Влиянието на светлината. Характеристики на човешкото зрение Развитие на цветовото възприятие

Човек има способността да вижда света около себе си в цялото му разнообразие от цветове и нюанси. Той може да се възхищава на залеза, изумрудената зеленина, бездънното синьо небе и други красоти на природата. Възприемането на цвета и неговия ефект върху психиката и физическото състояние на човек ще бъдат обсъдени в тази статия.

Какво е цвят

Цветът е субективното възприемане от човешкия мозък на видимата светлина, разликите в нейната спектрална структура, възприемани от окото. Хората имат по-добра способност да различават цветовете от другите бозайници.

Светлината засяга фоточувствителните рецептори в ретината, които след това произвеждат сигнал, който се предава на мозъка. Оказва се, че възприятието за цвят се формира по сложен начин във веригата: око (невронни мрежи на ретината и екстерорецепторите) – зрителни образи на мозъка.

По този начин цветът е интерпретация на околния свят в човешкото съзнание, възникваща в резултат на обработка на сигнали, идващи от светлочувствителните клетки на окото - конуси и пръчици. В този случай първите са отговорни за възприемането на цвета, а вторите са отговорни за остротата на зрението в здрача.

"цветови нарушения"

Окото реагира на три основни тона: син, зелен и червен. А мозъкът възприема цветовете като комбинация от тези три основни цвята. Ако ретината загуби способността си да различава всеки цвят, тогава човекът също го губи. Например, има хора, които не могат да различат червеното. 7% от мъжете и 0,5% от жените имат такива характеристики. Изключително рядко се случва хората изобщо да не виждат цветове около себе си, което означава, че рецепторните клетки в ретината им не функционират. Някои страдат от слабо зрение в здрач - това означава, че имат слабо чувствителни пръчици. Такива проблеми възникват по различни причини: поради дефицит на витамин А или наследствени фактори. Човек обаче може да се адаптира към „цветови нарушения“, така че без специално изследване те са почти невъзможни за откриване. Хората с нормално зрение могат да различават до хиляда нюанса. Възприемането на цвета на човек се променя в зависимост от условията на околния свят. Същият тон изглежда различно на свещ или слънчева светлина. Но човешкото зрение бързо се адаптира към тези промени и идентифицира познатия цвят.

Възприемане на формата

Изследвайки природата, човекът постоянно открива нови принципи на структурата на света - симетрия, ритъм, контраст, пропорции. Той се ръководеше от тези впечатления, преобразувайки околната среда, създавайки свой собствен уникален свят. Впоследствие обектите от реалността пораждат устойчиви образи в човешкото съзнание, придружени от ясни емоции. Възприятието на индивида за форма, размер и цвят е свързано със символните асоциативни значения на геометричните фигури и линии. Например, при липса на разделение, вертикалата се възприема от човек като нещо безкрайно, несъизмеримо, възходящо, светло. Удебеляване в долната част или хоризонтална основа го прави по-стабилен в очите на индивида. Но диагоналът символизира движение и динамика. Оказва се, че композицията, основана на ясни вертикали и хоризонтали, клони към тържественост, статичност и стабилност, докато изображението, основано на диагонали, клони към променливост, нестабилност и движение.

Двойно въздействие

Общоприет факт е, че възприемането на цвета е съпроводено със силно емоционално въздействие. Този проблем беше подробно проучен от художници. В. В. Кандински отбеляза, че цветът влияе на човека по два начина. Първо, индивидът изпитва физически ефект, когато окото е или очаровано от цвета, или раздразнено от него. Това впечатление е мимолетно, когато става въпрос за познати предмети. Въпреки това, в необичаен контекст (картина на художник, например), цветът може да предизвика силно емоционално преживяване. В този случай можем да говорим за втория тип влияние на цвета върху индивида.

Физически ефекти на цвета

Многобройни експерименти на психолози и физиолози потвърждават способността на цвета да влияе върху физическото състояние на човека. Д-р Подолски описва човешкото визуално възприятие на цвета по следния начин.

• Син цвят - има антисептично действие. Полезно е да го гледате по време на нагнояване и възпаление. Помага на чувствителен човек по-добре от зеленото. Но „предозирането“ на този цвят причинява известна депресия и умора.
• Зеленият цвят е хипнотичен и аналгетичен. Има положителен ефект върху нервната система, облекчава раздразнителността, умората и безсънието, а също така подобрява тонуса на кръвта.
• Жълт цвят - стимулира мозъка, следователно помага при умствена недостатъчност.
• Оранжев цвят – действа стимулиращо и ускорява пулса, без да повишава кръвното налягане. Подобрява жизнеността, но може да стане уморително с течение на времето.
• Лилав цвят – въздейства на белите дробове, сърцето и повишава издръжливостта на телесните тъкани.
• Червеният цвят има затоплящ ефект. Стимулира мозъчната дейност, премахва меланхолията, но в големи дози действа дразнещо.

Видове цветове

Влиянието на цвета върху възприятието може да се класифицира по различни начини. Има теория, според която всички тонове могат да бъдат разделени на стимулиращи (топли), разпадащи (студени), пастелни, статични, скучни, топли тъмни и студени тъмни.

Стимулиращите (топли) цветове насърчават възбудата и действат като дразнители:

• червено - жизнеутвърждаващо, волево;
• оранжево - уютно, топло;
• жълто - лъчисто, контактно.

Разпадащите се (студени) тонове намаляват вълнението:

• лилаво - тежко, дълбоко;
• синьо - подчертаващо разстоянието;
• светло синьо - водач, водещ в космоса;
• синьо-зелено - променливо, подчертаващо движението.

Заглушете въздействието на чистите цветове:

• розово - загадъчно и нежно;
• лилаво - изолирано и затворено;
• пастелно зелено - меко, нежно;
• сиво-синьо - дискретно.

Статичните цветове могат да балансират и да отвлекат вниманието от вълнуващите цветове:

• чисто зелено - освежаващо, изискващо;
• маслина - омекотяване, успокояване;
• жълто-зелено - освобождаващо, обновяващо;
• лилаво - претенциозно, изтънчено.

