色の混合

Question

光の三原色を混ぜると白、色の三原色を混ぜると黒になるといいます。
なぜそうなるのでしょうか。
白はすべての色を反射し、黒はすべての色を吸収するということは知識として知っていますが、それが光の三原色を混ぜると白、色の三原色を混ぜると黒になる理由になるとは思えません。ただ単に私達人間の脳がそのように受け取る仕組みになっているのでしょうか。
それとも理論があるのでしょうか。
どなたか教えていただけたらうれしいです。
よろしくお願いいたします。

ORUKA1951 · Accepted Answer

色覚を議論するとき、絶対必要なことは色の定義です。実際にWikipediaでさえ、間違ったことが書かれているくらい誤解が多い部分です。
　たとえば黄色という色は、可視光線中の短波長を吸収してしまう物体の表面の性質ですが、では物体の表面から黄色い光が届いているかと言うと、白色発光ダイオードのように、光の三原色しか持たない光源でも、その物体は黄色く見えます。
　では、光の三原色のうち中波長と長波長光が同じ量届く必要があるかと言うと、半世紀の前のランドの実験を引き出すまでもなく、まったくその必要はないのです。
　いえ、それどころか、白ですら、目に入る光は、三種類の波長の光、あるいは可視光線すべての波長が同じである必要はないのです。試しにディスプレイの設定で三原色の強さを一つ一つ個別に変えて御覧なさい。スライダーを少々移動させたぐらいでは、変化しないのが実験できます。特にそれで照明された紙の色なんてほとんど変わりません。デジカメ(携帯のカメラでもよいの）で、撮影したら以下に目が正しく物体の色を把握しているかわかるでしょう。
　色のない白について、本の一ページをカメラで撮影して、あまりの明るさの濃淡におどろいいた事はありませんか？目では何の苦もなく読める文字が、カメラで撮影すると読めなくなる。

＞それが光の三原色を混ぜると白
　は間違いで、「光に複数の波長の光が含まれていると、白いものは白く見える。」が正しいのです。
　すべての色　（可視光線に対するスペクトルによる吸収の違い）は、可視光線すべての波長にわたっての光があれば理想的という程度です。
　なお、光の三原色しかないと決して再現できない色もあるのですよ。赤より外のより深い赤とか・・

　いまだに波長が短い光は青色、波長が中程の光は緑色、波長が長い光は赤色だと誤解して、あたかも光そのものに色があるように思われている方がいますが、これは正確には間違いです。波長の短い光を物に当てると、その物体があたかも波長が短い光を反射しているように見えるので物体が青く見えるのです。決して光自体が色を持っているわけではないと考えたほうが間違わない。

　太陽光なんて、 http://www.asahi-net.or.jp/~rk7j-kndu/kisho/kisho34.html の下「５．日射と大気放射のスペクトル」ににあるように、とてもじゃないけど【すべての波長が均一に含まれている】なんてお世辞にもいえない。これが朝昼晩、曇天晴天と刻々と変化する、それでも白いものは白い。赤いバラは赤い。

　一般向けにAmazon.co.jp： 光と色の100不思議: 桑嶋 幹, 川口 幸人, 左巻 健男: 本 ( http://www.amazon.co.jp/%E5%85%89%E3%81%A8%E8%89%B2%E3%81%AE100%E4%B8%8D%E6%80%9D%E8%AD%B0-%E6%A1%91%E5%B6%8B-%E5%B9%B9/dp/4487797004 )という本があります。最低限このくらいは読むと、色覚の誤解が少しは解けるのではないでしょうか？

mtaka2 · Answer

> 「純粋な黄色い光」というものももともとあるのでしょうか。

人間の眼は、波長が380nm～760nmの「電磁波」を感じることができ、この波長の電磁波のことを「光」(可視光)と呼んでいます。

この「感じる」を、色の点でもうちょっと細かく見ると、
波長が短い光(波長440nmを中心とした、いわゆる青色)
波長が中程の光(波長540nmを中心とした、いわゆる緑色)
波長が短い光(波長700nmを中心とした、いわゆる赤色)
の3種の光の比率で「色」を認識するようになっています。

