Chuyên đề: SỰ NHÌN, CẢM GIÁC VỀ MÀU SẮC VÀ CÁC MÀU CƠ BẢN LỜI NÓI ĐẦU Kiến thức mắt, nhìn, cảm giác màu sắc màu trình bày sách giáo khoa mang nhiều hạn chế Với nội dung cần trang bị nhiều cho học sinh giỏi, đặc biệt học sinh hệ thống trường Chuyên Hưởng ứng đề nghị giáo viên trường thuộc hội trường ĐBDH Bắc Bộ, chúng tôi, dựa vào kinh nghiệm giảng dạy tài liệu sưu tầm có được, viết chuyên đề "Sự nhìn, cảm giác màu sắc màu bản" Nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức sâu rộng vấn đề Chuyên đề nhiều thiếu xót, mong nhận góp ý đồng nghiệp! Bắc Ninh, tháng năm 2015 Tổ Vật lý - KTCN trường THPT Chuyên Bắc Ninh MỤC LỤC I Sự nhìn, cảm giác màu sắc II màu Tài liệu tham khảo Trang 13 17 I SỰ NHÌN VÀ CẢM GIÁC VỀ MÀU SẮC Sự nhìn màu sắc người trình phức tạp đến chưa hiểu trọn vẹn, hàng trăm năm nghiên cứu mô trôi qua Sự nhìn yêu cầu tương tác gần tức thời hai mắt não thông qua mạng lưới thần kinh, quan thụ cảm tế bào chuyên biệt khác Bước thứ trình cảm giác kích thích quan cảm thụ ánh sáng mắt, biến kích thích sáng hình ảnh thành tín hiệu, truyền tín hiệu điện chứa thông tin nhìn từ mắt đến não thông qua dây thần kinh thị giác Thông tin xử lí tiếp vài giai đoạn, sau truyền đến phần vỏ não có liên quan đến thị giác Mắt người có thành phần quang đa dạng, gồm giác mạc, mống mắt, ngươi, thủy dịch thủy tinh dịch, thủy tinh thể có tiêu cự thay đổi, võng mạc (như minh họa hình 1) Những thành phần phối hợp với nhau, tạo nên ảnh vật rơi vào tầm nhìn mắt Khi vật quan sát, trước tiên hội tụ qua thành phần giác mạc lồi thủy tinh thể, hình thành nên ảnh lộn ngược mặt võng mạc, màng nhiều lớp chứa hàng triệu tế bào thị giác Để đến võng mạc, tia sáng bị hội tụ giác mạc phải qua thủy dịch (trong khoang phía trước), thủy tinh thể, thủy tinh dịch sền sệt, lớp mạch máu dây thần kinh võng mạc trước chúng đến phần nhạy sáng bên tế bào hình nón hình que Những tế bào thị giác nhận diện ảnh biến thành tín hiệu điện truyền lên não Hình Cấu tạo mắt người Bất chấp số quan niệm sai lầm có nhiều thuật ngữ dùng để mô tả cấu tạo mắt, giác mạc, thủy tinh thể, chịu trách nhiệm cho khả khúc xạ toàn mắt Nhẵn bóng suốt thủy tinh, mềm dẻo bền plastic, phần suốt, có độ cong cao, nằm phía thành trước nhãn cầu cho phép tia sáng tạo ảnh truyền qua vào phần Giác mạc bảo vệ mắt cách làm rào chắn vật lí che chắn phần mắt khỏi vi sinh vật, bụi bặm, sợi nhỏ, chất hóa học chất gây hại khác Mặc dù chiều rộng nhỏ nhiều so với thủy tinh thể, giác mạc mang lại khoảng 65% khả khúc xạ mắt Đa phần sức mạnh bẻ cong ánh sáng tập trung gần giác mạc, nơi tròn mỏng so với phần ngoại biên mô Như cánh cửa sổ điều khiển ánh sáng vào mắt, giác mạc (hình 2) yếu tố cần thiết cho nhìn tốt đóng vai trò lọc ánh sáng tử ngoại Giác mạc loại trừ số bước sóng tử ngoại gây phá hủy có mặt ánh sáng Mặt Trời, bảo vệ võng mạc dễ thương tổn thủy tinh thể khỏi bị phá hoại Nếu giác mạc cong nhiều, trường hợp cận thị, vật xa xuất dạng ảnh mờ, khúc xạ ánh sáng chưa hoàn chỉnh tới võng mạc Trong trường hợp loạn thị, không hoàn hảo hay không giác mạc gây khúc xạ không đồng đều, làm cho ảnh chiếu lên võng mạc bị méo dạng Hình Cấu tạo giác mạc Không giống đa số mô thể người, giác mạc mạch máu nuôi dưỡng bảo vệ chống lại xâm nhiễm Cả mao mạch nhỏ gây trở ngại cho trình khúc xạ xác Giác mạc nhận nuôi dưỡng từ nước mắt thủy dịch, chúng chiếm đầy khoang nằm phía sau cấu trúc Lớp biểu mô phía giác mạc chứa hàng nghìn đầu mút dây thần kinh nhỏ, khiến cho giác mạc nhạy với đau đớn bị chà xát cào xước Chiếm khoảng 10% chiều dày mô, lớp giác mạc chặn đối tượng lạ không cho vào mắt, đồng thời mang lại bề mặt nhẵn cho hấp thụ oxy chất dinh dưỡng Lớp giác mạc, gọi chất nền, chiếm khoảng 90% mô, gồm mạng sợi protein bão hòa nước mang lại sức bền, sức đàn hồi, hình dạng chống đỡ cho biểu mô Các tế bào cấp dưỡng chiếm phần lại lớp chất Vì chất có xu hướng hấp thụ nước, nên nhiệm vụ mô màng bơm nước dư thừa khỏi chất Không có hoạt động bơm này, chất đầy ứ nước, trở nên mờ sương, cuối chuyển thành giác mạc mờ đục, tức mắt bị mù Sự suốt phần toàn thủy tinh thể, lớp bao nó, gây chứng bệnh phổ biến gọi đục nhãn mắt Đục nhãn mắt nguyên nhân gây mù lòa hàng đầu giới, nguyên nhân quan trọng suy giảm thị lực nước Mĩ Sự phát triển bệnh đục nhãn mắt người trưởng thành liên quan tới lão hóa bình thường, phơi sáng trước ánh sáng Mặt Trời, hút thuốc, thức ăn nghèo dinh dưỡng, chấn thương mắt, chứng bệnh tiểu đường, tăng nhãn áp, tác dụng phụ phiền toái sử dụng số dược phẩm, steroid Trong giai đoạn đầu, người bị đục nhãn mắt nhận thấy giới mờ không sắc nét Sự nhìn rõ bị cản trở suy giảm lượng ánh sáng tới võng mạc kéo mây hình ảnh (do nhiễu xạ tán xạ ánh sáng) thể người nhìn giới qua sương mù (xem hình 3) Để chữa bệnh đục nhãn mắt, người Hình Bệnh đục nhãn mắt ta phẫu thuật cắt bỏ phần thủy tinh thể mờ đục, thay thủy tinh thể plastic Chức võng mạc giống kết hợp cảm biến ảnh kĩ thuật số (như dụng cụ tích điện kép CCD) với chuyển đổi tương tự sang số, có mặt hệ camera kĩ thuật số đại Cơ quan thụ cảm bắt lấy ảnh mắt, gọi tế bào hình nón hình que, liên kết với bó sợi dây thần kinh thị giác qua loạt tế bào chuyên biệt phối hợp truyền tín hiệu lên não Lượng ánh sáng phép vào mắt điều chỉnh mống mắt, màng chắn tròn mở rộng mức ánh sáng thấp đóng lại nhằm bảo vệ (lỗ) võng mực mức rọi sáng cao Khi nguồn sáng thay đổi, đường kính (nằm phía trước thủy tinh thể) tự điều chỉnh kích thước đến 8mm, điều chỉnh lượng ánh sáng tới võng mạc Khi nguồn chiếu sáng chói, thu hẹp lại phần thành phần khúc xạ bị chặn khỏi đường tia sáng Kết tia sáng tạo ảnh bị quang sai ảnh võng mạc trở nên sắc nét Con hẹp (khoảng 2mm) tạo