Дълбоките тонове насърчават концентрацията (черно); не предизвиквайте вълнение (сиво); гасят раздразнението (бяло).

Топлите тъмни цветове (кафяво) причиняват летаргия и инерция:

• охра - омекотява растежа на вълнението;
• земно кафяво - стабилизира;
• тъмно кафяво - намалява възбудимостта.

Тъмните, студени тонове потискат и изолират раздразнението.

Цвят и индивидуалност

Възприемането на цвета до голяма степен зависи от личните характеристики на човек. Този факт е доказан в трудовете си върху индивидуалното възприемане на цветови композиции от немския психолог М. Люшер. Според неговата теория индивид в различно емоционално и психическо състояние може да реагира различно на един и същ цвят. Освен това характеристиките на цветовото възприятие зависят от степента на развитие на личността. Но дори и при слаба умствена чувствителност цветовете на заобикалящата действителност се възприемат двусмислено. Топлите и светли цветове привличат окото повече от тъмните. И в същото време ясни, но отровни цветове предизвикват безпокойство и зрението на човек неволно търси студен зелен или син нюанс за почивка.

Цвят в рекламата

В едно рекламно послание изборът на цвят не може да зависи само от вкуса на дизайнера. В крайна сметка ярките цветове могат както да привлекат вниманието на потенциален клиент, така и да затруднят получаването на необходимата информация. Следователно при създаването на реклама трябва да се вземе предвид възприемането на формата и цвета на индивида. Решенията могат да бъдат най-неочаквани: например, на пъстър фон от ярки картини, неволното внимание на човек е по-вероятно да бъде привлечено от строга черно-бяла реклама, а не от цветен надпис.

Деца и цветове

Възприятието на децата за цвят се развива постепенно. Отначало те разпознават само топли цветове: червено, оранжево и жълто. Тогава развитието на умствените реакции води до факта, че детето започва да възприема синьо, виолетово, индиго и зелено. И само с възрастта бебето става достъпно за цялото разнообразие от цветови тонове и нюанси. На тригодишна възраст децата като правило назовават два или три цвята и разпознават около пет. Освен това някои деца трудно различават основните тонове дори на четиригодишна възраст. Те слабо различават цветовете, трудно запомнят имената им, заменят междинните нюанси на спектъра с основните и т.н. За да се научи детето да възприема адекватно света около себе си, трябва да бъде научено да различава правилно цветовете.

Развитие на цветовото възприятие

Цветоусещането трябва да се учи от много ранна възраст. Бебето по природа е много любознателно и има нужда от разнообразна информация, но тя трябва да се въвежда постепенно, за да не дразни чувствителната детска психика. В ранна възраст децата обикновено свързват цвета с образа на даден предмет. Например зеленото е коледно дърво, жълтото е пиле, синьото е небето и т.н. Учителят трябва да се възползва от този момент и да развие цветово възприятие, използвайки естествени форми.

Цветът, за разлика от размера и формата, може само да се види. Следователно при определяне на тона голяма роля играе сравнението чрез суперпозиция. Ако два цвята са поставени един до друг, всяко дете ще разбере дали са еднакви или различни. В същото време той все още не трябва да знае името на цвета; достатъчно е да може да изпълнява задачи като „Посадете всяка пеперуда на цвете от същия цвят“. След като детето се научи визуално да различава и сравнява цветовете, има смисъл да започнете да избирате според модела, тоест действително да развиете цветоусещане. За да направите това, можете да използвате книгата на Г. С. Швайко, озаглавена „Игри и игрови упражнения за развитие на речта“. Опознаването на цветовете на заобикалящия ни свят помага на децата да усетят по-тънко и по-пълно реалността, развива мисленето и наблюдателността, обогатява речта.

Визуален цвят

Един жител на Великобритания, Нийл Харбисън, проведе интересен експеримент върху себе си. От детството си не можеше да различава цветовете. Лекарите открили, че той има рядък зрителен дефект - ахроматопсия. Човекът виждаше заобикалящата реалност като в черно-бял филм и се смяташе за социално отрязан човек. Един ден Нийл се съгласил на експеримент и позволил в главата му да бъде имплантиран специален кибернетичен инструмент, който му позволява да види света в цялото му пъстро разнообразие. Оказва се, че цветоусещането на окото изобщо не е необходимо. В задната част на главата на Нийл са имплантирани чип и антена със сензор, който улавя вибрации и ги преобразува в звук. В този случай всяка нота съответства на определен цвят: F - червено, A - зелено, C - синьо и т.н. Сега за Харбисън посещението в супермаркета е подобно на посещение в нощен клуб, а художествената галерия му напомня на пътуване до Филхармонията. Технологията даде на Нийл усещане, невиждано досега в природата: визуален звук. Човекът прави интересни експерименти с новото си усещане, например да се доближава до различни хора, да изучава лицата им и да композира музика за портрети.

Заключение

Можем да говорим безкрайно за цветоусещането. Експеримент с Нийл Харбисън например показва, че човешката психика е много пластична и може да се адаптира към най-необичайни условия. Освен това е очевидно, че хората имат стремеж към красота, изразен във вътрешната потребност да виждат света цветно, а не монохромно. Vision е уникален и крехък инструмент, чието изучаване ще отнеме много време. Ще бъде полезно за всеки да научи колкото се може повече за него.

Страст към цвета

Цветоусещане. Физика

Получаваме около 80% от цялата входяща информация визуално
Ние разбираме света около нас 78% чрез зрението, 13% чрез слуха, 3% чрез тактилните усещания, 3% чрез обонянието и 3% чрез вкусовите рецептори.
Помним 40% от това, което виждаме и само 20% от това, което чуваме*
*Източник: R. Bleckwenn & B. Schwarze. Урок по дизайн (2004)

Физика на цвета. Ние виждаме цвят само защото очите ни са способни да откриват електромагнитно излъчване в оптичния диапазон. А електромагнитното излъчване включва радиовълни и гама лъчение и рентгенови лъчи, терахерци, ултравиолетови, инфрачервени лъчи.

