La théorie de Young-Helmholtz (basée sur les travaux de Thomas Young et Hermann von Helmholtz au XIXe siècle), également connue sous le nom de théorie trichromatique, est une théorie de la vision trichromatique des couleurs – la manière dont le système visuel donne lieu à l’expérience phénoménologique de la couleur. En 1802, Young a postulé l’existence de trois types de photorécepteurs (aujourd’hui appelés cellules coniques) dans l’œil, chacun étant sensible à une gamme particulière de lumière visible.
Hermann von Helmholtz a développé davantage la théorie en 1850 : que les trois types de photorécepteurs à cônes pouvaient être classés comme à référence courte (violet), à référence moyenne (vert) et à référence longue (rouge), en fonction de leur réponse aux longueurs d’onde de la lumière qui frappe la rétine. Les forces relatives des signaux détectés par les trois types de cônes sont interprétées par le cerveau comme une couleur visible.
Par exemple, la lumière jaune utilise différentes proportions de rouge et de vert, mais peu de bleu, de sorte que toute teinte dépend d’un mélange des trois cônes, par exemple, une forte sensibilité au rouge, une sensibilité moyenne au vert et une faible sensibilité au bleu. De plus, l’intensité des couleurs peut être modifiée sans changer leur teinte, puisque l’intensité dépend de la fréquence de décharge au cerveau, un bleu-vert pouvant être éclairci tout en conservant la même teinte. Le système n’est pas parfait, puisqu’il ne distingue pas le jaune d’un mélange rouge-vert, mais il peut détecter puissamment les changements subtils de l’environnement.En 1857, James Maxwell utilise l’algèbre linéaire, récemment développée, pour prouver la théorie de Young-Helmholtz.
L’existence de cellules sensibles à trois gammes de longueurs d’onde différentes (les plus sensibles au vert jaunâtre, au vert cyanosé et au bleu – et non au rouge, au vert et au bleu) a été démontrée pour la première fois en 1956 par Gunnar Svaetichin. En 1983, elle a été validée dans la rétine humaine lors d’une expérience menée par Dartnall, Bowmaker et Mollon, qui ont obtenu des lectures microspectrophotopiques des cellules coniques d’un seul œil. Des preuves antérieures de la théorie avaient été obtenues en regardant la lumière réfléchie par les rétines d’humains vivants, et l’absorption de la lumière par des cellules rétiniennes prélevées sur des cadavres.