nhiễu xạ làm trải rộng ảnh nguồn điểm lên võng mạc Trong não, sợi dây thần kinh thị giác từ mắt cắt nơi giao thoa quang, nơi thông tin thị giác từ hai phần võng mạc truyền song song tương quan nhau, giống vai trò máy phát đồng thời gian dùng máy ghi video kĩ thuật số Từ đó, thông tin thị giác truyền qua ống quang đến phận cong gập hình đầu gối, tín hiệu phân bố qua xạ quang tới hai phẩn vỏ não thị giác nằm phần phía sau, bán cầu não Trong lớp vỏ não dưới, thông tin từ mắt trì dạng cột vạch trội thị giác Khi tín hiệu thị giác truyền tới lớp vỏ não, thông tin từ hai mắt hợp với nhìn hai mắt thiết lập Trong trường hợp mắt không bình thường, mắt xiên, mắt lác, nhìn ảnh bị phá vỡ Trong trường hợp phẫu thuật mắt không đảm bảo, thấu kính gắn kính đeo mắt chữa số tật thuộc loại Nguyên nhân gây gián đoạn hợp tín hiệu từ hai mắt chấn thương, bệnh thần kinh, khuyết tật bẩm sinh Hình Sự phân bố tế bào hình que hình nón võng mạc Hố mắt nằm khu vực gần võng mạc, nằm thẳng dọc theo trục mắt Cũng gọi “điểm vàng”, hố mắt nhỏ (dưới 1mm 2), chuyên biệt Những vùng chứa tế bào hình nón chi chít, mật độ cao (trên 200.000 tế bào hình nón/mm mắt người trưởng thành, xem hình 4) Hố mắt khu vực nhìn sắc nét nhất, tạo độ phân giải không gian, độ tương phản màu sắc rõ Mỗi mắt có chừng bảy triệu tế bào hình nón, chúng mỏng (đường kính 3µm) thon dài Mật độ tế bào hình nón giảm bên hố mắt tỉ lệ tế bào hình que so với tế bào hình nón tăng dần lên (hình 4) Tại vùng rìa võng mạc, tổng số hai loại quan thụ cảm thị giác giảm bản, gây mát sâu sắc độ nhạy thị giác rìa võng mạc Điều bù lại thực tế người ta nhìn liên tục vật tầm nhìn (do cử động mắt nhanh tự nhiên), nên ảnh nhận có độ nét đồng Trong thực tế, ảnh bị ngăn cản không cho chuyển động tương đối so với võng mạc (thông qua quang cụ đó), mắt không cảm nhận cảnh sau vài giây Sự xếp quan cảm giác phần bên võng mạc phần xác định giới hạn độ phân giải vùng khác mắt Để phân giải ảnh, hàng quan thụ quang bị kích thích phải nằm hai hàng quan thụ quang bị kích thích cao Nếu không phân biệt kích thích xuất phát từ hai ảnh nằm gần hay từ ảnh nối đến hai hàng quan thụ cảm Với khoảng cách tâm-nối-tâm biến thiên từ 1,5 đến µm tế bào hình nón hố mắt giữa, kích thích quang có độ phân tách chừng đến µm tạo phân giải cường độ võng mạc Lấy ví dụ tham khảo, bán kính cực tiểu thứ hình ảnh nhiễu xạ hình thành võng mạc khoảng chừng 4,6 µm ánh sáng 550nm đường kính 2mm Như vậy, xếp thành phần cảm giác võng mạc xác định độ phân giải giới hạn mắt Một nhân tố khác, gọi độ sắc nét thị giác (khả mắt nhận vật nhỏ phân giải độ phân tách chúng), thay đổi theo nhiều thông số, bao gồm định nghĩa thuật ngữ phương pháp người ta đo độ sắc nét Trên võng mạc, độ sắc nét thị giác nói chung cao hố mắt giữa, hố mở rộng tầm nhìn chừng 1,4 độ Sự xếp không gian tế bào hình que hình nón với liên kết chúng với dây thần kinh võng mạc biểu diễn hình Các tế bào hình que, chứa sắc tố vàng, có độ nhạy cực đại với ánh sáng xanh dương-xanh (bước sóng khoảng 500nm), chúng biểu phản ứng rộng toàn phổ khả kiến Chúng tế bào thụ cảm thị giác chủ yếu nhất, với mắt chứa khoảng 125-130 triệu tế bào hình que Độ nhạy sáng tế bào hình que gấp 1000 lần so với tế bào hình nón Tuy nhiên, ảnh phát sinh kích thích tế bào hình que tương đối không sắc nét có bóng xám phía ngoài, giống ảnh chụp đen trắng Sự nhìn hình que thường gọi nhìn tối điều kiện ánh sáng yếu, hình dạng độ sáng vật phân biệt được, màu chúng không Cơ chế thích nghi tối cho phép nhận dạng mồi động vật ăn thịt thông qua hình dáng chuyển động nhiều loài động vật có xương sống Hệ thị giác người phản ứng theo hàm mũ, không tuyến tính, cho khả nhận phạm vi độ sáng khó tin đến 10 bậc Trong ánh sáng ban ngày, người ta nhận dạng vật ánh sáng chói chang từ Mặt Trời, vào ban đêm, vật lớn nhận ánh sáng Mặt Trăng tối đen Ở độ nhạy ngưỡng, mắt người phát có mặt khoảng 100-150 photon ánh sáng xanh dương-xanh (500nm) vào Đối với bảy bậc độ sáng trên, nhìn sáng chiếm ưu thế, cảm quang chủ yếu tế bào hình nón võng mạc mang lại Trái lại, bốn bậc độ sáng thấp, gọi nhìn tối, tế bào hình que đóng vai trò Hình Cấu trúc hiển vi võng mạc Sự thích nghi mắt cho phép nhìn thực chức điều kiện độ sáng cực đoan Tuy nhiên, khoảng thời gian trước thích nghi xảy ra, người cảm nhận phạm vi độ sáng khoảng ba bậc Một vài chế nguyên nhân làm cho mắt thích nghi với mức độ sáng cao Sự thích nghi xảy vài giây (bằng phản ứng lúc đầu) vài phút (đối với nhìn tối), tùy thuộc vào mức thay đổi độ sáng Độ nhạy tế bào hoàn toàn hình nón đạt chừng phút, phải khoảng 30 phút để thích nghi từ nhạy sáng vừa phải sang nhạy tối hoàn toàn tế bào hình que Khi hoàn toàn thích nghi với ánh sáng, mắt người có phản ứng bước sóng từ khoảng 400 đến 700nm, với độ nhạy cực đại 555nm (trong vùng xanh phổ ánh sáng khả kiến) Mắt thích nghi tối phản ứng với phổ bước sóng thấp hơn, từ 380 đến 650nm, với cực đại 507nm Đối với nhìn sáng lẫn nhìn tối, bước sóng không tuyệt đối, mà thay đổi theo cường độ ánh sáng Sự truyền ánh sáng qua mắt trở nên thấp dần bước sóng ngắn Trong vùng xanh dương-xanh (500nm), khoảng 50% ánh sáng vào mắt tới điểm ảnh võng mạc Ở 400nm, giá trị giảm xuống vừa 10%, kể mắt người trẻ tuổi Sự tán xạ hấp thụ ánh sáng thành phần thủy tinh thể góp phần làm giảm thêm độ nhạy màu xanh dương nhạt Các tế bào hình nón gồm có ba loại, loại “điều khiển” phản ứng bước sóng riêng có cực đại tập trung 430, 535, 590nm Cơ sở cho cực đại việc sử dụng ba sắc tố quang khác nhau, sắc tố có phổ hấp thụ ánh sáng khả kiến đặc trưng Các sắc tố thay đổi thể cấu tạo chúng photon phát hiện, cho phép chúng phản ứng với transducin khởi động đợt