Цветът е качествена субективна характеристика на електромагнитното излъчване в оптичния диапазон, определена въз основа на възникващите
физиологично зрително усещане и в зависимост от редица физически, физиологични и психологически фактори.
Възприемането на цвета се определя от индивидуалността на човека, както и от спектралния състав, цвета и контраста на яркостта с околните източници на светлина,
както и несветещи обекти. Явления като метамеризъм, индивидуални наследствени характеристики на човешкото око са много важни
(степен на изразеност на полиморфните зрителни пигменти) и псих.
С прости думи, цветът е усещането, което човек получава, когато светлинните лъчи влизат в окото му.
Едно и също излагане на светлина може да предизвика различни усещания при различните хора. И за всеки от тях цветът ще бъде различен.
От това следва, че дебатът „какъв всъщност е цветът“ е безсмислен, тъй като за всеки наблюдател истинският цвят е този, който той самият вижда

Зрението ни дава повече информация за заобикалящата ни реалност, отколкото другите сетива: ние получаваме най-големия поток от информация за единица време през очите си.

Лъчите, отразени от обектите, навлизат през зеницата в ретината, която представлява прозрачен сферичен екран с дебелина 0,1 - 0,5 mm, върху който се проектира околният свят. Ретината съдържа 2 вида фоточувствителни клетки: пръчици и колбички.

Цветът идва от светлината
За да видите цветовете, имате нужда от източник на светлина. Привечер светът губи цвета си. Там, където няма светлина, цветът не може да възникне.

Като се има предвид огромният, мултимилионен брой цветове и техните нюанси, колористът трябва да има дълбоки, изчерпателни познания за цветовото възприятие и произхода на цвета.
Всички цветове представляват част от лъч светлина - електромагнитни вълни, излъчвани от слънцето.
Тези вълни са част от спектъра на електромагнитното излъчване, който включва гама лъчение, рентгенови лъчи, ултравиолетово лъчение, оптично лъчение (светлина), инфрачервено лъчение, електромагнитно терахерцово лъчение,
електромагнитни микро- и радиовълни. Оптичното лъчение е онази част от електромагнитното лъчение, която нашите очни сензори могат да възприемат. Мозъкът обработва сигналите, получени от очните сензори, и ги интерпретира в цвят и форма.

Видима радиация (оптична)
Видимата, инфрачервената и ултравиолетовата радиация съставляват така наречената оптична област на спектъра в широкия смисъл на думата.
Идентифицирането на такъв регион се дължи не само на близостта на съответните части от спектъра, но и на сходството на инструментите, използвани за неговото изследване и развили се исторически главно в изследването на видимата светлина (лещи и огледала за фокусиране на радиацията , призми, дифракционни решетки, интерферентни устройства за изследване на спектралния състав на радиацията и др.).
Честотите на вълните в оптичната област на спектъра вече са сравними с естествените честоти на атомите и молекулите, а техните дължини са сравними с размерите на молекулите и междумолекулните разстояния. Благодарение на това явленията, причинени от атомната структура на материята, стават значими в тази област.
По същата причина наред с вълновите свойства се проявяват и квантовите свойства на светлината.

Най-известният източник на оптично лъчение е Слънцето. Повърхността му (фотосферата) се нагрява до температура от 6000 градуса по Келвин и блести с ярка бяла светлина (максимумът на непрекъснатия спектър на слънчевата радиация се намира в "зелената" област от 550 nm, където е максималната чувствителност на окото разположен).
Именно защото сме родени близо до такава звезда, тази част от спектъра на електромагнитното излъчване се възприема директно от сетивата ни.
Излъчването в оптичния диапазон възниква, по-специално, когато телата се нагряват (инфрачервеното лъчение се нарича още топлинно лъчение) поради топлинното движение на атоми и молекули.
Колкото повече се нагрява едно тяло, толкова по-висока е честотата, на която се намира максимумът на неговия спектър на излъчване (виж: Закон за изместване на Виен). При нагряване до определено ниво тялото започва да свети във видимия диапазон (нажежаване), първо червено, после жълто и т.н. И обратно, лъчението от оптичния спектър оказва топлинно въздействие върху телата (виж: Болометрия).
Оптичното излъчване може да бъде създадено и открито в химични и биологични реакции.
Една от най-известните химични реакции, която е приемник на оптично лъчение, се използва във фотографията.
Източникът на енергия за повечето живи същества на Земята е фотосинтезата - биологична реакция, протичаща в растенията под въздействието на оптично лъчение от Слънцето.

Цветът играе огромна роля в живота на обикновения човек. Животът на колориста е посветен на цвета.

Забелязва се, че цветовете на спектъра, започвайки с червено и преминавайки през противоположни нюанси, контрастиращи с червено (зелено, циан), след това се превръщат във виолетово, отново приближавайки се до червено. Тази близост на видимото възприятие на виолетовия и червения цвят се дължи на факта, че честотите, съответстващи на виолетовия спектър, се доближават до честоти, които са точно два пъти по-високи от честотите на червеното.
Но самите тези последни посочени честоти вече са извън видимия спектър, така че не виждаме прехода от виолетово обратно към червено, както се случва в цветното колело, което включва неспектрални цветове и където има преход между червено и виолетово чрез лилави нюанси.

Когато светлинен лъч преминава през призма, неговите компоненти с различна дължина на вълната се пречупват под различни ъгли. В резултат на това можем да наблюдаваме спектъра на светлината. Това явление е много подобно на явлението дъга.

Трябва да се прави разлика между слънчевата светлина и светлината, излъчвана от изкуствени източници на светлина. Само слънчевата светлина може да се счита за чиста светлина.
Всички други изкуствени източници на светлина ще повлияят на цветовото възприятие. Например крушките с нажежаема жичка произвеждат топла (жълта) светлина.
Флуоресцентните лампи най-често произвеждат студена (синя) светлина. За да диагностицирате правилно цвета, имате нужда от дневна светлина или източник на светлина възможно най-близо до нея.
Само слънчевата светлина може да се счита за чиста светлина. Всички други изкуствени източници на светлина ще повлияят на цветовото възприятие.

