Особенности цветовосприятия.

 

Наше восприятие цвета окружающих предметов определяется тем, как соотносятся друг с другом три показателя:

l коэффициент отражения

l коэффициент поглощения

l коэффициент пропускания (существенен для прозрачных тел)

Любой из этих показателей может по-своему зависеть от длины волны падающего света. Например, зелёный цвет листвы объясняется тем, что «зелёная» компонента солнечного света (l= 500 нм), благодаря хлорофиллу, имеет на поверхности листа высокий коэффициент отражения и малый коэффициент поглощения.

Предметы, имеющие на всех длинах волн высокий коэффициент поглощения и малые коэффициенты отражения и пропускания, воспринимаются как чёрные. Так что нет чёрного света, а есть просто отсутствие света, отражённого от предмета. Вот так: чёрный цвет есть, а чёрного света нет.

Предмет воспринимается как белый, если он мало поглощает и хорошо отражает на всех длинах волн, и спектр отражённого света близок к спектру падающего на предмет света.

Прозрачные тела могут по-разному восприниматься в рассеянном и в проходящем насквозь свете. Так, раствор хлорофилла в спирту в отраженном свете - зелёный, а в проходящем - красный.

       Голубой цвет неба обусловлен рассеянием солнечного света на молекулах воздуха. Рэлей показал, что короткие световые волны рассеиваются значительно сильнее длинных (интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны). Голубой цвет неба - коротковолновая часть солнечного спектра, рассеиваемая во всей толще атмосферы и приходящая в глаза наблюдателя из всех направлений.

 

      Установлено, что любой цвет можно получить, смешивая свет трёх цветов, принятых за основные. Обычно в качестве основных называют красный, зелёный и синий. Результат смешения зависит от соотношения их интенсивностей в смеси.

      Парадокс заключается в том, что в качестве основных могут быть выбраны любые три цвета, принятые за основные.

      Некоторые люди считают, что основных цветов – четыре, а не три. А Леонардо да Винчи считал, что их пять. Но биофизики установили, что существуют всё же три вида колбочек с различной фотохимической начинкой. На рисунке 22 приведены кривые спектральной чувствительности этих видов колбочек. Каждая из кривых – экспериментально полученная зависимость чувствительности светочувствительного пигмента от длины световой волны.

Рис. 22.

 

Принадлежность колбочек к «синим», «зелёным» или «красным» определяется тем, каким зрительным пигментом они располагают. Во всех палочках зрительным пигментом является родопсин. В колбочках «желто-красных», «зеленых» и «синих» три разновидности йодопсина, имеющие пока что не устоявшиеся названия.

Коррекция зрения.

 

 1. Рефракция (преломление) света в глазе является нормальной, если изображение предмета, даваемое оптической системой глаза, ложится на наружные сегменты фоторецепторов, и при этом мышцы, управляющие кривизной хрусталика, расслаблены. Нормальная рефракция называется эмметропией.

2. Отклонение от эмметропии – аметропи я – встречается в двух разновидностях. Миопия (близорукость) – изображение фокусируется не на сетчатке, а перед ней, то есть преломление света в глазе происходит «слишком хорошо». Эта избыточность устранима рассеивающими очковыми линзами (оптическая сила отрицательная).

3. Гиперметропия (дальнозоркость) – разновидность аметропии, при которой изображение формируется за сетчаткой. Чтобы вернуть изображение на сетчатку, надо «помочь» глазу собирающей очковой линзой (оптическая сила положительная). Говоря иначе, если оптическая сила глаза недостаточна, её можно увеличить дополнительным слагаемым - оптической силой собирающей очковой линзы.

4. Появление контактных линз вместо классических очков поначалу воспринималось чуть ли не как революция. Возможность замены громоздких очковых стёкол компактными оптическими элементами, работающими в контакте с роговицей, была непривычной. Между тем, малая площадь поверхности контактной линзы обусловлена её установкой непосредственно на роговицу, а не в некотором удалении от неё, как в обычных очках. Что касается толщины линзы, то с точки зрения преломления света в ней, толщина – величина, не имеющая принципиального значения. Изменение направления светового луча (преломление) происходит в тончайших слоях вещества, на расстоянии двух - трёх межмолекулярных расстояний. Принципиальны кривизна поверхностей и значение абсолютного показателя преломления материала линзы.

Классические очки и контактные линзы можно сопоставить следующим образом:

- классические очки легко одевать и снимать, но не удобно носить;

- контактные линзы удобно носить, но не удобно надевать и снимать.

А снимать их приходится, и в особенности в связи с тем, что роговица – живая ткань, для которой требуется кислород воздуха.

Появляются сообщения об успешных работах по созданию прозрачных воздухопроницаемых материалов для изготовления контактных линз.

 

5. Лазерная коррекция зрения – это микрооперация на наружной поверхности роговицы. Коррекция зрения достигается изменением кривизны наружной поверхности роговицы. Например, если сделать поверхность более плоской, (т.е. увеличить радиус кривизны R), то оптическая сила этой поверхности уменьшится.

6. Серьёзные проблемы со зрением возникают при отслоении сетчатки. В этих случаях нашёл применение метод закрепления сетчатки с помощью фокусированного лазерного луча. Этот способ закрепления подобен точечной сварке металлов в технике. Сфокусированный луч создаёт малую зону повышенной температуры, в которой происходит «сварка» биологических тканей (в прямом и переносном смысле).

 

 

Контрольные вопросы.

1. Двойственная природа света; ее опытное обоснование.

2. Законы геометрической оптики.

3. Закон преломления света, Полное внутреннее отражение. Эндоскопы.

4. Дисперсия света. Примеры: радуга; хроматическая аберрация.

5. Линзы. Характеристики линз. Оптическая сила. Фокальная плоскость.

6. Построение изображений в собирающих и рассеивающих линзах.

7. Ход лучей в оптическом микроскопе. Увеличение микроскопа.

8. Предел разрешения оптического микроскопа.

   9. Предел разрешения глаза. Полезное увеличение микроскопа.

10. Недостатки изображения. Сферическая и хроматическая аберрация.

11. Формула тонкой линзы. Редуцированный глаз.

12. Иммерсионный микроскоп.

13. Волновые свойства электронов. Формула де Бройля.

14. Электронный микроскоп: электронная пушка, магнитные линзы,    окончательное изображение.

15. Сравнение возможностей электронного и оптического микроскопа.

16. Оптическая система глаза.

17. Строение и функции зрительных рецепторов.

18. Связи сетчатки с мозгом.

19. Особенности цветовосприятия.

20. Методы коррекции зрения.

                                  

                                     Автор - Сидоров В.П.