kiện thị giác Transducin loại protein có mặt võng mạc có khả chuyển hóa hiệu lượng ánh sáng thành tín hiệu điện Số lượng tế bào hình nón nhỏ nhiều so với tế bào hình que, với mắt chứa từ tới triệu quan thụ cảm màu sắc thuộc loại Sự nhìn màu sắc thực kích thích tế bào hình nón mang lại Cường độ tương đối phân bố bước sóng ánh sáng tới ba loại quan thụ cảm hình nón xác định màu sắc nhìn được, theo kiểu tương tự hình video RGB cộng màu camera màu CCD Một chùm sáng chứa chủ yếu xạ xanh dương bước sóng ngắn làm kích thích tế bào hình nón phản ứng với ánh sáng 430nm quy mô lớn nhiều so với hai loại tế bào hình nón Chùm kích hoạt sắc tố màu xanh dương tế bào hình nón định, ánh sáng nhận màu xanh dương Ánh sáng có đa số bước sóng tập trung khoảng 550nm nhìn màu xanh cây, chùm tia chứa hầu hết bước sóng 600nm dài trông có màu đỏ Như nói phần trên, nhìn túy tế bào hình nón gọi nhìn sáng, chiếm ưu mức sáng bình thường, nhà phố Đa số động vật có vú loài nhị sắc, thường phân biệt thành phần màu lam lục Trái lại, số động vật bậc cao (đáng ý người) biểu nhìn màu tam sắc, phản ứng đáng kể với kích thích sáng đỏ, lục, lam Minh họa hình phổ hấp thụ bốn sắc tố thị giác người, biểu cực đại vùng đỏ, lục, lam phổ ánh sáng khả kiến mong đợi Khi ba loại tế bào hình nón kích thích nhau, ánh sáng nhận màu, màu trắng Ví dụ, ánh sáng Mặt Trời lúc trưa ánh sáng trắng người, chứa lượng ánh sáng đỏ, lục, lam Một chứng khác cho phổ màu sắc từ ánh sáng Mặt Trời chặn ánh sáng lăng kính thủy tinh, làm khúc xạ (hoặc bẻ cong) bước sóng khác mức độ khác nhau, làm trải ánh sáng thành màu thành phần Sự cảm nhận màu sắc người phụ thuộc vào tương tác tất tế bào thụ cảm với ánh sáng, kết hợp mang lại kích thích gần tam sắc Có lệch độ nhạy màu sắc theo thay đổi mức độ sáng, nên màu xanh trông tương đối sáng ánh sáng lờ mờ màu đỏ trông sáng ánh sáng chói chang Hiệu ứng quan sát cách trỏ đèn flash vào in màu, thấy màu đỏ trông sáng nhiều đậm Trong năm gần đây, quan tâm đến độ nhạy màu sắc thị giác người dẫn đến thay đổi thực tế lâu việc sơn xe tình trạng khẩn cấp, xe chữa cháy xe cấp cứu, toàn màu đỏ Mặc dù màu dành cho xe dễ nhìn thấy tránh né, phân bố bước sóng không dễ nhìn thấy mức ánh sáng yếu gần trông tối đen vào ban đêm Mắt người nhạy nhiều với màu vàng-lục màu tương tự, đặc biệt vào ban đêm, ngày đa số xe tình trạng khẩn cấp phải có phần sơn màu xanh vàng sặc sỡ màu trắng, hường giữ lại số chỗ bật sơn màu đỏ theo sở thích truyền thống Khi có hai loại tế bào hình nón kích thích, ngưỡng màu sắc nhận có giới hạn Ví dụ, dải hẹp ánh sáng lục (540550nm) dùng để kích thích tất tế bào hình nón, có loại chứa sắc tố lục phản ứng lại, tạo cảm giác nhìn thấy màu lục Sự cảm nhận thị giác với màu trừ chủ yếu, ví dụ màu vàng, tăng theo hai cách Nếu tế bào hình nón đỏ lục kích thích đồng thời với ánh sáng đơn sắc vàng có bước sóng 580nm, quan thụ cảm tế bào hình nón phản ứng lại chồng lần phổ hấp thụ chúng xấp xỉ vùng phổ ánh sáng khả kiến Cảm giác màu tương tự thu cách kích thích tế bào hình nón đỏ lục riêng rẽ với hỗn hợp bước sóng đỏ lục riêng biệt chọn lọc từ vùng phổ hấp thụ quan thụ cảm chồng lấn đáng kể Kết quả, hai trường hợp, kích thích đồng thời tế bào hình nón đỏ lục tạo cảm giác màu vàng, kết cuối thu hai chế khác Khả nhận màu sắc khác đòi hỏi phải kích thích một, hai, ba loại tế bào hình nón, đến mức độ khác nhau, với bảng màu bước sóng thích hợp Mặc dù hệ thị giác người có ba loại tế bào hình nón với sắc tố màu tương ứng húng, cộng với tế bào hình que cảm thụ ánh sáng cho nhìn tối, não người bù đắp cho biến đổi bước sóng ánh sáng nguồn sáng cảm nhận màu sắc Đồng phân dị vị cặp phổ ánh sáng khác não người nhận dạng mộtHình màu.6.Thật nhận thức Phổthú hấpvị, thụcác củamàu có sắcthể tố thị tương đương người lại phân biệt rõgiác ràng củabởi ngườiđộng vật khác, đáng ý chim chóc Các neuron trung gian chuyên chở thông tin thị giác võng mạc não không liên kết đơn giản một-nối-một với tế bào cảm giác Mỗi tế bào hình nón hình que hố mắt gởi tín hiệu đến ba tế bào tam cực, vùng ngoại vi võng mạc, tín hiệu từ số lượng lớn tế bào hình que đổ tế bào hạch trung tâm Độ phân giải không gian phần võng mạc bị tổn hại có số lượng lớn tế bào hình que nối với rãnh, có nhiều tế bào cảm giác tham gia vào việc bắt lấy tín hiệu yếu làm cải thiện đáng kể độ nhạy ngưỡng mắt Đặc điểm mắt người tương tự hoạt động hệ camera kĩ thuật số CCD quét chậm Các tế bào cảm giác, tam cực, tế bào hạch trung tâm võng mạc liên kết với neuron khác, tạo nên mạng đường dẫn ngăn chặn kích thích phức tạp Kết tín hiệu từ đến triệu tế bào hình nón 125 triệu tế bào hình que võng mạc người xử lí chuyên chở đến phẩn vỏ não thị giác khoảng triệu sợi thần kinh thị giác Cơ mắt kích thích điều khiển tế bào hạch trung tâm phần cong gập hình đầu gối, đóng vai trò điều khiển phản hồi võng mạc vỏ não thị giác Mạng đường dẫn kích thích ngăn cản phức tạp võng mạc xếp ba lớp tế bào thần kinh phát sinh từ vùng đặc biệt não phát triển thời kì đầu Các mạch điện vòng phản hồi mang lại kết hợp hiệu ứng tạo sắc nét cạnh, tăng cường độ tương phản, lấy tổng không gian, tính trung bình nhiễu, dạng khác việc xử lí tín hiệu, có lẽ bao gồm số dạng đến chưa khám phá Trong nhìn người, mức độ đáng kể việc xử lí ảnh xảy não, võng mạc có liên quan quy mô rộng nhiệm vụ xử lí Một khía cạnh khác nhìn người gọi bất biến màu, giá trị màu vật không thay đổi phạm vi chiếu sáng rộng Năm 1672, Isaac Newton chứng minh bất biến màu cảm giác thị giác người mang lại manh mối cho lí thuyết cổ điển cảm nhận màu sắc hệ thần kinh Edwin H.Land, nhà sáng lập tập đoàn Polaroid, đề xuất lí thuyết Retinex nhìn màu, dựa quan sát