Зрение. Среди органов чувств глаз занимает особое место

Среди органов чувств глаз занимает особое место. Если принять за 100% информацию, которую воспринимают все органы чувств, вместе взятые, то на долю зрения придется до 80% информации, воспринимаемой организмом извне. Недаром говорится, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Это действительно так: человек с помощью зрения воспринимает размеры предметов, их форму, расположение в пространстве, движение. Глаз реагирует на световые раздражения, представляющие собой электромагнитные колебания в видимом диапазоне спектра (длина волны - 380-760 нм). Через отверстие в радужной оболочке (зрачок) лучи света входят в глаз и, преломляясь на поверхности глазного яблока, в роговице, хрусталике и стекловидном теле, сходятся на сетчатке, давая на ней изображение видимого предмета.

Человеческий глаз содержит два вида светочувствительных рецепторов: палочки и колбочки. У взрослого насчитывается около 110-125 млн. "палочек" и около 6-7 млн. "колбочек" (соотношение 1:18). Палочки обеспечивают черно-белое зрение и обладают очень высокой чувствительностью. Колбочки же позволяют человеку различать цвета, но их чувствительность гораздо ниже. В темноте работают только палочки - именно поэтому ночью "все кошки серы". Для палочек излучения с разной длиной волны отличаются только яркостью, поэтому при низкой освещенности мы, не различая самих цветов, можем все же определить, что зеленое яблоко светлее красного. В сумерках палочки и колбочки работают совместно, а пpи повышении уровня освещенности палочки пoнемногу отключаются. Если Вам доводилось встречать рассвет где-то на природе, Вы наверняка отметили, что поначалу серый окружающий мир понемногу, раскрашивается в яркие цвета после восхода солнца.

Существует три типа колбочек, чувствительных к свету с разной длиной волны. Упрощенно можно сказать, что первый тип воспринимает световые волны с длиной от 400 до 500 нм (условно - "синюю" составляющую цвета), второй - от 500 до 600 нм ("зеленую" составляющую) и третий - от 600 до 700 нм ("красную" составляющую). В зависимости от того, световые волны какой длины и интенсивности присутствуют в спектре света, те или иные группы колбочек возбуждаются сильнее или слабее. Рецепторы передают сигналы мозгу, а мозг интерпретирует эти сигналы как видение цвета. Не существует двух людей, одинаково воспринимающих один и тот же цвет. Это связано с тем, что число рецепторов, отвечающих за восприятие определенных длин воля, у каждого человека индивидуально. Восприятие цветов изменяется с возрастом, зависит от остроты зрения, от национальности человека, даже от цвета его волос и оттого, что он ел (после еды повышается чувствительность глаза к коротковолновой - синей - части спектра). Правда, подобные различия относятся в основном к тонким оттенкам цвета, поэтому с некоторым допущением можно сказать, что большинство людей воспринимает основные цвета одинаково (за исключением, разумеется, дальтоников).

Иногда встречаются нарушения цветового зрения - в случае ослабления восприятия одного из цветов (дальтонизм). Известны три разновидности частичной цветовой аномалии: "краснослепые", "фиолетослепые" и "зеленослепые". Данная цветоаномалия обусловлена изменением в Y-хромосоме (мужской) и встречается у 5-8% мужчин, и лишь у 0,4% женщин.

На рисунке показана кривая спектральной чувствительности глаза среднего человека, называемая также кривой относительной световой эффективности. Глаз наиболее чувствителен к зеленым лучам, наименее - к синим. Эта кривая не что иное, как КПД человеческого глаза. По ней легко определить, какая часть попавшего в глаз света "полезно используется" для создания светового ощущения. Как Вы видите, для того чтобы синий цвет казался человеку таким же ярким, как желтый или зеленый, его реальная энергия должна быть в несколько раз выше. Экспериментально установлено, что среди излучений равной мощности наибольшее световое ощущение вызывает монохроматическое желто-зеленое излучение с длиной волны 555 нм. Относительная спектральная световая эффективность (обозначаемая буквой v) этого излучения принята за единицу. В сумерках максимум спектральной световой эффективности смещается в сторону синих излучений, что вызвано разной спектральной чувствительностью палочек и колбочек.

Самой примечательной особенностью человеческого организма является то, что мы не можем определять величины каких бы то ни было раздражителей в абсолютном виде. Мы не в состоянии выйти на улицу и сказать: "сейчас 19,867 градусов по Цельсию", или, взглянув на яблоко, точно разложить его цвет в полиграфическую триаду. Для этого нами были придуманы приборы, регистрирующие абсолютные значения. Человек же в состоянии определять только относительные изменения, опираясь либо на непосредственные сравнения двух разных величин, либо на сравнение величины с неким отложившимся в памяти значением. В первом случае можно добиться весьма впечатляющих результатов, во втором - только очень приблизительных.

В области цветового восприятия это приводит к тому, что мы можем различать два цвета по яркости или цветовому тону только в случае, если разница между ними превышает некоторое пороговое значение.

Человеческое зрение представляет собой совершенно уникальный механизм. Одной из его особенностей является постоянно меняющаяся чувствительность, причем изменяется она по всем параметрам. Глаз постоянно приспосабливается к окружающим условиям, и подобная адаптация приводит к весьма интересным результатам.

Яркостная адаптация. В сумерках мы начинаем автоматически перестраивать чувствительность глаза так, чтобы воспринимать максимальный динамический диапазон. Иными словами, происходит подстройка черной и белой точки глаза, изменяется кривая передачи полутонов. Именно по этой причине многие фотолюбители так расстраиваются, получив из печати абсолютно "плоскую", неконтрастную фотографию. Беда в том, что камера то адаптироваться не может...

Цветовая адаптация. Ее суть в том, что под влиянием предшествующих условий освещения цветовое восприятие смещается. Если человек долго находится в комнате с красным светом, то, выйдя из нее (в помещение с нормальным освещением), на время адаптации окружающие предметы приобретут зеленоватый оттенок, что будет особенно заметно на белых участках. Это связано с тем, что при раздражении определенной группы колбочек в них распадается светочувствительный пигмент, в результате чего мы и видим цвет. Потом этот пигмент, естественно, регенерирует, но происходит это не мгновенно. Поэтому, если одна из групп рецепторов (в нашем примере - красночувствительная) работала особо интенсивно, то при рассматривании белого поля в данном месте сетчатки будут работать преимущественно зелено- и синечувствительные колбочки. Это предельный вариант цветовой адаптации; существуют и гораздо менее заметные, но куда более важные результаты этого процесса.

Видели ли вы когда-нибудь любительскую видеозапись, сделанную в квартире? Обращали внимание на неестественный красно-желтый оттенок? Это происходит потому, что камера честно регистрирует то, что есть на самом деле. А человеческий глаз интеллектуально убирает любую постоянную примесь цвета (в данном случае - красноватый оттенок ламп накаливания), компенсируясь к условиям освещения.