Разнообразие от цветове:Цветовото възприятие се основава на способността да се различават промените в посоката на нюанса, светлотата/яркостта и наситеността на цвета в оптичния диапазон с дължини на вълните от 750 nm (червено) до 400 nm (виолетово).
Чрез изучаване на физиологията на цветовото възприятие можем да разберем по-добре как се образува цветът и да използваме това знание на практика.

Ние възприемаме цялото разнообразие от цветове само ако всички конусовидни сензори са налице и функционират нормално.
Ние сме в състояние да различим хиляди различни посоки на тоновете. Точното количество зависи от способността на сензорите на очите да откриват и различават светлинните вълни. Тези способности могат да се развият чрез обучение и упражнения.
Цифрите по-долу звучат невероятно, но това са реалните способности на едно здраво и добре тренирано око:
Различаваме около 200 чисти цвята. Променяйки тяхната наситеност, получаваме приблизително 500 вариации на всеки цвят. Променяйки тяхната лекота, получаваме още 200 нюанса на всяка вариация.
Добре обученото човешко око може да различи до 20 милиона цветови нюанса!
Цветът е субективен, защото всички го възприемаме по различен начин. Въпреки че, докато очите ни са здрави, тези разлики са незначителни.

Различаваме 200 чисти цвята
Променяйки наситеността и светлотата на тези цветове, можем да различим до 20 милиона нюанса!

„Виждаш само това, което знаеш. Знаеш само това, което виждаш.
„Виждате само прогонените. Ти знаеш само това, което е видимо."
Марсел Пруст (френски писател), 1871-1922.

Възприемането на нюансите на един цвят не е еднакво за различните цветове. Ние възприемаме промените най-фино в зеления спектър - промяна в дължината на вълната от само 1 nm е достатъчна, за да видим разликата. В червения и синия спектър е необходима промяна в дължината на вълната от 3-6 nm, за да стане разликата видима за окото. Може би разликата в по-финото възприемане на зеления спектър се дължи на необходимостта да се разграничи ядливото от негодни за консумация по времето на произхода на нашия вид (професор, доктор по археология, Херман Кръстел BVA).

Цветните картини, които се появяват в съзнанието ни, са резултат от сътрудничеството на сензорите на очите и мозъка. Ние „усещаме“ цветовете, когато конусовидни сензори в ретината на окото генерират сигнали, когато са изложени на специфични дължини на вълната на светлината и предават тези сигнали към мозъка. Тъй като цветоусещането включва не само очните сензори, но и мозъка, в резултат ние не само виждаме цвят, но и получаваме определен емоционален отговор към него.

Нашето уникално цветоусещане по никакъв начин не променя емоционалната ни реакция към определени цветове, отбелязват учените. Без значение какъв цвят е синьото за човек, той винаги става малко по-спокоен и спокоен, когато гледа небето. Късите вълни от сини и сини цветове успокояват човек, докато дългите вълни (червено, оранжево, жълто), напротив, придават активност и жизненост на човек.
Тази система на реакция към цветовете е присъща на всеки жив организъм на Земята - от бозайници до едноклетъчни организми (например, едноклетъчните организми „предпочитат“ да обработват жълта разсеяна светлина по време на фотосинтеза). Смята се, че тази връзка между цвета и нашето благополучие и настроение се определя от цикъла ден/нощ на съществуване. Например, на разсъмване всичко е боядисано в топли и ярки цветове - оранжево, жълто - това е сигнал за всички, дори и за най-малкото същество, че е започнал нов ден и е време да се заемете с работата. През нощта и обед, когато потокът на живота се забавя, сините и лилавите нюанси доминират наоколо.
В своето изследване Джей Нийц и колегите му от Вашингтонския университет отбелязват, че промяната на цвета на дифузната светлина може да промени дневния цикъл на рибата, докато промяната на интензитета на тази светлина няма решаващ ефект. Този експеримент е в основата на предположението на учените, че именно благодарение на доминирането на синия цвят в нощната атмосфера (а не само на тъмнината) живите същества се чувстват уморени и искат да спят.
Но нашите реакции не зависят от цветочувствителните клетки в ретината. През 1998 г. учените откриха напълно отделен набор от цветни рецептори - меланопсини - в човешкото око. Тези рецептори откриват количеството сини и жълти цветове в нашата среда и изпращат тази информация до областите на мозъка, отговорни за регулирането на емоциите и циркадния ритъм. Учените смятат, че меланопсините са много древна структура, която е отговорна за оценката на броя на цветята в незапомнени времена.
„Благодарение на тази система настроението и активността ни се повишават, когато цветовете около нас са оранжеви, червени или жълти“, казва Нийц. „Но нашите индивидуални характеристики за възприемане на различни цветове са напълно различни структури - сини, зелени и червени конуси. Следователно фактът, че имаме еднакви емоционални и физически реакции към едни и същи цветове, не може да потвърди, че всички хора виждат цветовете по един и същи начин."
Хората, които поради определени обстоятелства имат нарушено цветово възприятие, често не могат да видят червено, жълто или синьо, но въпреки това техните емоционални реакции не се различават от общоприетите. За вас небето винаги е синьо и винаги дава усещане за мир, дори ако за някого вашето „синьо“ е „червен“ цвят.

Три характеристики на цвета.

Лекота- степента на близост на цвета до бялото се нарича светлота.
Всеки цвят става бял, когато лекотата се увеличи до максимум.
Друга концепция за лекота се отнася не до определен цвят, а до нюанс от спектъра, тон. Цветовете, които имат различни тонове, при равни други характеристики, се възприемат от нас с различна лекота. Самият жълт тон е най-светъл, а синият или синьо-виолетовият е най-тъмен.