ông bất biến màu Khi màu (hoặc giá trị xám xịt) quan sát đèn tương xứng, mảng màu không thay đổi màu sắc độ chói quang cảnh thay đổi Trong trường hợp này, gradient nguồn chiếu sáng quang cảnh không làm thay đổi màu nhận sắc thái xám xịt màng quan sát Nếu mức độ rọi sáng đạt đến ngưỡng nhìn tối, cảm giác màu tan biến Trong thuật toán Land, giá trị sáng khu vực màu tính toán, lượng khu vực đặc biệt quang cảnh đem so sánh với tất khu vực khác quang cảnh dải sóng Tính toán thực ba lần, cho dải sóng (sóng dài, sóng ngắn, sóng trung), ba giá trị sáng thu xác định vị trí khu vực không gian màu ba chiều định nghĩa lí thuyết Retinex Thuật ngữ mù màu từ không xác, thường sử dụng trò chuyện hàng ngày, để ám khó khăn việc phân biệt màu Sự mù màu thật sự, hay nhìn thấy màu nào, hiếm, có đến 8% nam giới 0,5% phụ nữ sinh có số dị tật nhìn màu (xem bảng 1) Sự khiếm khuyết di truyền nhìn màu thường kết khuyết tật tế bào thụ quang võng mạc, màng thần kinh đóng vai trò ảnh nằm phía sau mắt Các khuyết tật nhìn màu bệnh tật, tác dụng phụ việc dùng số loại dược phẩm định, trình lão hóa tự nhiên, khiếm khuyết có lẽ ảnh hưởng đến phận mắt tế bào thụ quang Các tế bào hình nón bình thường độ nhạy sắc tố cho phép người phân biệt tất màu khác hỗn hợp màu tinh vi Loại nhìn màu bình thường gọi tam sắc dựa tương tác qua lại từ ngưỡng độ nhạy chồng lấn ba loại tế bào hình nón thụ quang Một tật nhìn màu nhẹ xảy sắc tố thuộc ba loại tế bào hình nón bị mất, độ nhạy cực đại bị lệch sang bước màu phổ sóng khác, tạo khiếm khuyết thị giác gọi tam sắc dị thường, ba loạiHình tật nhìn Phépcách kiểmnghiêm tra biến Nhị sắc, dạng mù màu nặng hơn, xảy sắc tố bị nhầm trọng sựhoàn mù màu đặc trưng hấp thụ nó, sắc tố định không tạo Sự thiếu toàn cảm giác màu, hay tật đơn sắc, hiếm, người bị mù màu toàn phần nhìn thấy Ishihara thay đổi mức độ sáng, giới trước mắt có màu đen, trắng bóng xám Tật xảy với cá nhân thừa hưởng gen rối loạn từ bố lẫn mẹ Người bị tật nhị sắc phân biệt số màu, bị ảnh hưởng đến sống hàng ngày so với người bị tật đơn sắc, họ luôn lo lắng họ có vấn đề với nhìn màu Tật nhị sắc chia nhỏ thành ba loại: mù màu đỏ, mù màu lục, mù màu lam (xem hình 7) Xấp xỉ 2% nam giới giới thừa hưởng hai loại đầu, loại thứ ba thấy nhiều Mù màu đỏ chứng thiếu màu đỏ-lục, nguyên nhân cảm giác màu đỏ, gây thiếu phân biệt nhận thấy màu đỏ, cam, vàng, lục Ngoài ra, độ sáng màu đỏ, cam, vàng giảm đột ngột so với mức bình thường Hiệu ứng cường độ suy giảm làm cho đèn tín hiệu giao thông màu đỏ trông tối đen (không có ánh sáng), màu đỏ (nói chung) trông đen nghịt xám đen Người bị mù màu đỏ thường học cách phân biệt xác màu đỏ màu lục, màu đỏ từ màu vàng, chủ yếu dựa độ sáng biểu kiến chúng, không dựa khác biệt màu sắc nhận thức Màu lục nói chung thường trông sáng màu đỏ người Vì ánh sáng đỏ xuất đầu phổ khả kiến, nên có chút chồng lấn độ nhạy với hai loại tế bào hình nón kia, người mù màu đỏ bị cảm giác rõ rệt với ánh sáng phía bước sóng dài (màu đỏ) quang phổ Những người có khiếm khuyết nhìn màu phân biệt màu lam màu vàng, nhạt hơn, màu tím, màu tía phân biệt từ bóng khác màu lam, suy giảm thành phần đỏ màu Những người bị mù màu lục, chứng thiếu cảm giác màu lục, có nhiều vấn đề phân biệt màu sắc tương tự người mù màu đỏ, có mức độ nhạy bình thường phổ khả kiến Do vị trí ánh sáng lục nằm phổ ánh sáng khả kiến, đường cong độ nhạy chồng lấn quan thụ cảm hình nón, nên có số phản ứng quan thụ quang đỏ lam với bước sóng lục Mặc dù mù màu lục có liên quan với phản ứng độ sáng với ánh sáng lục (và suy giảm cường độ dị thường), tên đỏ, cam, vàng, lục người mù màu lục dường nhiều thuật ngữ cho màu trông y hệt Tương tự, màu lam, tím, tía, màu nhạt phân biệt với người mắc chứng mù màu Bảng Tỉ lệ mắc phải chứng mù màu nguyên nhân Phân loại Nguyên nhân Tam sắc dị thường Tỉ lệ mắc (%) 6.0 Mù màu đỏ Sắc tố cảm biến màu đỏ bất thường 1.0 Mù màu lục Sắc tố cảm biến màu lục bất thường 5.0 Mù màu lam Sắc tố cảm biến màu lam bất thường 0.0001 Nhị sắc 2.1 Mù màu đỏ Thiếu sắc tố cảm biến màu đỏ 1.0 Mù màu lục Thiếu sắc tố cảm biến màu lục 1.1 Mù màu lam Thiếu sắc tố cảm biến màu lam 0.001 Đơn sắc que Không có tế bào hình nón chức < 0.0001 Mù màu lam thiếu cảm giác màu lam, tạo thiếu màu lam-vàng nhìn màu Những người bị khuyết tật phân biệt màu lam màu vàng, thật ghi nhận khác biệt màu đỏ màu lục Chứng hiếm, xảy ngang ngửa hai giới Những người mù màu lam thường nhiều khó khăn việc thực công việc hàng ngày người mắc chứng nhị sắc đỏ-lục Vì bước sóng lam xuất đầu quang phổ, có chút chồng lấn độ nhạy với hai loại tế bào hình nón kia, nên toàn cảm giác vùng phổ gay gắt kiểu tật Khi có cảm giác màu tế bào thụ cảm hình nón, tế bào hình nón hoạt động, khiếm khuyết màu sắc nhìn xem tam sắc bất thường, chúng phân loại tương tự loại nhị sắc Sự lộn xộn thường tăng thêm chứng tật lại đặt tên tương tự, có thêm hậu tố dị thường Như vậy, mù màu đỏ dị thường mù màu lục dị thường mang lại vấn đề ghi nhận màu sắc tương tự chứng nhị sắc đỏ-lục, không rõ rệt Mù màu đỏ dị thường xem nhìn màu “yếu màu đỏ”, với màu đỏ (hoặc màu có thành phần đỏ) trông nhạt bình thường, màu sắc lệch phía màu lục Người bị mù màu lục biểu “sự yếu màu lục”, có khó khăn tương tự việc phân biệt dao động nhỏ màu sắc rơi vào vùng đỏ, cam, vàng, lục phổ khả kiến Điều xảy màu sắc trông lệch phía đỏ Trái lại, người mù màu lục không bị độ sáng người mù màu đỏ Nhiều người có biến thể tam sắc dị thường có chút khó khăn việc thực công việc đòi hỏi nhìn màu bình thường, số chí không nhận thức nhìn màu họ bị suy yếu Mù màu lam dị thường, hay yếu màu lam, không xem khiếm khuyết di truyền Trong số trường hợp khiếm khuyết ghi