Màu sắc và đôi mắt

Cơ sở sinh học của màu

Chúng ta đều biết đến thí nghiệm của Newton : chiếu chùm ánh sáng trắng vào lăng kính ánh sáng trắng tách thành bảy màu: tím, chàm, xanh, lục, vàng, da cam, đỏ. Bảy màu như ta vẫn thấy ở cầu vồng đó nằm trong khoảng bước sóng l từ 400 nano mét (tím) đến 700 nano mét (đỏ).

Nhìn vào màn hình ti vi màu sắc đẹp đẽ sống động như thật, nhiều người nghĩ rằng chỗ nào trên màn hình có màu gì là chỗ đó có ánh sáng bước sóng tương ứng phát ra. Thí dụ chỗ có màu tím, là chỗ phát ra ánh sáng có l = 700 nm, v.v….

Không phải như vậy!

Muốn rõ ở trên màn hình người ta bố trí như thế nào để có màu như thật thì trước hết phải tìm hiểu đôi mắt của chúng ta cảm nhận hình ảnh, màu sắc như thế nào.

Cấu tạo của mắt. Ở võng mạc có các tế bào cảm nhận hình que và hình nón

Ở võng mạc có hàng triệu tế bào đặc biệt gọi là cảm nhận (receptor) phân bố chi chít trên bề mặt. Có hai loại tế bào cảm nhận: cảm nhận hình que và cảm nhận hình nón. Gọi là tế bào cảm nhận hình que vì hình dạng bên ngoài của nó giống như cái que, loại này chỉ cảm nhận được ánh sáng rất yếu và cho hình ảnh đen trắng, mờ mờ, thí dụ cảnh vật lúc trời sắp tối, dưới ánh trăng…

Đường cong nhạy cảm của tế bào cảm nhận hình nón màu đỏ, màu lục và màu lam

Khi tế bào ánh sáng đến tế bào cảm nhận R bị hấp thụ, dây thần kinh của tế bào cảm nhận R truyền tín hiệu về não để não có cảm giác ở đấy đỏ đậm, ngược lại rung động ít, hấp thụ ít não sẽ có cảm giác ở đấy đỏ nhạt.

Tương tự ở tế bào cảm nhận G có các hạt sắc tố màu lục, khi có ánh sáng bước sóng l từ 450 nm đến 630 nm, các hạt này bị rung động và hấp thụ ánh sáng, trong đo ánh sáng có l = 450 nm là làm cho các hạt bị rung động nhiều nhất.

Ở tế bào cảm nhận B có các hạt sắc tố màu lam khi có ánh sáng bước sóng l từ 400 nm đến 500 nm, các hạt này bị rung động và hấp thụ ánh sáng, trong đó ánh sáng có l = 400 nm là làm cho các hạt bị rung động mạnh nhất, bị hấp thụ mạnh nhất.

Như vậy mắt ta thấy chỗ này, chỗ khác của vật màu gì là tuỳ thuộc ảnh của chỗ đó trên võng mạc đã kích thích các tế bào cảm nhận hình nó R, G, B như thế nào. Tổng hợp các cảm giác về màu do cảm nhận đó thông tin về não qua các dây thần kinh sẽ cho ta cảm giác về màu của chỗ đó.

Xét cho ti vi, có thể chia bề mặt của vật ra thành những diện tích rất nhỏ gọi là phần tử diện tích. Mỗi phần tử diện tích ở vật tương ứng với một phần từ diện tích ở ảnh của vật trên võng mạc. Tổng hợp các màu đỏ, lục, lam và các cảm nhận R, G, B thông tin về não cho ta cảm giác về màu của phần tử diện tích trên vật.

Đó là cơ sở sinh học của việc nhìn thấy màu.

Chú ý rằng mắt có ba loại tế bào cảm nhận hình nón R, G, B ở võng mạc là nét chung của đại đa số mắt người và một số loài vật, người ta xếp vào loài ba màu (trichromats). Có những loài vật ở mắt có bốn loại tế bào cảm nhận hình nón, ứng với bốn màu. Người ta gọi đó là loài bốn màu (tetrachromats).

Thí dụ nhiều loài chim và chuột túi là loài bốn màu. Đặc biệt ở loài người, có một số rất ít phụ nữ thuộc loài bốn màu. Ở võng mạc của mắt các phụ nữ này ngoài các tế bào cảm nhận hình nón R, G. B còn có tế bào cảm nhận, hình nón Y ứng với màu vàng (Yellow).

Ngược lại động vật có vú, phần lớn ở mắt chỉ có hai loại cảm nhận màu. Chúng thuộc loài hai màu (dichromats). Nói như vậy để thấy rằng thường nói ba màu đỏ, lục, lam là ba màu cơ bản có nguồn gốc từ cấu tạo của mắt người. Gọi tên là đỏ, lục, lam cũng chỉ quy ước, không phải mỗi màu đó là ứng với một bước sóng nhất định, mà mỗi màu đó ứng với một đường cong nhỏ như vẽ ở hình 2. Thậm chí ta vẫn thường nói ánh sáng trắng gồm bảy màu. Đó là một cách nói cảm tính, đại khái chứ không phải là có cơ sở về bước sóng thật rành mạch nào cả.

Tạo màu bằng cách cộng ba màu cơ bản

Ba màu cơ bản và cấu tạo bằng các cộng