人眼能在400～750纳米的光波（可见光谱）范围内分辨出150多种不同色光。解释此现象的学说很多，提出最早，并得到最多事实支持的为三原色学说。此学说最初由杨格（Young，1801）提出，后经赫姆霍尔兹（Helmholtz，1852）修改。此学说假定在视网膜上有三种视锥细胞，分别含有三种不同的感光色素，各自对红、绿和蓝三原色光波敏感。当它们同等地受到刺激时，来自各方面的神经冲动在视皮层的综合下，即形成白色感觉；其中任一种单独受到刺激时，即得相应的色觉；三种物质受到不同比例的合并刺激时，可形成各种色觉。三原色学说得到一些实验证据的有力支持，如视锥细胞吸收光谱的特性的研究；又如实验中用不同波长的可见光照射视网膜的同时，记录神经节细胞的放电，发现视网膜存在两类神经元；一类对可见光作广谱的应答，另一类对某一较小光谱范围的光起反应。前者称优势神经元（dominator），后者称调变神经元（modulator）。调变神经元又可分为三种：其光谱敏感度曲线的最高点发生在红黄（580～600纳米）、绿（520～540纳米）和蓝（450～470纳米）三个波段，与三原色大致符合。其作用基础为一个节细胞与一个视锥细胞的单线联系。我国神经生理学家张香桐根据单色光照射与视神经电反应的研究，认为红、绿、蓝三原色光引起的冲动是分别由粗、中、细（直径为9微米、4微米和1微米）三类视神经纤维传导的。上述事实均是对三原色学说的有力支持。