nhận, người ta cho tự có di truyền Một số bệnh mắt (như bệnh tăng nhãn áp, công tế bào hình nón lam) gây chứng mù màu lam Sự tế bào hình nón màu lam vùng ngoại biên phổ biến số bệnh Không kể hạn chế, có số lợi thị giác độc đáo bệnh mù màu, tăng khả phân biệt vật ngụy trang Đường nét, màu sắc, chịu trách nhiệm ghi nhận hình ảnh, cải thiện tình trạng nhìn đêm khiếm khuyết nhìn màu định Trong quân sự, người lính bắn tỉa điểm mù màu có giá trị cao lí Hồi đầu năm 1900, nỗ lực nhằm đánh giá nhìn màu bất thường người, kính nhìn Nagel phát triển Sử dụng thiết bị này, người quan sát điều chỉnh nút điều khiển để canh chỉnh hai trường màu cho màu sắc độ sáng Một phương pháp đánh giá khác, phép kiểm tra đĩa Ishihara cho chứng mù màu, đặt theo tên tiến sĩ Shinobu Ishihara, phân biệt nhìn màu sắc bình thường chứng mù màu đỏ-lục (xem hình 7) Một phép kiểm tra đưa cho nhìn màu bình thường phát khác biệt màu sắc hình Với nhà quan sát bị khiếm khuyết màu đỏ-lục, đĩa trông màu, phân biệt hình hoa văn Là phần tự nhiên trình lão hóa, mắt người bắt đầu nhận màu sắc khác năm sau, không trở nên “mù màu” ý nghĩa thật thuật ngữ Sự lão hóa làm vàng tối thủy tinh thể giác mạc, hiệu ứng thoái hóa với co rút kích thước Với vàng hóa, bước sóng ngắn ánh sáng khả kiến bị hấp thụ, nên màu lam trông tối Hệ người già thường gặp khó khăn việc phân biệt màu sắc khác biệt thành phần lam chúng, màu lam xám, màu đỏ tía Ở tuổi 60, so với lực nhìn tuổi 20, có 33% ánh sáng tới giác mạc tới tế bào thụ quang võng mạc Giá trị giảm xuống khoảng 12,5% tuổi 70 Sự điều tiết mắt hoạt động sinh lí điều chỉnh thành phần thủy tinh thể nhằm làm thay đổi hệ số khúc xạ mang vật gần mắt vào điểm hội tụ sắc nét Các tia sáng ban đầu bị khúc xạ bề mặt giác mạc bị hội tụ thêm sau qua thủy tinh thể Trong điều tiết, co tròn làm thư giãn sức căng thủy tinh thể, mang lại thay đổi hình dạng mô suốt mềm dẻo đó, đồng thời đưa trước Kết dây chuyền biến đổi thủy tinh thể điều chỉnh tiêu cự mắt để mang ảnh xác vào tiêu điểm lớp tế bào nhạy sáng có võng mạc Sự điều tiết làm giãn sức căng tác dụng lên thủy tinh thể sợi zoule, cho phép mặt trước thủy tinh thể tăng độ cong Mức độ tăng khúc xạ, với lệch vị trí thủy tinh thể, mang vật gần mắt vào tiêu điểm Tiêu điểm mắt điều khiển kết hợp thành phần gồm mống mắt, thủy tinh thể, giác mạc, mô cơ, làm thay đổi hình dạng thủy tinh thể cho mắt hội tụ vật gần lẫn xa Tuy nhiên, số trường hợp, không hoạt động thích đáng mắt bị biến đổi hình dạng, tiêu điểm không cắt qua võng mạc (một trạng thái thường gọi nhìn hội tụ) Khi già, thủy tinh thể trở nên cứng làm hội tụ cách xác, dẫn đến nhìn nghèo nàn Nếu điểm hội tụ rơi vào phía trước võng mạc, trạng thái gọi cận thị, người có tật hội tụ vật xa Trong trường hợp mà tiêu điểm nằm phía sau võng mạc, mắt gặp rắc rối hội tụ vật gần, tạo trạng thái gọi viễn thị Những tật mắt chữa cách đeo kính (hình 8), dùng Hình Sự điều tiết mắt người thấu kính lõm để chữa cận thị thấu kính lồi để chữa viễn thị Sự nhìn hội tụ hoàn toàn sinh lí ảnh hưởng cách tập luyện, mắt không bị dị tật Những tập lặp lặp lại sử dụng để phát triển nhìn hội tụ mạnh Các vận động viên, ví dụ vận động viên bóng rỗ, có nhìn hội tụ tốt Tại thời điểm, hai mắt phải phối hợp với để trì nhìn hai mắt, với hệ thống thần kinh phản ứng nhanh xác thường mệt mỏi, điều khiển tính linh động phối hợp chúng Những thay đổi độ tụ mắt chuyển động đầu xem xét tính toán thực hệ thị giác phức tạp nhằm tạo thông tin thần kình thích hợp cho mắt Một chuyển động 10 độ mắt hoàn thành khoảng 40 mili giây, với tính toán xảy nhanh mắt đạt tới mục tiêu dự định Chuyển động nhỏ mắt gọi giật mắt, chuyển động lớn từ điểm đến điểm khác gọi xoay mắt Hệ thị giác người phát ánh sáng màu sắc, mà quang hệ, phải phân biệt rõ vật, vật phông Được gọi độ tương phản sinh lí, nhận thức độ tương phản, mối quan hệ độ sáng khả kiến hai vật nhìn thời điểm (tương phản đồng thời) nhìn liên tiếp (tương phản liên tiếp) so với nền, có thể, giống Với hệ thị giác người, độ tương phản giảm môi trường tối người ta chịu khiếm khuyết màu sắc giống người mù màu đỏ-lục Độ tương phản phụ thuộc vào nhìn hai mắt, độ sắc thị giác, việc xử lí ảnh vỏ não thị giác Một vật có độ tương phản thấp, phân biệt với phông trừ chuyển động, gọi ngụy trang Tuy nhiên, người mù màu thường có khả phát vật ngụy trang tăng nhìn tế bào hình que khả xử lí màu sai lạc Sự tăng độ tương phản có nghĩa tăng độ khả kiến, giá trị định lượng cho tương phản thường biểu diễn phần trăm tỉ số Dưới điều kiện tốt nhất, mắt trần phát có mặt 2% độ tương phản Với nhìn người, tăng biểu kiến độ tương phản nhận vùng hẹp mặt ranh giới hai khu vực có độ sáng và/hoặc màu sắc khác Vào cuối kỉ 19, nhà vật lí học người Pháp Michel E Chevreul phát thấy độ tương phản đồng thời Là chức đặc biệt nhận thức thị giác người, phần rìa hay đường biên vật trông bật, tách vật khỏi phông làm dịu định hướng không gian Khi đặt sáng chói, vùng rìa vật tối trông nhạt phần lại (trong thực tế, độ tương phản tăng lên) Với tượng nhận thức này, màu sắc có độ tương phản mạnh nhất, màu bù, tạo (bởi não) vùng rìa Vì màu sắc phần bù nhận thức đồng thời, nên thu kết tương phản đồng thời Khung viền đường ranh giới khác tách rời khu vực tương phản có xu hướng làm giảm hiệu ứng (hoặc chiếu sáng) việc loại trừ tương phản mép rìa Nhiều dạng kính hiển vi quang học, đáng ý kính hiển vi rọi sáng tương phản pha, khai thác đặc điểm hệ thị giác người Bằng cách làm tăng độ tương phản vật lí ảnh mà làm biến đổi vật thông qua nhuộm màu kĩ thuật khác, mẫu vật tương phản pha bảo vệ khỏi bị phá hủy chết (trong trường hợp mẫu vật sống) Phản ứng tần số không gian mắt người đánh