Im Moment verstehe ich, dass eine Mischung von Photonen mit vielen verschiedenen Frequenzen von Ihrem Auge als weiß wahrgenommen wird. Während überhaupt keine Photonen vorhanden sind, wird es als schwarz wahrgenommen. Und Photonen mit der blauen Frequenz bewirken nur, dass Sie blau sehen usw.
Meine Frage ist, wie wird die "Helligkeit" gesteuert? Ich denke, es hat damit zu tun, wie viele blaue Photonen auf Ihr Auge treffen, eine geringe Menge wird dunkelblau sein, eine große Menge wird ... ein helleres Blau sein. Aber dann denke ich, um hellblau zu werden, ist es nicht eine Mischung aus hauptsächlich blauen Photonen mit weißem Licht (Photonen aller Frequenzen), um ein bläuliches Weiß oder ein helles Blau zu erzeugen?
Wenn sich Farben kombinieren, um verschiedene Farben zu erzeugen, gibt es dann eine Photonenkombination, oder liegt es daran, dass Ihre Augen Mischungen von Photonen und nicht Photonen selbst sehen?
1) Ja. Sie haben Recht mit der Wahrnehmung von Weiß und Schwarz. Bei anderen Farben hängt es von der Energie des Photons ab, das Ihren Kegel und Ihre Stäbchen anregt .
2) Die Helligkeit in physikalischer (genauer kosmologischer) Hinsicht wird in Leuchtkraft und Lichtstrom unterschieden. Beide sind durchaus vergleichbar. Leuchtkraft ist die pro Sekunde emittierte Energiemenge ( oder einfach Watt) von der Quelle, während Fluss die pro Flächeneinheit empfangene Leistung ist . Beide beziehen sich einfach auf die Oberfläche einer Kugel mit Radius , was wahrscheinlich die Entfernung von der Quelle und das Verhältnis ist . Dieser Fluss sagt Ihnen, wie viel Energie als Funktion der Zeit emittiert wird, was explizit die Menge an Photonen zeigt, die auf Ihre Netzhaut auftreffen.
Wenn Farben kombiniert werden, um verschiedene Farben zu erzeugen, gibt es dann eine Photonenkombination, oder liegt das daran, dass Ihre Augen Mischungen von Photonen und nicht Photonen selbst sehen?
Im Moment gibt es einen Unterschied. Photonen verbinden sich nicht. Stattdessen (wie ich bereits erwähnt habe) regen verschiedene Photonen Ihre Fotorezeptoren zu unterschiedlichen oder gleichen Zeiträumen an. Aufgrund der Erregung wird die Farbe von Ihnen beobachtet. Andererseits (wenn davon ausgegangen wird, dass diese Wellencharakter haben) können sie konstruktiv oder destruktiv interferieren, um additive oder subtraktive Farbe zu erzeugen. Nun zu einer anderen Frage.
Um hellblau zu werden, ist es nicht eine Mischung aus hauptsächlich blauen Photonen mit weißem Licht (Photonen aller Frequenzen), um ein bläuliches Weiß oder ein helles Blau zu erzeugen?
Dies erzeugt hellblau. Aber der Flussfaktor erzeugt ein Graublau und kein Weißblau . Da nun weißes Licht alle Frequenzen enthält, werden Sie alle auf die gleiche Weise wahrnehmen, aber mit mehreren blau- energetischen Photonen. Stellen Sie sich vor, dies sei die Oberfläche eines weißen kreisförmigen Objekts mit einigen blauen Flecken darin. In vergleichbarer Entfernung ist es weißlich blau (dein Favorit)...
Wenn Sie immer noch von der Helligkeit verwirrt sind , hat Wiki ein nettes Zitat dazu ...
„Helligkeit“ wurde früher als Synonym für den photometrischen Begriff „Leuchtdichte“ und (fälschlicherweise) für den radiometrischen Begriff „Strahldichte“ verwendet. Im RGB-Farbraum kann die Helligkeit als das arithmetische Mittel der R-, G- und B-Farbkoordinaten betrachtet werden (obwohl einige Komponenten das Licht heller erscheinen lassen als andere, was wiederum von einigen Anzeigesystemen automatisch kompensiert werden kann) .
Die Wahrnehmung von Farbe und Helligkeit ist sehr kompliziert. Ihr Gehirn führt alle möglichen Normalisierungen und Vorhersagen von Farben durch, basierend auf dem, was es für richtig hält. Dasselbe gilt für die Helligkeitsschätzung. Dies führt zu einer Vielzahl überraschender optischer Täuschungen. Hier ist eine, die auf Schatten basiert .
Keine Antwort hier wird in der Lage sein, alle biologischen und kognitiven Prozesse abzudecken, die auftreten, um das Farbsehen zu ermöglichen. Es ist auch wichtig zu erkennen, dass Farbe eine Illusion ist, die von unserem Gehirn erzeugt wird. Photonen haben eine Energie proportional zu ihrer Frequenz. Ein "rotes" Photon ist nur ein Photon mit einer bestimmten Frequenz.
Der grundlegende Kern des Farbsehens ergibt sich aus dem Verständnis der Rezeptoren im Auge. Der Mensch hat vier Rezeptoren. Stabzellen sind Hell/Dunkel-Sensoren, keine Farbsensoren, und sie reagieren auf einen breiten Frequenzbereich. Stäbchenzellen werden nicht für die Farbwahrnehmung verwendet. Wir haben auch drei farbempfindliche Zellen, die Kegelzellen genannt werden . Kegelzellen sind auch für einen breiten Frequenzbereich empfindlich, aber jede Art von Kegelzelle hat eine Empfindlichkeit, die auf eine andere Frequenz zentriert ist.
Photonen, die in Ihr Auge eintreten, haben eine Wahrscheinlichkeit, dass sie eine Stäbchen- oder Kegelzelle auslösen, die proportional zur Frequenz des Fotos relativ zur Spitzenabsorptionsfrequenz der Zelle ist, auf die es trifft. Photonen der "roten" Frequenz haben eine geringe Chance, einen grünempfindlichen Zapfen auszulösen, aber eine hohe Wahrscheinlichkeit, einen rotempfindlichen Zapfen auszulösen.
Alle Farben, die Sie sehen, sind die Interpretation Ihres Gehirns von den relativen Raten, die die drei Zapfenzellen in Ihrem Auge durch Licht auslösen.
Die Helligkeit des Lichts, das Sie wahrnehmen, ist nur ein Maß für die Rate, mit der Zellen getriggert werden. Mehr Photonen bedeuten, dass mehr Zellen ausgelöst werden, bedeutet eine Wahrnehmung von hellerem Licht.
In Ihrer Frage zu Dunkelblau im Vergleich zu Hellblau gibt es zwei Dinge, die Ihr Gehirn misst. Um das Licht als blau wahrzunehmen, müssen blaue Zapfenzellen stärker getriggert werden als die beiden anderen Zapfenzellen. Die Helligkeit des blauen Lichts ist das Maß Ihres Gehirns sowohl für die absolute Rate, mit der alle Ihre Zapfenzellen getriggert werden, als auch für die relative Rate, mit der blaue Zellen im Vergleich zu Ihren anderen Zapfenzellen getriggert werden. Wenn sie alle häufig ausgelöst werden, aber etwas mehr blau sind, nehmen Sie eine blau-weiße Farbe wahr. Wenn blaue Kegelzellen viel häufiger ausgelöst werden als andere Zellen, werden Sie dies als dunkleres, gesättigteres Blau wahrnehmen.
Lubos Motl