Насищане– степента на разлика между хроматичен цвят и ахроматичен цвят с еднаква светлота, „дълбочината“ на цвета. Два нюанса от един и същи тон могат да се различават по степента на избледняване. С намаляването на наситеността всеки хроматичен цвят се доближава до сивото.

Цветен тон- характеристика на цвета, която е отговорна за неговата позиция в спектъра: всеки хроматичен цвят може да бъде класифициран като специфичен спектрален цвят. Нюанси, които имат една и съща позиция в спектъра (но се различават, например, по наситеност и яркост), принадлежат към един и същи тон. Когато тонът се промени, например, синьо към зелената страна на спектъра, той се заменя със синьо, а в обратна посока - виолетово.
Понякога промяната в цветовия тон е свързана с „топлината“ на цвета. Така червените, оранжевите и жълтите нюанси, тъй като съответстват на огъня и предизвикват съответните психофизиологични реакции, се наричат ​​топли тонове, синьото, индигото и виолетовото, като цвета на водата и леда, се наричат ​​студени. Трябва да се има предвид, че възприемането на „топлината“ на цвета зависи както от субективни психически и физиологични фактори (индивидуални предпочитания, състояние на наблюдателя, адаптация и др.), така и от обективни (наличие на цветен фон). и т.н.). Необходимо е да се разграничи физическата характеристика на някои източници на светлина - цветната температура - от субективното усещане за "топлина" на съответния цвят. Цветът на топлинното излъчване с повишаване на температурата преминава през „топли нюанси“ от червено през жълто до бяло, но цветът циан има максимална цветова температура.

Човешкото око е орган, който ни дава възможност да виждаме света около нас.
Зрението ни дава повече информация за заобикалящата ни реалност, отколкото другите сетива: ние получаваме най-големия поток от информация за единица време през очите си.

Всяка нова сутрин се събуждаме и отваряме очи - нашите дейности не са възможни без зрение.
Ние се доверяваме най-вече на зрението и го използваме най-много за придобиване на опит („Няма да повярвам, докато не го видя сам!“).
Казваме „с широко отворени очи“, когато отваряме умовете си за нещо ново.
Използваме очите си постоянно. Те ни позволяват да възприемаме формите и размерите на предметите.
И най-важното за един колорист, те ни позволяват да видим цвят.
Окото е много сложен орган по своята структура. За нас е важно да разберем как виждаме цвета и как възприемаме получените нюанси върху косата си.
Възприятието на окото се основава на светлочувствителния вътрешен слой на окото, наречен ретина.
Лъчите, отразени от обектите, навлизат през зеницата в ретината, която представлява прозрачен сферичен екран с дебелина 0,1 - 0,5 mm, върху който се проектира околният свят. Ретината съдържа 2 вида фоточувствителни клетки: пръчици и колбички.
Тези клетки са вид сензори, които реагират на падаща светлина, преобразувайки нейната енергия в сигнали, предавани към мозъка. Мозъкът превежда тези сигнали в изображения, които ние „виждаме“.

Човешкото око е сложна система, чиято основна цел е най-точното възприемане, първоначална обработка и предаване на информацията, съдържаща се в електромагнитното излъчване на видимата светлина. Всички отделни части на окото, както и клетките, които ги изграждат, служат за възможно най-пълното постигане на тази цел.
Окото е сложна оптична система. Светлинните лъчи влизат в окото от околните предмети през роговицата. Роговицата в оптичен смисъл е силна събирателна леща, която фокусира светлинните лъчи, разминаващи се в различни посоки. Освен това оптичната сила на роговицата обикновено не се променя и винаги дава постоянна степен на пречупване. Склерата е непрозрачният външен слой на окото; следователно тя не участва в провеждането на светлина в окото.
Пречупвайки се върху предната и задната повърхност на роговицата, светлинните лъчи преминават безпрепятствено през прозрачната течност, която изпълва предната камера, чак до ириса. Зеницата, кръгъл отвор в ириса, позволява на централно разположените лъчи да продължат пътуването си в окото. По-периферните лъчи се забавят от пигментния слой на ириса. По този начин зеницата не само регулира количеството светлинен поток върху ретината, което е важно за адаптирането към различни нива на осветеност, но също така филтрира странични, случайни лъчи, които причиняват изкривяване. След това светлината се пречупва от лещата. Лещата също е леща, както и роговицата. Основната му разлика е, че при хора под 40-годишна възраст лещата може да променя оптичната си сила - феномен, наречен акомодация. Така обективът осигурява по-прецизно фокусиране. Зад лещата се намира стъкловидното тяло, което се простира чак до ретината и изпълва голям обем от очната ябълка.
Лъчите на светлината, фокусирани от оптичната система на окото, в крайна сметка попадат върху ретината. Ретината служи като вид сферичен екран, върху който се проектира околният свят. От училищен курс по физика знаем, че събирателната леща дава обърнат образ на обект. Роговицата и лещата са две събирателни лещи и изображението, проектирано върху ретината, също е обърнато. С други думи, небето се проектира върху долната половина на ретината, морето се проектира върху горната половина, а корабът, който гледаме, се показва върху макулата. Макулата, централната част на ретината, е отговорна за високата зрителна острота. Други части на ретината няма да ни позволят да четем или да се наслаждаваме на работата на компютъра. Само в макулата се създават всички условия за възприемане на малки детайли на обектите.
В ретината оптичната информация се усеща от светлочувствителни нервни клетки, кодира се в поредица от електрически импулси и се предава по оптичния нерв към мозъка за окончателна обработка и съзнателно възприемане.

Конусовидни сензори (диаметър 0,006 мм) могат да разграничат най-малките детайли, съответно стават активни при интензивна дневна светлина или изкуствено осветление. Те възприемат бързите движения много по-добре от пръчките и осигуряват висока визуална разделителна способност. Но тяхното възприятие намалява с намаляване на интензитета на светлината.

