

2.白光（太陽光）與玻璃三稜鏡發生了作用，性質發生了改變。

牛頓認為白光(太陽光)是複雜的，由無數種不同的光線混合。上述現象不是由於陽光跟稜鏡的相互作用，也不是由於其它原因。而是由於不同顏色具有不同的折射性，各種光線在玻璃中受到不同程度的折射。稜鏡沒有改變白光而只是將它分解為簡單的組成部分。

那如何證明呢？

為了證明，牛頓又做了一個實驗。他拿三個稜鏡做實驗，三個稜鏡完全相同，只是放置方式不一樣，倘若分散是由於稜鏡的不平或其它偶然的不規則性，那麼第二個稜鏡和第三個稜鏡就會增加這一分散性。可是實驗結果是，原來分散的各種顏色，經過第二個稜鏡後又還原成白光，形狀和原來的一樣。再經過第三個稜鏡，又分解成各種顏色。由此證明，稜鏡的作用是使白光分解為不同成分，又可使不同色光合成為白光。因此上述現象被叫做光的色散。

牛頓第二個實驗的示意圖

在白光的色散試驗中，我們可以觀察到紅、綠、藍三色比較均勻地分布在整個可見光譜上，而且佔據較寬的區域。如果適當地轉動三稜鏡，使光譜有寬變窄，就會發現：其中色光所佔據的區域有所改變。在變窄的光譜上，紅(R)、綠(G)、藍(B)三色光的顏色最顯著，其餘色光顏色逐漸減退，有的差不多已消失。得到的這三種色光的波長範圍分別為：R(600~700nm)，G(500~570nm)，B(400~470nm)。在色彩學中，一般將整個可見光譜分成藍光區，綠光區和紅光區進行研究。

當用紅色、綠色、藍色三色光進行混合時，可分別得到黃光、青光和品紅光。品紅光是光譜上沒有的，我們稱之為譜外色。如果我們將此三色光等比例混合，可得到白光；而將此三色光以不同比例混合，就可得到多種不同色光。

所以：紅、綠、藍這三種顏色就稱為「三原色」(RGB)。

那為什麼紅、綠、藍這三種顏色為「三原色」，而不是其他色光呢？

三原色的本質是三原色具有獨立性，三原色中任何一色都不能用其餘兩種色彩合成。另外，三原色具有最大的混合色域，其他色彩可由三原色按一定的比例混合出來，並且混合後得到的顏色數目最多。

在色彩感覺形成的過程中，光源色與光源、眼睛和大腦三個要素有關，因此對於色光三原色的選擇，涉及到光源的波長及能量、人眼的光譜響應區間等因素。

從能量的觀點來看，色光混合是亮度的疊加，混合後的色光必然要亮於混合前的各個色光，只有明亮度低的色光作為原色才能混合出數目比較多的色彩，否則，用明亮度高的色光作為原色，其相加則更亮，這樣就永遠不能混合出那些明亮度低的色光。同時，三原色應具有獨立性，三原色不能集中在可見光光譜的某一段區域內，否則，不僅不能混合出其它區域的色光，而且所選的原色也可能由其它兩色混合得到，失去其獨立性，而不是真正的原色。

從人的視覺生理特性來看，人眼的視網膜上有三種感色視錐細胞——感紅細胞、感綠細胞、感藍細胞，這三種細胞分別對紅光、綠光、藍光敏感。當其中一種感色細胞受到較強的刺激，就會引起該感色細胞的興奮，則產生該色彩的感覺。人眼的三種感色細胞，具有合色的能力。當一複色光刺激人眼時，人眼感色細胞可將其分解為紅、綠、藍三種單色光，然後混合成一種顏色。正是由於這種合色能力，我們才能識別除紅、綠、藍三色之外的更大範圍的顏色。

人類視細胞層次圖

綜上所述，我們可以確定：色光中存在三種最基本的色光，它們的顏色分別為紅色、綠色和藍色。這三種色光既是白光分解後得到的主要色光，又是混合色光的主要成分，並且能與人眼視網膜細胞的光譜響應區間相匹配，符合人眼的視覺生理效應。這三種色光以不同比例混合，幾乎可以得到自然界中的一切色光，混合色域最大；而且這三種色光具有獨立性，其中一種原色不能由另外的原色光混合而成，由此，我們稱紅、綠、藍為色光三原色。為了統一認識，1931年國際照明委員會（CIE）規定了三原色的波長λR=700.0nm，λG=546.1nm，λB=435.8nm。

在色彩學研究中，為了便於定性分析，常將白光看成是由紅、綠、藍三原色等量相加而合成的。