Гельмгольц провел подробные опыты по оптическому смешению спектральных цветов и установил точные зависимости между отдельными спектральными цветами и их смесями. Для этого он использовал специальный прибор — прообраз современного колориметра.

Гельмгольц объяснил различие между закономерностями смешения цветов излучений и смешения цветов красящих веществ, т.е. различия между аддитивным и субтрактивным смешениями цветов. Он установил правильные пары дополнительных цветов и составил для них таблицу, указав длины волн.

Максвелл, так же как и Гельмгольц, проводил опыты по смешению спектральных цветов. Он рассуждал следующим образом: цвета всех природных тел составлены из цветов спектра, а каждый из цветов спектра по теории Юнга – из трех основных цветов. Значит, если один раз установить количества трех основных цветов для каждого спектрального, то потом только путем расчета можно найти количества трех основных цветов для любого цвета, если известно, из каких спектральных он состоит, т.е. если известен спектральный состав излучения. Этот принцип определения координат цветов по спектральному составу излучения лежит в основе современных методов колориметрии.

В своих опытах в качестве трех основных цветов Максвелл взял следующие цвета однородных излучений: красный (длина волны 630 нм), зеленый (длина волны 528 нм), синий (длина волны 457 нм). Для записи цветовых равенств, полученных в этих опытах, и цветовых расчетов он впервые ввел цветовые уравнения.

Максвелл предполагал по результатам этих опытов уточнить три основные цвета. Он считал, что если найти три цвета, смешением которых можно получить все спектральные цвета и, следовательно, вообще все природные цвета, то эти три цвета должны быть цветами основных возбуждений Юнга. Однако Максвелл ошибочно полагал, что цвета основных возбуждений являются реальными и искал их среди спектральных цветов. Теперь мы знаем, что в нормальных условиях зрения нельзя "видеть" цвета основных возбуждений. Это объясняется тем, что зоны спектральных чувствительностей трех приемников глаза перекрывают друг друга.

Поэтому даже однородные излучения, действующие наиболее избирательно из всех излучений, затрагивают одновременно не менее двух приемников. В результате мы видим не чистые цвета основных возбуждений, а смесь двух, а в некоторых участках спектра и всех трех цветов. Цвета основных возбуждений должны быть более чистыми (более насыщенными), чем самые чистые из реальных, т.е. спектральные цвета.

В 1855г. Максвелл впервые указал на возможность применения принципов трехцветной теории зрения в практике воспроизведения цветных изображений. В 1861г. Он впервые продемонстрировал цветную фотографию, полученную трехцветным способом. Эта фотография была получена аддитивным смешением.