Дневное и ночное зрение.
Эффект Пуркинье.
Установлено, что при яркости более 0,1 нт (яркость белой освещенной поверхности при полной луне 0,07 нт, днем в комнате 3–100 нт) распад родопсина в палочках идет настолько интенсивно, что восстановление все время отстает от распада и концентрация его резко снижается. В результате — палочки "слепнут". При этом в процессе зрения участвуют почти исключительно колбочки, и такое состояние называют дневным зрением. Вместе с тем колбочки менее чувствительны, чем палочки. При яркости менее нескольких сотых нит колбочки практически выключаются из процесса зрения. В этом случае в зрении участвуют только палочки, и оно называется ночным.
Как уже отмечалось, палочки и различные типы колбочек обладают различной спектральной чувствительностью. При этом суммарные относительные чувствительности трех видов колбочек к однородным излучениям определяют спектральную чувствительность глаза при дневном зрении, которая приведена на рисунке ниже, точнее сказать приведен ее стандартный вариант — согласно ГОСТ 11093–64.
Относительные чувствительности палочек определяют спектральную чувствительность глаза при ночном зрении. Эта кривая на рисунке не приведена — она подобна по форме, но ее максимум смещен в коротковолновую область (~510 нм).
Палочки в целом более чувствительны к коротковолновым излучениям, чем колбочки. Поэтому в сумерках синие предметы кажутся более светлыми, а красные более темными, чем при дневном свете. Еще Леонардо да Винчи (1452–1519, итальянский живописец, скульптор, архитектор, ученый, инженер, и т.д., и т.п.) отмечал, что "зеленый и голубой усиливают свой цвет в полутени, а красный и желтый выигрывают в цвете в своих освещенных частях, и то же самое делает белый".
Обратите внимание днем на контраст между пламенно алой геранью в бордюре газона и фоном из темно–зеленых листьев. В сумерки и поздно вечером этот контраст совершенно противоположен: цветы кажутся теперь много темнее листьев. Возможно, вас удивит сравнение яркости красного с яркостью зеленого цвета, однако различия выражены здесь настолько хорошо, что сомнениям нет места.
Если в картинной галерее найти красный и голубой цвета, которые днем представляются одинаково яркими, то в сумерки можно обнаружить, как голубой цвет становится ярче до такой степени, что кажется, будто краска светится.
Удалитесь подальше от городского освещения. Вначале вам ночь покажется очень темной; потом, когда ваши глаза привыкнут к темноте (в работу включатся палочки), вы начинаете различать окрестности. Взгляните на сильно окрашенную бумагу — она вам покажется бесцветной. Красный лист бумаги вам покажется черным, а голубой и фиолетовый — серо–белым. Мы становимся цвето–слепыми!
В то же время на небе появятся тысячи звезд со своим серебристым блеском. Если смотреть на них пристально, то большинство из них исчезнут, а останутся лишь самые яркие, которые будут казаться нам маленькими световыми точками. Эти наблюдения лучше всего проводить в темные ночи и вдали от городов, но и при лунном освещении ландшафт становится для нас, если можно так сказать, "палочным ландшафтом".
Все это — примеры эффекта Пуркинье (Ян Эвангелиста Пуркинье, 1787–1869, фундаментальные труды по физиологии, анатомии, гистологии и эмбриологии, в 1839г. основал первый в мире физиологический институт во Вроцлаве, классические исследования по физиологии зрительного восприятия, в 1825г. открыл ядро яйцеклетки), и объясняется тем, что палочки дают нам впечатление света, а не цвета.
Но мы отвлеклись, давайте вернемся к более научному изложению вопроса.
Говоря об относительной спектральной чувствительности глаза при дневном зрении мы говорили об интегральной характеристики трех групп колбочек. Колбочки каждой из трех групп имеют наибольшие чувствительности в длинно–, средне– и коротковолновой зонах спектра; что и представлено на рисунке ниже.
При действии света преимущественно на колбочки одного типа возникает ощущение определенного цвета; соответственно, красного, зеленого и синего цвета. Поэтому, для краткости, группы колбочек называют КЗС–приемниками, а кривые, представленные на рисунке выше, называют кривыми основных возбуждений.
Существование в глазу трех видов колбочек и ощущение различных цветов при действии излучений на различные типы колбочек являются причиной цветового зрения. Так как колбочки работают только при высоких уровнях яркости — только дневное зрение является цветовым, а следовательно — "ночью все кошки серы" — вспомним эффект Пуркинье.
Теперь, зная работу глаза, мы готовы рассмотреть процесс — Зрительного восприятия излучения.