giá việc xác định khả phát dãy vạch cách tử điều biến sin Cách tử kiểm tra có vùng (vạch) xen kẽ sáng tối, tăng tuyến tính từ tần số cao đến tần số thấp dọc theo trục ngang, độ tương phản giảm theo hàm mũ từ xuống Ranh giới vạch phân biệt người có nhìn bình thường từ đến 10 chu kì/độ Đối với nhìn không màu, tần số không gian thấp (khoảng cách vạch rộng), yêu cầu phải có độ tương phản cao phát biến đổi cường độ theo dạng sin Khi tần số không gian tăng, người phát chu kì có độ tương phản thấp, đạt tới cực đại khoảng chu kì/độ trường thị giác Bên điểm đó, lần phải yêu cầu có độ tương phản cao phát vạch sin mảnh Việc kiểm tra hàm truyền điều tiết hệ thị giác người cho thấy độ tương phản cần thiết để phát biến đổi độ chói cách tử dạng sin chuẩn hóa tăng lẫn giảm tần số không gian Về mặt mắt xử khác với dụng cụ tạo ảnh đơn giản (ví dụ camera phim cảm biến CCD) Hàm truyền điều biến hệ camera hội tụ, đơn giản đạt cực đại tần số không gian không, với mức độ điều biến giảm xuống tần số ngưỡng camera Khi độ chói quang cảnh dao động tuần hoàn vài lần giây (như xảy với hình máy tính tivi), người nhận thức cảm giác kích thích, cảnh liên tiếp tách rời Khi tần số dao động tăng, kích thích tăng đạt tới cực đại khoảng 10 hertz, lóe sáng xen kẽ với cảnh tối Ở tần số cao hơn, cảnh không xuất rời rạc, vật bị dời chỗ từ cảnh sang cảnh khác nhận thức chuyển động êm Thường gọi rung hình, cảm giác dao động sáng kích thích trì lên đến 50-60 hertz Ở tần số độ chói định, gọi tần số rung hình tới hạn, rung ảnh không nhận thấy Đây nguyên nhân chủ yếu mà việc tăng tốc độ làm tươi hình máy tính từ 60 lên 85-100 hertz tạo hiển thị ổn định, không rung hình Những tiến công nghệ chế tạo bán dẫn, đặc biệt kĩ thuật oxit kim loại bổ (CMOS) CMOS lưỡng cực (BiCMOS) đưa tới hệ cảm quang mini có phạm vi động học khác lạ phản ứng nhanh Gần đây, dãy chip cảm biến CMOS xếp để mô hoạt động võng mạc người Những gọi mắt chip này, cách kết hợp quang học, nhìn người, vi xử lí, phát triển khoa mắt qua lĩnh vực quang sinh thái học Võng mạc bị hỏng chứng bệnh suy nhược thị giác, viêm màng lưới võng mạc thoái hóa, lão hóa thương tổn đến võng mạc, cướp nhìn, chữa cách cấy mắt chip Mắt chip silicon chứa khoảng 3500 dò sáng mini gắn điện cực kim loại bắt chước chức tế bào hình que hình nón mắt người Các dò sáng hấp thụ ánh sáng tới khúc xạ giác mạc thủy tinh thể tạo lượng nhỏ điện tích kích thích neuron võng mạc Có đường kính 2mm (xem hình 9), võng mạc thay dày phân nửa mảnh giấy bình thường, cấy vào lỗ nằm phía võng mạc bị hỏng Là thay cho mắt chip, việc thay ghép võng mạc xử lí tín hiệu số camera gắn cặp kính, thu lấy truyền hình ảnh vật quang cảnh Không có dây truyền, ảnh gởi tới chip nhận ghép phía sau lớp võng mạc, nơi xung thần kinh truyền lên não Tuy nhiên, võng mạc nhân tạo không trị bệnh tăng nhãn áp tật nhìn hỏng sợi thần kinh dẫn tới dây thần kinh thị giác Khi quang sinh thái học phát triển, người ta hiểu tốt hệ thị giác phức tạp người Hình Mắt chip cảm biến thị giác nhân tạo II CÁC MÀU CƠ BẢN Ánh sáng đến từ Mặt Trời gồm phổ xạ điện từ gần liên tục, với đa số lượng tập trung vùng bước sóng nằm 220 3200 nanomét Khi chúng truyền qua bầu khí Trái Đất, đa phần sóng ánh sáng 2000nm (các bước sóng hồng ngoại) bị hấp thụ cacbon dioxit, nước, ozon đa số chưa đến mặt đất Các sóng tử ngoại ngắn bị hấp thụ lớp ozon Hiệu ứng lọc lựa bầu khí làm giới hạn phổ ánh sáng đến mặt đất có bước sóng 320 2000nm Hình 10 Các cảm thụ quang hình que hình nón mắt người Mắt người nhạy cảm với dải hẹp xạ điện từ nằm vùng bước sóng 400 700nm, thường gọi phổ ánh sáng khả kiến, nguồn màu sắc Khi kết hợp với nhau, tất bước sóng có mặt ánh sáng khả kiến, khoảng phần ba toàn dải phân bố phổ truyền qua bầu khí Trái Đất, hình thành nên ánh sáng trắng không màu bị khúc xạ tán sắc thành màu thành phần cách sử dụng lăng kính Các màu đỏ, lục, lam trước vốn xem màu chúng sở cho nhìn người Mắt người chứa quan thụ quang tế bào hình nón (xem hình 10) gắn hố nhỏ võng mạc điều chỉnh nhằm phản ứng với bước sóng nằm ba vùng (đỏ, lục, lam) với protein sắc tố chuyên biệt Tất màu phổ ánh sáng khả kiến, từ tím tới đỏ, tạo cách cộng trừ kết hợp khác ba màu Ánh sáng người nhận thức trắng ba loại tế bào hình nón bị kích thích đồng thời lượng ánh sáng đỏ, lục, lam Vì cộng ba màu mang lại ánh sáng trắng, nên màu đỏ, lục, lam gọi màu cộng Khi có hai loại tế bào hình nón bị kích thích, vùng màu sắc cảm nhận bị giới hạn Ví dụ, dải hẹp ánh sáng lục (540 đến 550nm) dùng để kích thích tất tế bào hình nón, có tế bào có chứa quan thụ quang lục phản ứng lại, tạo cảm giác nhìn thấy màu lục Sự cảm nhận màu cộng không bản, ví dụ màu vàng, phát sinh theo hai cách Nếu tế bào hình nón đỏ lục bị kích thích đồng thời với ánh sáng vàng đơn sắc có bước sóng 580nm, quan thụ quang tế bào hình nón phản ứng ngang chồng lấn phổ hấp thụ chúng xấp xỉ vùng phổ ánh sáng khả kiến Cùng cảm giác màu thu cách kích thích tế bào hình nón đỏ lục với hỗn hợp bước sóng đỏ lục riêng biệt chọn lựa từ vùng thuộc phổ hấp thụ quan thụ quang chồng lấn đáng kể Kết quả, hai trường hợp, kích thích đồng thời tế bào hình nón đỏ lục, tạo cảm giác màu vàng, kết cuối thu hai chế khác Khả cảm nhận màu sắc khác yêu cầu kích thích một, hai, ba loại tế bào hình nón đến mức độ khác với bước sóng thích hợp Nếu phần ánh sáng lục lam cộng với nhau, màu thu được gọi màu lục lam Tương tự vậy, phần ánh sáng lục đỏ tạo màu vàng, phần ánh sáng đỏ lam mang lại màu đỏ tươi Các màu lục lam, đỏ tươi, vàng thường gọi màu bù, phần bù thuộc màu hỗn hợp ánh sáng trắng Màu vàng (đỏ cộng với lục) phần bù màu lam hai màu cộng với ánh sáng trắng tạo Tương tự, màu