ここで、波長が580nmの光が眼に入った場合を考えます。
人間の眼の色覚細胞は、それぞれそれなりに広い範囲の波長を感じることができますから、この、赤と緑の間の波長の光が眼に入った場合、
「赤色」と「緑色」の両方検出するが「青色」は検出されず、その割合などから「黄色」と認識します。これが「純粋な黄色の光」です。

540nmの光と700nmの光を混ぜて眼に入れた場合を考えます。
「赤色」と「緑色」の両方検出するが「青色」は検出されませんから、
3種類の色の割合は同じですので、やはり「黄色」と認識します。
これが「赤と青を混ぜた光」です。

実際には、自然界には「580nmの光」「540nmの光」といったごく特定の波長だけの光はほとんど存在しません。様々な波長の光が混ぜ合わさった状態で存在します。

そんなごった煮な光を見る場合でも、「赤付近の波長の光の多さ」「緑付近の波長の光の多さ」「青付近の波長の光の多さ」の割合で「色」を認識しているわけですが、
それと同じ割合になるように「原色の赤」「原色の緑」「原色の青」の三種の光を混ぜてやれば、人間の眼からは「同じ色」と認識されます。
赤青緑の三種類の光を混ぜあわせで、人間の眼の認識上はどんな色でも再現することができるのです。

そして、太陽の光なんかは、全ての波長の光がほぼ均一に含まれています。
これを見ると「赤」「青」「緑」すべての光を感じますが、その結果を「白」と学習しています。
その代わりに、「原色の赤」「原色の緑」「原色の青」すべての光を眼に入れてやれば、やっぱり「白色」に見えます。
これが、「光の三原色を混ぜると白」になる理由です。

noname#80753 · Answer

白く見えるのはおおまかに言えば脳の仕組みです。

光源の色が違っていても人間は色を修正して正しく見る能力があるという話が出ていますが私はこれは脳の働き無しでは不可能と思います。
また人によって色の受け取りかたは違うはずなのに案外色の見え方には共通する感覚があるように思います。
おそらくまだまだ未解明な同期をとる仕組みがあるものと思われます。
特にこの白とかグレーの「ニュートラル」というのはほとんどの人が同じ感覚を持っています。

なお、実験するとわかりますが、絵の具の三原色だけを混ぜても黒にはなりません。
それだけでは吸収し切れないので変な濃いグレーっぽい色にしかなりません。
減色混合で黒になるというのはあくまでも概念上のことです。

debukuro · Answer

絵の具で色を混ぜると言いますが正しくは白い光から不要な色の光を抜き出しているのです
赤い色の紙は赤以外の光を吸収して赤い光だけを反射するから赤く見えるのです
こういう色の混ぜ方を減色混合と言います
白からすべての色を取り除くと黒になるのです
顔料の性質については他のかたがたが詳しく説明しておられますね

光を混ぜると言うことは真っ暗なところに原色の光を付け加えるのです
こういう色の混ぜ方を加色混合と言います

ORUKA1951 · Answer

わたし達が色という場合、それは葉っぱの緑だったり、熟れたりんごの赤だったりしますね。
　それは、葉っぱの場合、葉っぱの表面が可視光線のうち、長波長(赤)と短波長の光(青)の光を吸収する性質を持つということなのです。りんごは、中波長や短波長の光を吸収するということ。
　これが、絵の具を無茶苦茶混ぜたら黒くなるということですし、何も塗ってない紙はすべての光を反射するから白く見える。
　すべての色は、、Cyan(シアン)、マゼンタ（magenta）、イエロー（yellow）で近似させることが出来ます。あくまで近似、かってはRYB（赤、黄、青）、これを減法混色の三原色という。

