Результаты работы Маквелла полностью подтвердили теорию Юнга (сформулированную качественно) о трёхцветном зрении, они вполне оказались согласованными и с результатами исследований, которые проводил Гельмгольц.
В первоначальных измерениях участвовали двое: сам Дж.К. Масквелл (J) – смуглый брюнет и г-жа Максвелл (K) – ярко выраженная блондинка. Ниже приведены данные некоторых измерений г-жи Максвелл.
18½(24) + 32½(44) + 32 (68) = W
19 (24) + 32(44) + 31½(68) = W
19 (24) + 31½(44) + 33 (68) = W
20 (24) + 33½(44) + 32½(68) = W
У людей разного типа, оказывается ощущение белого складывается из разной интенсивности основных цветов.
|
| Наблюдатель К (Г-жа Максвелл) |
|
| Наблюдатель J (Дж. Максвелл) |
| Интенсивность трех основных цветов в разных точках спектра R – красный (24 или 630 нм); G – зелёный (44 или 528 нм); B – голубой (68 или 457 нм); S – суммарный график |
На основании проделанных экспериментов Максвелл показал, что разной комбинацией трёх основных цветов возможно получать различные цветовые оттенки. «У меня есть веские основания полагать, что эти три основных цвета соответствуют трем типам (модам) ощущения органов зрения, которыми определяется вся цветовая гамма, видимая нормальным человеческим глазом». Максвелл построил диаграммы, для наблюдателей (J) и (K), характеризующую сумарную чувствительность их глаз к длинам волн.По оси абсцисс отложены деления шкалы (вертикальные отрезки указывают положение линий Фраунгофера), по оси ординат условные единицы. Чтобы получить оттенок, например, зелёно-голубой, мы должны взять основные цвета в том соотношении, какое получается из соотношения ординат диаграммы. Из диаграмм следует, что 1) суммарные кривые двух наблюдателей немного отличаются; 2) максимальная чувствительность лежит в жёлто-зелёной области; 3) Чтобы описать все различимые оттенки с помощью трёхцветной модели необходимо было использовать отрицательные коэффициенты. Построенные диаграммы сразу показали достоинства и недостатки такого подхода – из них явно следовало предположение о наличие рецепторов, чьи спектральные характеристики имеют максимум в разных частях спектра, о максимальной чувствительности глаза к жёлто-зелёному свету (цвет весенней листвы) и об ограниченности модели – нельзя же представить в действительности свет отрицательно интенсивности.
На основании экспериментов с цветовым ящиком Максвелл объяснил природу дальтонизмаТем дальтоникам, зрение которых первоначально Маквелл исследовал, «не хватало» ощущения красного - имбылинеобходимы толькодвещелидляполучения белого цвета. Дальтоникиличеловек с дихромией (дихромат), говоря окрасном, зеленом, оранжевом, икоричневом,относил их кразличной степенияркости иличистотеодного цвета, а не различныхцветов и этотцветон называетжелтым. Позже были исследованы случаи дальтонизма, когда человек был «слеп» к другому основному из трёх цветов.
Именно заэти исследования Максвелл получил золотую медальРумфорда Королевскогообщества, в1860 году
| Устройство цветового ящика Масквелла. | ||
| ||
| Внешний вид.Габариты: 42 дюйма х 11 дюймов х 4 дюйма ≈ 106,7 х 27,9 х 10,2 см3. | ||
| ||
| Принципиальная оптическая схема: E – щель коллиматора; e – плоское зеркало коллиматора; P, P ′ - призмы (450); S – посеребрёное вогнутое зеркало с радиусом 34 дюйма ≈ 86,4 см (рамка AB и щель E явлются оптически сопряженными фокусами зеркала); Mи M′ – плоские зеркала, повёрнутые на 450 относительно сторон ящика, соответственно посеребрёное зеркало и «чёрное» (тыльная сторона стекла загрублена и зачернена, чтобы уменьшить интеснивность света); L – линза; AB – прямоугольная рамка 6 дюйм х 1 дюйм ≈ 15,2см х 2,5 см; BC – экран с рамкой. | ||
| 
| |
| Шесть латунных ползунковнапрямоугольной рамке,к каждому крепитсялатунное лезвие. Внутренний край рамки проградуирован в 1/20 дюйма ≈ 1,3 мм. Промежутки между ползунками закрыты откидными жалюзями, позволяющими перемещать ползунки, не давая свету проходить между ними. Шесть лезвий образуют три щели X YZ. Щель выставляется с помощью металлического калибра – клина длиной 6 дюймов ≈ 15,2 см и основанием в ½ дюйма ≈ 12,7 мм, сходящим «на нет». Калибр уравновешивают на пальце и вдвигают в щель до тех пор, пока он не начнёт скользить по нему вследствие давления со стороны щели. Калибр проградуирован в 1/200 дюйма ≈ 0,127 мм, т.е. на столько меняется ширина щели при вдвижении калибра на 1 деление. | ||
| Устройство прямоугольной латунной рамки – держателя для лезвий. Вверху – конструкция нач ХХ в. шесть латунных пластин, фиксируемых винтом. Слева – конструкция в ящике Максвелла. |
[1] Максвелл в статье писал, опуская в записи предшествующиенули, например 2175 вместо 0,00002175; длина парижского дюйма 27,07 мм