請盯著圖一看20秒,接著盯著白紙看你看到什麼?什麼顏色?請以同樣的方法看圖二~圖四;你在白紙上看到的叫作「負片後像」,後像出現的顏色是原來的顏色的「補色」;所以紅色的補色是「 色」、藍色的補色是「 色」、綠色的補色是「 色」。
為什麼在白紙上會看到像?大家應該都知道是視覺暫留;為什麼看到像顏色會改變?這可就說來話長!
視覺疲勞與錐狀細胞
人的視覺和視網膜的感光細胞有關,顏色和視網膜上的錐狀細胞與感光色素有關:我們的視網膜包含三類錐狀細胞,分別對紅光(R)綠光(G)與藍光(B)等不同波長範圍的光有反應;藉由 紅,綠,藍 三種不同強弱的光線組合後,可產生多種的顏色(圖),所以紅光(R)、綠光(G)與藍光(B)稱為光的三原色。當不同波長的光線進入視網膜時,可引起相對應的錐狀細胞發生不同程度的興奮,于是在大腦產生相應的色覺,而使我們產生「看到某種顏色」的感覺;三種視錐細胞若受到同等程度的刺激,則產生白色色覺。
感覺疲勞
神經傳遞的有趣現象之一是:連續刺激後對原刺激的靈敏度會降低,稱為感覺疲勞(這可能和突觸所釋放的傳導物質來不及補充有關)。我們應該有嗅覺疲勞:入芝蘭之室久而不覺其香的經驗;也應該體驗過:吃糖果後再吃橘子,覺得橘子特別酸(因甜的味覺疲勞所以只分辨出橘子的酸味,使酸味特別突出)。這就是感覺疲勞。
視覺疲勞
同理,視覺也有視覺疲勞現象:眼睛凝視同樣一種顏色太久時,會造成對這種顏色的刺激產生較弱的感受。例如一直凝視著藍色的圖案,藍色錐狀細胞所傳的訊息降低,大腦對於藍色的感覺變弱。此時若是突然轉往注視白色背景時,因藍光訊息變弱,剩下的就是紅光和綠光錐狀細胞所傳的訊息,也就是你會看到紅光和綠光的混合色即黃色。同理:一直凝視著紅色的圖案,眼睛對於紅色的刺激變成比較弱,那麼剩下的就是藍光和綠光錐狀細胞所傳的訊息,也就是你會看到藍光和綠光的混合色即青色。這就是文章一開始時,你做的那個實驗的原理。
一錯20多年
這樣一個可以親自體驗、證實的活動,20多年來卻一直以訛傳訛,唬弄了多少老師及學生:從以前國編版時代即有視覺疲勞這個活動,而且一直都說:紅綠互補,黃紫互補,所有學生做過這個實驗後也都說:紅蘋果變綠蘋果,綠葉子變紅葉。但從視覺原理上及實際親身體驗來看,紅色視覺疲勞後看到的都是青色而不是綠色呀!這樣的錯誤到底是怎麼產生,而且能夠持續20多年,騙過無數師生呢?
有什麼樣的假設就到怎麼樣的結論
這次我利用噗浪將這個問題拋出(其實我幾年前就曾在部落格提出 這裡但沒有得到回應),理化老師多數都能很快反應到--對呀!紅光的互補色是青色才對(紅-青、藍-黃、綠-洋紅互補),實做之後的反應都是:為什麼我以前也有做,但是一直認為紅綠互補是對的?為什麼?因為老師會先告訴你紅色會變綠色,所以你已經有一個「假設」在心裡,所以看到青色時會解釋成「綠色」,色覺是一種知覺而非單純的感覺呀!而老師也因為已經有紅綠互補的假設,所以萬一有些學生說:藍色、水藍色、青色、藍綠色時,老師一律把他解讀:學生的個別差異、學生對顏色描述不精準…,接著發佈:考試時一律寫「綠色」的標準答案。於是這個錯誤就這樣一代傳一代永不終結…
只教現象不教原理
多數老師在做這個活動時著重讓學生「體驗」,但是多數並未讓學生了解「色覺」原理,所以活動有做、結果有記、考試寫對了…教學目標就達成了!這當然和課程設計有關:光的三原色是八年級物理科的內容,所以七年級只要講現象就好。多數老師因為不用講色覺原理,當然也不會去分辨色光與顏色(顏料)的不同,於是就算錯了也不自知。其實把光的三原色及錐狀細胞的關係(即色覺基本概念)教給七年級學生並不難,同時可以解決「色盲(或色弱)」的疑惑(這次我班上有一色弱的學生即因此而恍然大悟)。為什麼一對眼睛要分在:七年級上學期教視覺疲勞現象,下學期教色盲的遺傳,國二教三色光….結果是:20多年來全台灣的國中生都色盲…. 一個小小的活動,隱藏著台灣科學教育界多少弔詭之處,我們是否該正視這個問題了!