　ひかりはちょっと厄介です。というのは、光はその波長の光を、そのまま（物質の表面の）色と対応させることは困難ですから。
　白い紙は、すべての波長の光を反射するという物質の表面の性質ですが、では白い紙からはすべての光が均一に目に届いているかと言うと、そうではないからです。今あなたの机の上に置いてある白い紙をパソコンのディスプレイの前におき、ディスプレイの色調を赤くしても、少しの変化では白いままなことが観察できると思います。その紙からは明らかに赤い光が反射してくるのにです。デジカメで撮影すると良くわかります。
　実は、光の三原色は、減法混色の三原色(SMY)の補色の関係にあります。
S⇔R(赤)
M⇔G(緑)
Y⇔B(青)
　これは、じつは人間の視覚細胞の３種類の錐体の特性に由来するもので、どの細胞が刺激されるかと、その周囲の細胞がどのように刺激されるかによって、光そのものの色ではなく、目に届く光が出発しいる先の物質の表面が何色(この色は物質の表面の性質)を類推しているに過ぎない。

　まあ、光の話をするだけで、百科事典を一冊書けるくらいの情報は十分あるので、趣味として取り組んでもよいかと・・。
【参考サイト】
原色 - Wikipedia
　 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E5%8E%9F%E8%89%B2
【参考サイト】
ゲーテの色彩論 - Wikipedia
　 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B2%E3%83%BC%E3%83%86%E3%81%AE%E8%89%B2%E5%BD%A9%E8%AB%96

mtaka2 · Answer

人間の眼の網膜には「赤」「青」「緑」の三種類の光を感じる細胞があり、それぞれが感じる光の比率で色を認識しています。
「赤」を感じる網膜細胞は、純粋な「赤」波長の光だけでなく、その波長付近の光も感じてます。「緑」「青」も同様です。
で、虹のの七色では、赤と緑の間に黄色がありますが、その純粋な黄色い波長の光を見た場合、その光の波長は赤と緑の間にありますから、「赤」細胞と「緑」細胞の両方が光を感じ、その結果として、「黄色」と認識するのです。
で、それと同じだけ網膜が反応するような「純粋な赤色の光」と「純粋な緑色の光」を見た場合にも、網膜細胞が感じる光の割合は同じなので、まったく同じ黄色に見えるのです。「純粋な黄色い光」と「赤と青を混ぜた光」の区別はできません。
このように、3種類の細胞それぞれ個別に反応させることができる、「純粋な赤」「純粋な青」「純粋な緑」の3つの光を適切な割合で眼に入れてやれば、人間の眼に見えるどんな色でも再現することができます。
これが光の三原色です。三つの色の光を全部眼に入れれば、3種の細胞がすべて光を感じ、白に見えます。


色の三原色は、この光の三原色の補色になっています。
シアン(水色): 青と緑は反射するが、赤を吸収する(反射しない)色。 
イエロー(黄色): 赤と緑は反射するが、青を吸収する(反射しない)色。 
マゼンタ(桃色): 赤と青は反射するが、緑を吸収する(反射しない)色。 
となっています。
シアンとイエローを混ぜると、赤と青を吸収するので、入射した光のうち緑の波長の光だけを反射して、それを見る人間の眼には緑の光だけが入ってきますので、緑色に見えます。
3つ全部を混ぜると「赤も青も緑も吸収する」ことになり、黒色になるのです。

yokkun831 · Answer

たとえば，赤い絵の具は赤い光を反射し，赤以外の色の光をほとんど吸収すると考えてください。すると，三原色の粒子をまぜると，ほとんどの色（波長）の光を吸収することになり，黒く見えることになります。
一方，光の場合まさにその色の光が見えるのですが，三原色の光が
均等に目に入ると，目の細胞が均等に受け取った色の感覚を脳の方で総合するときに単一の色を感じることができなくなるのです。しかし，光は届いているので，それを私たちは白色光と認識するわけですね。

色の混合

色覚を議論するとき、絶対必要なことは色の定義です。

> 「純粋な黄色い光」というものももともとあるのでしょうか。

白く見えるのはおおまかに言えば脳の仕組みです。

絵の具で色を混ぜると言いますが正しくは白い光から不要な色の光を抜き出しているのです

わたし達が色という場合、それは葉っぱの緑だったり、熟れたりんごの赤だったりしますね。

人間の眼の網膜には「赤」「青」「緑」の三種類の光を感じる細胞があり、それぞれが感じる光の比率で色を認識しています。

たとえば，赤い絵の具は赤い光を反射し，赤以外の色の光をほとんど吸収すると考えてください。

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