Глава 2. Теории цветового зрения

Общие замечания о свете и его восприятии человеком.

Свет состоит из фотонов, каждый из которых можно рассматривать как пакет электромагнитных волн. Человеческий глаз может воспринимать электромагнитные волны длиной от 400 до 700 нм как свет, причём этот свет, падающий в глаз, состоит из относительно однородной смеси лучей с разными длинами волн. Такая смесь носит название белого света. Особо нужно отметить, что при фильтрации белого света и удалении из него всего, кроме узкой спектральной полосы, можно получить монохроматический свет.

Белый свет, так же как и чёрный, и серый раздражает все рецепторы глаза одинаково. Такие цвета принято называть «ахроматическими»: они не различаются качественно, и разница в зрительных ощущениях при воздействии на глаз таких цветов зависит лишь от уровня раздражения рецепторов. Принято считать, что ахроматические цвета характеризует только одна психологическая величина, называемая светлотой. Если объект испускает свечение, то понятие «светлота» заменяется понятием «яркость».

Ощущение хроматического цвета возникает, когда рецепторы раздражаются неодинаково. Для описания хроматического цвета кроме светлоты необходима также цветность, складывающаяся из цветового тона и насыщенности, которая является степенью отличия хроматического цвета от ахроматического. Общепризнанного определения цветового она нет, но его можно считать характеристикой цвета, которая определяет его сходство с известным цветом (неба, крови, травы...) и выражается словами («голубой», «красный», «зелёный»...). Светлота, цветовой тон и насыщенность – субъективные характеристики, так как они зависят не только от спектрального состава излучения, то также от состояния наблюдателя, условий наблюдения, цвета фона и других факторов.

При падении света на какой-либо объект, свет может либо поглощаться (при этом энергия света превратится в тепло), либо проходить сквозь объект, либо отражаться, причём достаточно часто происходят сразу два или три события, как, например, в системе глаза. Отражение и преломление света в роговице и хрусталике рассматривались в первой главе, теперь же необходимо рассмотреть процесс рецепции глазом изображений внешнего мира и цвета в частности более подробно.

Вещество, которое отражает часть падающего света и поглощает остальную часть, называется пигментом. Зрительный пигмент при поглощении светового фотона изменяет свою молекулярную форму и высвобождает энергию, запуская таким образом цепь химических реакций. Молекулы пигмента очень упорядоченно включены в двойной фосфолипидный слой мембранных дисков наружных сегментов фоторецепторов (в данном случае – палочек), которые расположены перпендикулярно длинной оси клетки. Концентрация пигментов в дисках так велика, что на их долю приходится порядка 40% всей массы наружного сегмента. Такие пигменты содержатся в каждой палочке или колбочке, причём в каком-то участке спектра они поглощают лучше, чем в других. Например, у приготовленного в темноте раствора зрительного пигмента палочек родопсина (основного зрительного пигмента) красный окрас, т.к. он особенно хорошо поглощает синие и зелёные лучи. Иными словами, родопсин обеспечивает фотопическое (дневное, т.е. в условиях высокой освещённости) зрение. По поводу пигмента нужно добавить, что, «отработав» в своей новой форме какое-то время, он восстанавливается до первоначальной конфигурации благодаря сложному химическому механизму глаза.