Най-високата концентрация на конуси се намира в средата на ретината, в точка, наречена фовеа. Тук концентрацията на конуси достига 147 000 на квадратен милиметър, осигурявайки максимална визуална разделителна способност на изображението.
Колкото по-близо до краищата на ретината, толкова по-ниска е концентрацията на конусовидни сензори (конуси) и толкова по-висока е концентрацията на цилиндрични сензори (пръчици), отговорни за здрача и периферното зрение. Във фовеята няма пръчици, което обяснява защо виждаме тъмните звезди по-добре през нощта, когато гледаме точка до тях, а не самите тях.

Има 3 вида конусовидни сензори, всеки от които отговаря за възприемането на един цвят:
Чувствителен към червено (750 nm)
Чувствителен към зелено (540 nm)
Чувствителен към синьо (440 nm)
Функции на конусите: Възприятие в условия на интензивна светлина (дневно виждане)
Възприемане на цветове и малки детайли. Брой конуси в човешкото око: 6-7 милиона

Тези 3 вида конуси ни позволяват да видим цялото разнообразие от цветове в света около нас. Защото всички останали цветове са резултат от комбинация от сигнали, идващи от тези 3 вида конуси.

Например:Ако даден обект изглежда жълт, това означава, че отразените от него лъчи стимулират чувствителните към червено и чувствителните към зелено конуси. Ако цветът на обекта е оранжево-жълт, това означава, че чувствителните към червено конуси са били стимулирани по-силно, а чувствителните към зелено конуси са били стимулирани по-слабо.
Ние възприемаме бяло в случаите, когато и трите вида конуси се стимулират едновременно с еднаква интензивност. Това трицветно зрение е описано в теорията на Йънг-Хелмхолц.
Теорията на Йънг-Хелмхолц обяснява цветовото възприятие само на нивото на конусите на ретината, без да разкрива всички феномени на цветовото възприятие, като цветови контраст, цветова памет, цветни последователни изображения, постоянство на цвета и др., както и някои нарушения на цветното зрение , например цветна агнозия.

Възприемането на цвета зависи от комплекс от физиологични, психологически, културни и социални фактори. Има т.нар цветонаука - анализ на процеса на възприемане и разграничаване на цветовете въз основа на систематизирана информация от физиката, физиологията и психологията. Говорителите на различни култури възприемат цвета на предметите по различен начин. В зависимост от значението на определени цветове и нюанси в ежедневието на хората, някои от тях могат да имат по-голямо или по-малко отражение в плетивото. Способността за разпознаване на цветове има динамика в зависимост от възрастта на човека. Цветовите комбинации се възприемат като хармонични (хармонизиращи) или не.

Обучение за цветоусещане.

Изучаването на теория на цветовете и тренирането на цветоусещането са важни във всяка професия, работеща с цвят.
Очите и умът трябва да бъдат обучени да разбират тънкостите на цвета, точно както уменията за подстригване или чуждите езици се обучават и усъвършенстват: повторение и практика.

Експеримент 1: Правете упражнението през нощта. Изключете светлините в стаята - цялата стая моментално ще потъне в мрак, няма да видите нищо. След няколко секунди очите ви ще свикнат със слаба светлина и ще започнат да усещат контрастите все по-ясно.
Експеримент 2: Поставете два празни бели листа хартия пред вас. Поставете квадрат от червена хартия в средата на един от тях. Начертайте малък кръст в средата на червения квадрат и го гледайте няколко минути, без да откъсвате очи от него. След това погледнете празен бял лист хартия. Почти веднага ще видите изображението на червен квадрат върху него. Само цветът му ще бъде различен - синкаво-зелен. След няколко секунди ще започне да избледнява и скоро ще изчезне. Защо се случва това? Когато очите бяха фокусирани върху червен квадрат, типът конуси, съответстващ на този цвят, беше силно възбуден. Когато погледнете бял лист, интензивността на възприемане на тези конуси рязко спада и два други вида конуси - зелено- и синьо-чувствителни - стават по-активни.

Цветът е едно от свойствата на обектите в материалния свят, възприемано като зрително усещане. Зрителните усещания възникват под въздействието на светлината върху органите на зрението - електромагнитно излъчване във видимия диапазон на спектъра. Диапазонът на дължината на вълната на зрителните усещания (цвят) е в диапазона 380-760 микрона. Физическите свойства на светлината са тясно свързани със свойствата на усещането, което причиняват: с промяна в силата на светлината се променя яркостта на цвета на излъчвателя или лекотата на цвета на боядисаните повърхности и среди. С промяната на дължината на вълната се променя цветът, който е идентичен с понятието цвят;

Характерът на усещането за цвят зависи както от общата реакция на цветочувствителните рецептори на човешкото око, така и от съотношението на реакциите на всеки от трите вида рецептори. Общата реакция на цветочувствителните рецептори на окото определя лекотата, а съотношението на нейните дялове определя цветността (нюанса и наситеността). Характеристиките на цвета са нюанс, наситеност и яркост или лекота.

А. С. Пушкин определя цвета като „прелестта на очите“, а ученият Шрьодингер като „интервал от излъчване в светлинния диапазон, който окото възприема еднакво и определя като цвят с думите „червено“, „зелено“, „синьо“, "и т.н."

Така окото интегрира (обобщава) определен интервал от светлинни емисии и ги възприема като едно цяло. Ширината на този интервал зависи от много фактори, предимно от нивото на адаптация на окото.

Цветът като феномен на зрението и обект на изследване

Цветен акт на светлината,
действие и пасивни състояния.

Й. В. Гьоте

Цветът придава форма, обем и емоционалност на нещата и явленията, когато се възприемат. При повечето биологични видове светлинните рецептори са локализирани в ретината на окото. Сложността на светлинния анализатор възниква с развитието на биологичната линия. Най-висшето постижение на природата е човешкото зрение.

С възникването на цивилизацията ролята на цвета нараства. Изкуствените източници на светлина (излъчватели с ограничен спектър на излъчване на електромагнитна енергия) и боите (чист безкраен цвят) могат да се разглеждат като изкуствени средства за синтез на цветовете.