lục lam (lục cộng với lam) phần bù màu đỏ, màu đỏ tươi (đỏ cộng với lam) phần bù ánh sáng lục Các màu bù (lục lam, vàng, đỏ tươi) gọi màu trừ màu hình thành cách trừ màu cộng (đỏ, lục, lam) từ ánh sáng trắng Ví dụ, ánh sáng vàng quan sát thấy toàn ánh sáng lam bị tách khỏi ánh sáng trắng, màu đỏ tươi hình thành màu lục bị lấy đi, màu lục lam tạo màu đỏ bị tách Màu sắc quan sát thấy cách trừ màu khỏi ánh sáng trắng thu não cộng gộp màu lại để tạo phần bù màu trừ tương ứng Hình 11 minh họa vòng màu chồng lấn màu cộng trừ Những vùng chồng lấn cho biết màu tạo cách cộng trừ kết hợp khác Hình 11 Các màu sử dụng sáu màu này, cho thấy màu cộng trừ bù Khi hai màu trừ cộng lại, chúng tạo màu cộng Ví dụ, cộng màu đỏ tươi màu lục lam với tạo màu lam, cộng màu vàng màu đỏ tươi với tạo màu đỏ Tương tự, cộng màu vàng với màu lục lam tạo màu lục (xem hình 11) Khi ba màu trừ cộng lại, ba màu cộng bị lấy khỏi ánh sáng trắng, để lại màu đen (không có màu nào) Màu trắng tạo kết hợp màu trừ bản, lí chủ yếu hỗn hợp nước sơn mực in dùng để in màu trắng Một ví dụ hay cộng màu trừ màu thay đổi quan sát thấy màu sắc ánh sáng Mặt Trời Mặt Trời mọc, truyền bầu trời, Mặt Trời lặn Màu sắc ánh sáng Mặt Trời thay đổi truyền qua bầu khí Trái Đất va chạm photon với mật độ khác phân tử không khí làm loại số màu Khi Mặt Trời cao bầu trời vào cuối buổi sáng đầu buổi chiều, ánh sáng trông có màu vàng Khi Mặt Trời tiến đến đường chân trời, ánh sáng phải truyền qua phần không khí nhiều bắt đầu chuyển sang màu cam màu đỏ Hiện tượng xảy không khí hấp thụ lượng tăng dần ánh sáng lam từ Mặt Trời, để lại bước sóng dài vùng đỏ phổ ánh sáng khả kiến Hình 12 Sự thay đổi màu theo chiếu sáng Loạt ảnh hình 12 cảnh chụp quân (con ba cơ), trái ớt hình chuông màu lục, chùm nho màu tía-hơi xanh đặt tối đen Trong ảnh phía bên trái (hình 12a), ba vật rọi ánh sáng trắng trông giống mong đợi chúng xuất ánh sáng tự nhiên Trong ảnh thứ hai (hình 12b), vật rọi ánh sáng đỏ Chú ý quân phản xạ toàn ánh sáng đỏ chạm tới nó, đồng thời có cuống chùm nho chỗ óng ánh trắng chùm nho ớt phản xạ ánh sáng đỏ Đa phần ánh sáng đỏ tới chùm nho ớt bị hấp thụ Bức thứ ba loạt ảnh (hình 12c) biểu diễn vật rọi sáng ánh sáng màu lục Các kí hiệu quân trông có màu đen thân quân phản xạ ánh sáng màu lục Chùm nho phản xạ số ánh sáng lục, ớt trông bình thường (nhưng óng ánh xanh) Bức ảnh thứ tư (hình 12d) minh họa vật rọi sáng màu lam Chùm nho trông bình thường với chỗ bật màu lam, cuống chuyển sang đen không nhìn thấy Quân phản xạ ánh sáng lam có kí hiệu màu đen ớt phản xạ ánh sáng lam chỗ bật Loạt ảnh chứng tỏ vật trông có màu đỏ (ví dụ, ánh sáng trắng) hấp thụ bước sóng lam lục, phản xạ bước sóng vùng đỏ quang phổ Do vật trông có màu đỏ Mắt người nhạy cảm với chênh lệch nhỏ màu sắc có lẽ có khả phân biệt 8-12 triệu sắc thái màu khác Đa số màu sắc chứa số phần toàn bước sóng phổ khả kiến Cái thực thay đổi từ màu sang màu khác phân bố bước sóng màu cho trước Bước sóng chiếm ưu xác định sắc thái màu sắc là, ví dụ, màu tía, màu mòng két, màu be, màu hồng màu cam Tỉ số bước sóng ưu bước sóng khác xác định độ bão hòa màu vật xem trông bão hòa nhạt hay đậm Cường độ màu hệ số phản xạ vật quan sát xác định độ sáng màu (ví dụ, màu lam tối lam nhạt) Điều minh họa thú vị bên Cây màu Munsell, màu biểu diễn vị trí riêng (xem hình 13) Giá trị màu biểu diễn đặt đường tròn, độ bão hòa biểu diễn khoảng cách ngang màu tính từ trục giữa, độ sáng biểu diễn vị trí đứng Hình 13 Cây màu Munsell thân Phần nhiều tập trung vào tính chất ánh sáng trắng liên quan đến cộng màu trừ màu ánh sáng khả kiến truyền hình dung hình máy tính ti vi Tuy nhiên, đa số thực quan sát thấy ánh sáng phản xạ từ vật xung quanh chúng ta, người khác, nhà cửa, xe cộ, phong cảnh, vân vân… Những vật tự chúng không tạo ánh sáng, mà phát màu trình gọi phép trừ màu, bước sóng ánh sáng định bị trừ (hấp thụ) bước sóng khác phản xạ lại (như minh họa hình 12) Ví dụ, màu lục trông có màu ánh sáng Mặt Trời tự nhiên phản xạ bước sóng lục hấp thụ tất màu sắc khác Sắc thái, độ sáng, bão hòa màu ánh sáng màu lục phản xạ xác định phổ bước sóng xác bị phản xạ Các sắc tố thuốc nhuộm chịu trách nhiệm cho đa số màu sắc nhìn thấy giới thực Mắt, da, tóc có chứa protein sắc tố tự nhiên phản xạ màu sắc hình dung người xung quanh (tính hỗ trợ màu sắc trang điểm mặt nhuộm tóc) Sách vở, báo chí, bảng hiệu thông báo in mực màu tạo màu sắc thông qua trình trừ màu Tương tự vậy, xe cộ, máy bay, nhà cửa công trình xây dựng khác sơn lớp nước sơn chứa nhiều sắc tố đa dạng Khái niệm trừ màu, nói trên, nguyên nhân gây đa số màu sắc tạo vật vừa mô tả Trong nhiều năm trời, người họa sĩ thợ in tìm kiếm chất chứa thuốc nhuộm sắc tố đặc biệt tốt việc trừ màu định Tất ảnh màu, hình khác sơn chụp, tạo bốn loại mực màu – đỏ tươi, lục lam, vàng (các màu trừ) màu đen (xem hình 14) Mực trộn có màu với tỉ lệ thay đổi tạo màu sắc cần thiết cho việc tái tạo lại hình ảnh màu sắc Ba màu trừ (về lí thuyết) dùng độc lập, nhiên hạn chế đa số thuốc nhuộm sắc tố khiến cần phải thêm màu đen thu bình mực màu thực Khi hình ảnh chuẩn bị in sách tạp chí, trước tiên tách thành thành phần màu trừ bản, kĩ thuật nhiếp ảnh với máy tính minh họa hình Mỗi thành phần màu độc lập đưa vào phim dùng chuẩn bị in cho màu Ảnh cuối tạo cách in liên tục màu, chồng lên nhau, mực in thích hợp, hình thành nên hỗn hợp tái tạo lại diện mạo ban đầu Việc sơn tương tự Những sắc tố chứa màu trừ trộn lẫn với hình thành nên màu khác dùng bình nước sơn pha chế sau Bài bao quát nhiều khía cạnh khác cộngHình trừ dùng kính 14.các Bốnmàu bảncơ in màu Được riêng rẽ hiển vi để quan sát chụp ảnh màu, khái niệm màu