За этими пределами мы перестаём ощущать какой бы то ни было цвет. Выше фиолетового цвета лежат волны примерно в 350—325 миллимикронов, называемые ультрафиолетовыми лучами, которых мы не ощущаем своим глазом. Ниже красного цвета расположены инфракрасные лучи с длиной волны более 780 миллимикронов, которые также зрительно нами не ощущаются.

Световые волны всё время излучаются или отражаются внешними предметами, находящимися вокруг нас. Когда эти волны достигают какого-нибудь другого предмета, то поверхность этого предмета либо поглощает, либо отражает их от себя. Солнечный свет одновременно содержит в себе все видимые нами хроматические цвета и представляется нам поэтому белым цветом. Но когда этот солнечный свет падает на поверхность какого-нибудь тела, эта поверхность в соответствии со своей физической природой поглощает все лучи, содержащиеся в солнечном свете, за исключением волн какого-нибудь цвета, которые и отражаются от этой поверхности; ощущая эти отражённые лучи, мы и видим данный предмет окрашенным в определённый цвет. Например, лучи белого солнечного цвета, падающие на поверхность красной майки, отражаются только в волнах красного цвета, все же остальные волны поглощаются поверхностью майки.

Цветовой тон является тем основным качеством, благодаря которому один хроматический цвет отличается от другого, например красный от зелёного, оранжевый от синего и т. д. Цветовой тон определяется количеством или частотой колебания световых волн, что неразрывно связано с различной их длиной.

Насыщенность цвета проявляется в том, что можно иметь два цвета одинакового цветового тона (и тот и другой будет, например, одинаково красным цветом), но один из них будет более, а другой менее насыщенным. Насыщенность цвета определяется относительным количеством лучей основного цвета в смеси с белым.

Когда мы ощущаем один синий цвет более насыщенным, чем другой синий цвет, это значит, что предмет, окрашенный в первый цвет, отбрасывает большее количество лучей данной частоты, чем другой, менее насыщенный ими. И тот и другой синий предмет отбрасывает лучи одинакового качества с длиной волны в 430 миллимикронов, но от одного исходит большее количество синих лучей и меньшее белых, а у другого в большем количестве присоединены к синему цвету белые лучи.

Светлота же цвета заключается в том, что одни цвета ощущаются нами как очень светлые, другие — как менее светлые, третьи — как тёмные. Самым светлым цветом будет белый цвет, наименее светлым — чёрный. Наименьшей степенью светлоты отличается цвет чёрного бархата, в котором мы не можем найти никаких оттенков. Светлота объясняется количеством излучаемого или отражаемого света. Одна поверхность может отразить большее количество лучей света, другая — меньшее. Например, потолок в комнате более белый, чем стены. Это значит, что он отражает большее количество света, чем стены, которые отражают меньшее количество света, поглощая его в большей степени. Чёрная поверхность отражает падающие на неё лучи в очень небольшом количестве.

Чёрный бархат, как указано выше, целиком поглощает все лучи света, которые на него падают. Наоборот, полированная чёрная поверхность при известных условиях отражает известное количество лучей так, что мы видим на этой чёрной поверхности светлые блики. Если мы имеем два оттенка красного цвета, отличающихся друг от друга по светлоте, то это значит, что один оттенок красного цвета отражает большее количество световых волн, чем другой, и поэтому кажется более светлым.

Таким образом, все основные свойства зрительных ощущений цвета связаны с физической природой тех предметов, которые на нас действуют. Исследование закономерностей цветоощущения привело к построению так называемой трехкомпонентной теории цветового зрения. Человек может с помощью зрительного анализатора различать до 180 цветных тонов и более 10 000 оттенков между ними.

Трудно предположить, что в глазу имеется такое же количество специальных нервных приборов. Ещё в 1757 г. М. В. Ломоносов высказал мысль о том, что всё многообразие световых ощущений может быть легко объяснено, если мы допустим существование в сетчатке глаза всего лишь трёх цветоощущающих элементов, каждый из которых обладает чувствительностью к раздражениям, вызываемым определёнными волнами света. Один из этих элементов ощущает преимущественно лучи красного цвета, другой — зелёного и третий — фиолетового.

В дальнейшем Гельмгольц дополнительно разработал эту трёхкомпонентную теорию цветного зрения. Когда на сетчатку глаза действуют лучи указанных частей солнечного спектра изолированно, мы получаем ощущение чистых, насыщенных тонов данного цвета. Но если в определённом участке сетчатки глаза одновременно возбуждаются все три цветочувствительных элемента, то в зависимости от того, в какой пропорции они возбуждены, мы будем иметь ощущения других цветов по законам смешения цветов.

При одновременном раздражении сетчатки так называемыми дополнительными цветами (например, красным и зелёным или синим и жёлтым) и в тех пропорциях, в которых они представлены в солнечном спектре, мы будем иметь ощущения белого цвета. Ощущения жёлтого цвета возникают при раздражении нервных элементов сетчатки глаза, чувствительных к красному и зелёному цветам в пропорции 3:7, а при обратной пропорции (7 : 3) мы ощущаем оранжевый цвет, и т. д.

Первичный анализ световых раздражений осуществляется сетчаткой глаза в соответствии с её трёхкомпонентным строением. Ощущение же того или другого цвета возникает в результате сложного анализа, который осуществляется в коре больших полушарий головного мозга.

В зрительных ощущениях большую роль играют некоторые особенности взаимодействия цветовых ощущений. К ним прежде всего относится смешение цветов. Все хроматические цвета могут быть расположены в известном порядке. Принято располагать их в том порядке, который дан в спектре. Спектром называется полоса цветов, получаемая в результате преломления солнечных лучей через призму. Пройдя через призму, солнечный луч (представляющий собой смесь всех цветов) разлагается на свои составные части, и на экране получается ряд различных хроматических цветов.

В этом спектре цвета расположены в такой последовательности: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый, с большим количеством промежуточных оттенков между этими основными цветами. Оказывается, что если мы возьмём из этого спектра какие-нибудь два цвета и попытаемся их смешать, то в результате мы получим всегда новый третий цвет.

Существуют два закона смешения цветов. Первый закон говорит о том, что в спектре существуют дополнительные цвета, которые при смешении друг с другом в известной пропорции дают в результате ощущение белого цвета. Дополнительными цветами спектра являются красный и зелёный, синий и жёлтый. Можно, например, смешать красный цвет с определённым оттенком зелёного цвета и в результате получить белый цвет.

Правда, когда мы попытаемся произвести такое смешение вращением круга с наклеенными на нём секторами цветных бумажек, при механическом смещении этих раздражителей мы увидим не белый, а серый цвет: краснота и зелёность этих двух цветов исчезнут и заменятся серым, а не белым цветом.

Это объясняется технической невозможностью получить на бумаге типографическим способом абсолютно чистые спектральные цвета, без примеси чёрного. В каждой из этих окрашенных бумажек всегда будет какая-нибудь примесь чёрного цвета, который и даёт серую окраску. Но если мы возьмём два спектра и путём особого приспособления наложим их друг на друга так, чтобы красный оттенок совпал с известным оттенком зелёного цвета, мы увидим в месте такого совпадения белый цвет.

Второй закон смешения цветов гласит, что каждый цвет при смешении его с каким-либо другим (но не дополнительным) даёт цвет, расположенный в спектре между этими двумя смешиваемыми цветами. Например, если мы возьмём красный цвет и смешаем его с жёлтым, то получим оранжевый цвет, который в спектре находится как раз между красным и жёлтым цветами.