Човекът винаги се е опитвал да овладее способността да влияе на душевното си състояние чрез цвят и да използва цвета, за да създаде удобна среда за живот, както и в различни изображения. Първите начини за използване на цветовете в ритуалната практика са свързани с тяхната символна функция. По-късно цветовете са използвани за отразяване на възприеманата реалност и визуализиране на абстрактни концепции.

Най-високото постижение в овладяването на цвета е изобразителното изкуство, използващо изразителни, впечатляващи и символични цветове.

Човешкото око и ухо възприемат радиацията по различен начин

Според хипотезата на Йънг-Хелмхолц очите ни имат три независими светлочувствителни рецептора, които реагират съответно на червени, зелени и сини цветове. Когато цветната светлина навлезе в окото, тези рецептори се възбуждат според интензитета на цвета, върху който са засегнати, съдържащ се в наблюдаваната светлина. Всяка комбинация от възбудени рецептори предизвиква специфично цветово усещане. Зоните на чувствителност на тези три рецептора частично се припокриват. Следователно едно и също цветово усещане може да бъде причинено от различни комбинации от цветни светлинни емисии. Човешкото око непрекъснато обобщава стимулите, а крайният резултат от възприятието е цялостното действие. Трябва също така да се отбележи, че е много трудно, а понякога и невъзможно, човек да определи дали вижда източник на светлина или обект, отразяващ светлина.

Ако окото може да се счита за перфектен суматор, то ухото е перфектен анализатор и има фантастична способност да разлага и анализира вибрациите, които образуват звука. Ухото на музиканта без никакво затруднение различава на кой инструмент се свири дадена нота, например на флейта или фагот. Всеки от тези инструменти има ясно дефиниран тембър. Въпреки това, ако звуците на тези инструменти се анализират с помощта на подходящо акустично устройство, ще се установи, че комбинациите от обертонове, издавани от тези инструменти, се различават леко една от друга. Въз основа само на инструментален анализ е трудно да се каже точно с кой инструмент имаме работа. На слух инструментите се различават безпогрешно.

Чувствителността на окото и ухото значително превъзхожда най-съвременните електронни устройства. В същото време окото изглажда мозаечната структура на светлината, а ухото различава шумоленето (вариации на тона).

Ако окото беше същият анализатор като ухото, тогава, например, бяла хризантема би ни се явила като хаос от цветове, фантастична игра на всички цветове на дъгата. Предметите биха ни се появили в различни нюанси (цветни тембри). Зелен бер д t и зелено листо, което обикновено ни се струва, че е със същия зелен цвят, ще бъде оцветено по различен начин. Факт е, че човешкото око дава едно и също усещане за зелен цвят от различни комбинации от оригинални цветни светлинни лъчи. Хипотетично око с аналитични способности веднага би открило тези разлики. Но истинското човешко око ги обобщава и една и съща сума може да има много различни компоненти.

Известно е, че бялата светлина се състои от цял ​​набор от цветове и емисионни спектри. Наричаме го бяло, защото човешкото око не е в състояние да го раздели на отделни цветове.

Следователно, като първо приближение, можем да приемем, че даден обект, например червена роза, има този цвят, защото отразява само червения цвят. Някой друг обект, например зелен лист, изглежда зелен, защото избира зеления цвят от бялата светлина и отразява само него. На практика обаче усещането за цвят се свързва не само със селективното отражение (предаване) на падаща или излъчена светлина от обект. Възприеманият цвят зависи до голяма степен от цветовата среда на обекта, както и от същността и състоянието на възприемащия.

Можете да видите само цвета

Когато човек няма визия, нещата изглеждат почти същите в момента, в който той гледа на света. От друга страна, когато се научи да вижда, нищо няма да изглежда същото през цялото време, докато вижда нещото, въпреки че то остава същото.

Карлос Кастанеда

Цветовете, които са резултат от физически светлинни стимули, обикновено се виждат по различен начин, когато стимулът е съставен по различен начин. Цветът обаче зависи и от редица други условия, като нивото на адаптация на окото, структурата и степента на сложност на зрителното поле, състоянието и индивидуалните характеристики на зрителя. Броят на възможните комбинации от отделни стимули за излъчване на светлина от мозайка е значително по-голям от броя на различните цветове, който се оценява приблизително на 10 милиона.

От това следва, че всеки възприет цвят може да бъде генериран от голям брой стимули с различен спектрален състав. Това явление се нарича цветен метамеризъм. По този начин усещането за жълт цвят може да се получи под въздействието или на монохроматично излъчване с дължина на вълната около 576 nm, или на сложен стимул. Комплексният стимул може да се състои от смес от радиация с дължина на вълната над 500 nm (цветна фотография, печат) или комбинация от радиация с дължина на вълната, съответстваща на зелено или червено, докато жълтата част от спектъра напълно отсъства (телевизия , Монитор на компютър).

Как човек вижда цвета или хипотеза C (B+G) + Y (G+R)

Човечеството е създало много хипотези и теории за това как човек вижда светлината и цвета, някои от които бяха обсъдени по-горе.

Тази статия прави опит, въз основа на гореспоменатите технологии за разделяне на цветовете и печат, използвани в печата, да обясни човешкото цветно зрение. Хипотезата се основава на твърдението, че човешкото око не е източник на радиация, а действа като цветна повърхност, осветена от светлина, а светлинният спектър е разделен на три зони: синя, зелена и червена. Предполага се, че в човешкото око има много светлоприемници от същия тип, които съставляват мозаечната повърхност на окото, възприемащо светлина. Основната структура на един от приемниците е показана на фигурата.

Приемникът се състои от две части, които работят като едно цяло. Всяка част съдържа чифт рецептори: син и зелен; зелено и червено. Първата двойка рецептори (син и зелен) е обвит в син филм, а вторият (зелен и червен) е обвит в жълт филм. Тези филми работят като светлинни филтри.