cộng trừ quan trọng Nguồn ánh sáng cho kính hiển vi thường bóng đèn volfram-halogen phát ánh sáng chói có nhiệt độ màu tập trung khoảng 3200K, đèn hồ quang cho kính hiển vi huỳnh quang tạo nhiệt độ màu phạm vi 5500K Đối với người quan sát, nguồn trông ánh sáng trắng bị hấp thụ, khúc xạ, phản xạ, phân cực, và/hoặc truyền qua mẫu vật nằm bàn soi hiển vi Các quy luật màu áp dụng xem mẫu vật tương tác với ánh sáng kính hiển vi xác định màu hiển thị mẫu vật hình dung qua thị kính Những quy luật áp dụng cho phim dùng máy quay phim truyền thống dụng cụ ghi ảnh kĩ thuật số gắn kính hiển vi, hai phụ thuộc vào mối tương quan màu để ghi ảnh III TÀI LIỆU THAM KHẢO – Nguyễn Thế Khôi (chủ biên) - Sách giáo khoa Vật lý lớp 11 - NXBGD 2005 – Kenneth R.Spring, Michael Davidson (davidson@magnet.fsu.edu) - Tập giảng quang học – N.I Kariakin, K.N Buxtrôv, P.X Kirêêv – Sách tra cứu tốm tắt Vật lý – NXB MIR Maxcơva [...]... kì hai màu trừ cơ bản nào được cộng lại, chúng tạo ra một màu cộng cơ bản Ví dụ, cộng màu đỏ tươi và màu lục lam với nhau tạo ra màu lam, còn cộng màu vàng và màu đỏ tươi với nhau tạo ra màu đỏ Tương tự, cộng màu vàng với màu lục lam tạo ra màu lục (xem hình 11) Khi cả ba màu trừ cơ bản được cộng lại, ba màu cộng cơ bản sẽ bị lấy khỏi ánh sáng trắng, để lại màu đen (không có bất kì màu nào) Màu trắng... thấy bằng cách trừ đi một màu cơ bản khỏi ánh sáng trắng thu được vì não cộng gộp các màu còn lại để tạo ra phần bù hoặc màu trừ tương ứng Hình 11 minh họa các vòng màu chồng lấn của cả các màu cơ bản cộng và trừ Những vùng chồng lấn cho biết những màu mới được tạo ra bằng cách cộng hoặc trừ những kết hợp khác Hình 11 Các màu cơ bản nhau sử dụng sáu màu cơ bản này, và cũng cho thấy các màu cộng và trừ... lục và đỏ tạo ra màu vàng, và các phần bằng nhau của ánh sáng đỏ và lam mang lại màu đỏ tươi Các màu lục lam, đỏ tươi, và vàng thường được gọi là màu bù, vì mỗi phần bù thuộc các màu cơ bản trong hỗn hợp ánh sáng trắng Màu vàng (đỏ cộng với lục) là phần bù của màu lam vì khi hai màu này cộng với nhau thì ánh sáng trắng được tạo ra Tương tự, màu lục lam (lục cộng với lam) là phần bù của màu đỏ, và màu. .. sáng lục Các màu bù (lục lam, vàng, và đỏ tươi) cũng còn được gọi là các màu trừ cơ bản vì mỗi màu có thể hình thành bằng cách trừ đi một trong các màu cộng cơ bản (đỏ, lục, và lam) từ ánh sáng trắng Ví dụ, ánh sáng vàng được quan sát thấy khi toàn bộ ánh sáng lam bị tách khỏi ánh sáng trắng, màu đỏ tươi được hình thành khi màu lục bị lấy đi, và màu lục lam được tạo ra khi màu đỏ bị tách mất Màu sắc quan... trông có màu đỏ Mắt người nhạy cảm với những sự chênh lệch rất nhỏ về màu sắc và có lẽ có khả năng phân biệt giữa 8-12 triệu sắc thái màu khác nhau Đa số màu sắc chứa một số phần của toàn bộ bước sóng trong phổ khả kiến Cái thực sự thay đổi từ màu này sang màu khác là sự phân bố bước sóng trong một màu cho trước Bước sóng chiếm ưu thế xác định sắc thái cơ bản của màu sắc có thể là, ví dụ, màu tía, màu mòng... trông có màu này dưới ánh sáng Mặt Trời tự nhiên vì nó phản xạ các bước sóng lục và hấp thụ tất cả những màu sắc khác Sắc thái, độ sáng, và sự bão hòa màu của ánh sáng màu lục phản xạ được xác định bởi phổ bước sóng chính xác bị phản xạ Các sắc tố và thuốc nhuộm chịu trách nhiệm cho đa số màu sắc chúng ta nhìn thấy trong thế giới thực Mắt, da, và tóc có chứa các protein sắc tố tự nhiên phản xạ màu sắc hình... sĩ và thợ in đã tìm kiếm các chất chứa thuốc nhuộm và sắc tố đặc biệt tốt ở việc trừ những màu nhất định Tất cả ảnh màu, và những hình khác được sơn hoặc chụp, được tạo ra chỉ bằng bốn loại mực màu – đỏ tươi, lục lam, vàng (các màu cơ bản trừ) và màu đen (xem hình 14) Mực trộn có những màu này với tỉ lệ thay đổi có thể tạo ra màu sắc cần thiết cho việc tái tạo lại hầu như bất kì hình ảnh hoặc màu sắc. .. được dùng để kích thích tất cả các tế bào hình nón, thì chỉ có tế bào nào có chứa cơ quan thụ quang lục mới phản ứng lại, tạo ra cảm giác nhìn thấy màu lục Sự cảm nhận các màu cộng không cơ bản, ví dụ như màu vàng, có thể phát sinh theo một trong hai cách Nếu như các tế bào hình nón đỏ và lục bị kích thích đồng thời với ánh sáng vàng đơn sắc có bước sóng 580nm, thì mỗi cơ quan thụ quang tế bào hình... ta (tính luôn cả sự hỗ trợ của màu sắc trang điểm mặt và nhuộm tóc) Sách vở, báo chí, bảng hiệu và các bản thông báo in bằng mực màu tạo ra màu sắc thông qua quá trình trừ màu Tương tự như vậy, xe cộ, máy bay, nhà cửa và những công trình xây dựng khác được sơn lớp nước sơn chứa nhiều sắc tố đa dạng Khái niệm trừ màu, như đã nói ở trên, là nguyên nhân gây ra đa số màu sắc tạo ra bởi các vật vừa mô tả... cứ sự kết hợp nào của các màu trừ cơ bản, đó là lí do chủ yếu vì sao không có hỗn hợp nước sơn hoặc mực in nào có thể dùng để in màu trắng Một ví dụ hay về sự cộng màu và trừ màu là những thay đổi quan sát thấy ở màu sắc ánh sáng Mặt Trời khi Mặt Trời mọc, truyền trên bầu trời, và khi Mặt Trời lặn Màu sắc của ánh sáng Mặt Trời thay đổi khi nó truyền qua bầu khí quyển của Trái Đất vì sự va chạm của các ... Tam sắc dị thường Tỉ lệ mắc (%) 6.0 Mù màu đỏ Sắc tố cảm biến màu đỏ bất thường 1.0 Mù màu lục Sắc tố cảm biến màu lục bất thường 5.0 Mù màu lam Sắc tố cảm biến màu lam bất thường 0.0001 Nhị sắc. .. Mù màu đỏ Thiếu sắc tố cảm biến màu đỏ 1.0 Mù màu lục Thiếu sắc tố cảm biến màu lục 1.1 Mù màu lam Thiếu sắc tố cảm biến màu lam 0.001 Đơn sắc que Không có tế bào hình nón chức < 0.0001 Mù màu. .. dụ, cộng màu đỏ tươi màu lục lam với tạo màu lam, cộng màu vàng màu đỏ tươi với tạo màu đỏ Tương tự, cộng màu vàng với màu lục lam tạo màu lục (xem hình 11) Khi ba màu trừ cộng lại, ba màu cộng