Рецепторите са свързани помежду си с проводници на светлинна енергия. На първо ниво синият рецептор е свързан с червеното, синият със зеленото и зеленият с червеното. На второ ниво тези три двойки рецептори са свързани в една точка („звезда“, както при трифазен ток).

Схемата работи на следните принципи:

Синият филтър пропуска сините и зелените светлинни лъчи и абсорбира червените;

Жълтият филтър пропуска зелените и червените лъчи и абсорбира сините;

Рецепторите реагират само на една от трите зони на светлинния спектър: сини, зелени или червени лъчи;

Два рецептора, които се намират зад сините и жълтите светлинни филтри, реагират на зелените лъчи, така че чувствителността на окото в зелената зона на спектъра е по-висока, отколкото в синята и червената (това съответства на експериментални данни за чувствителността на окото;

В зависимост от интензитета на падащата светлина във всяка от трите взаимосвързани двойки рецептори ще възникне енергиен потенциал, който може да бъде положителен, отрицателен или нулев. При положителен или отрицателен потенциал двойка рецептори предава информация за нюанса на цвета, в който преобладава излъчването на една от двете зони. Когато енергийният потенциал се създава само от светлинната енергия на един от рецепторите, тогава трябва да се възпроизведе един от еднозоновите цветове - син, зелен или червен. Нулевият потенциал съответства на равни дялове радиация от всяка от двете зони, което дава на изхода един от двузонните цветове: жълто, магента или циан. Ако и трите двойки рецептори имат нулев потенциал, тогава трябва да се възпроизведе едно от нивата на сивото (от бяло до черно), в зависимост от нивото на адаптация;

Когато енергийните потенциали в трите двойки рецептори са различни, тогава в сивата точка трябва да се възпроизведе цвят с преобладаване на един от шест цвята - син, зелен, червен, циан, лилав или жълт. Но този нюанс ще бъде или побелял, или почернял, в зависимост от общото ниво на светлинна енергия за трите рецептора. Така възпроизвежданият цвят винаги ще съдържа ахроматичен компонент (ниво на сивото). Това ниво на сивото, осреднено за всички приемници на окото, ще определи адаптацията (чувствителността) на окото към условията на възприятие;

Ако малки енергийни потенциали (съответстващи на слаби нюанси на цвета или слабо хроматични цветове, близки до ахроматичните) възникнат в повечето от приемниците на окото за дълъг период от време, те ще се изравнят и ще се насочат към сивото или преобладаващия цвят на паметта. Изключение е, когато се използва сравнителен цветови стандарт или тези потенциали съответстват на цвят от паметта;

Нарушенията в цвета на филтрите, в чувствителността на рецепторите или в проводимостта на веригите ще доведат до изкривяване във възприемането на светлинната енергия и следователно до изкривяване на възприемания цвят;

Силните енергийни потенциали, произтичащи от продължително излагане на светлинна енергия с висока мощност, могат да причинят възприемането на допълнителен цвят при гледане на сива повърхност. Допълнителни цветове: към жълто синьо, към магента зелено, към циан червено и обратно. Тези ефекти възникват поради факта, че трябва да настъпи бързо изравняване на енергийния потенциал в една от трите точки на веригата.

По този начин, използвайки проста енергийна верига, включваща три различни рецептора, единият от които е дублиран, и два филмови филтъра, е възможно да се симулира възприемането на всеки нюанс на цветния спектър на светлината, който човек вижда.

В този модел на човешкото цветово възприятие се взема предвид само енергийният компонент на светлинния спектър и не се вземат предвид индивидуалните характеристики на човек, неговата възраст, професия, емоционално състояние и много други фактори, които влияят на възприемането на светлината. .

Цвят без светлина

Душата ми я отвори и ме научи да пипна това, което не е станало плът и не е кристализирало. И тя ни позволи да разберем, че сетивното е половината от умственото и че това, което държим в ръцете си, е част от това, което желаем.

Дж. Х. Гибран

Цветът възниква в резултат на възприемането от окото на светлинно електромагнитно излъчване и трансформирането на информацията за това излъчване от човешкия мозък. Въпреки че се смята, че електромагнитното светлинно излъчване е единственият причинител на усещането за цвят, цветът може да се види без пряко излагане на светлина; усещането за цвят може свободно да възникне в човешкия мозък. Пример: цветни сънища или халюцинации, причинени от излагане на химикали. В напълно тъмна стая виждаме многоцветно трептене пред очите ни, сякаш зрението ни произвежда някакви случайни сигнали при липса на външни стимули.

Следователно, както вече беше отбелязано, цветният стимул се определя като адекватен стимул за възприемане на цвят или светлина, но не е единственият възможен.

0

За да видим, имаме нужда от светлина. Тази точка може да изглежда твърде очевидна, за да си струва да се спомене, но не винаги е била толкова обичайна. Платон смята, че зрителното възприятие съществува не защото светлината влиза в окото, а защото частиците, излъчвани от очите, обгръщат околните обекти. Сега е трудно да си представим защо Платон не се опита да реши проблема с помощта на прости експерименти. Въпреки че въпросът за това как виждаме винаги е бил любима тема за мислене и теоретизиране на философите, едва през последния век този проблем става обект на систематично изследване; това е доста странно, тъй като всички научни наблюдения зависят от показанията на човешките сетива и главно от зрението.

През последните 300 години съществуват две конкуриращи се теории относно природата на светлината. Исак Нютон (1642-1727) вярва, че светлината е поток от частици, докато Кристиан Хюйгенс (1629-1695) твърди, че светлината изглежда като вибрация на малки еластични сферични образувания, докосващи се една друга и движещи се във всепроникващата среда - етер. Всяко смущение на тази среда, според него, ще се разпространи във всички посоки под формата на вълна, а тази вълна е светлина.

Спорът относно природата на светлината е един от най-впечатляващите и интересни в историята на науката. Основният въпрос в ранните етапи на дискусията беше дали светлината се движи с определена скорост или достига мигновено целта си. Отговорът на този въпрос е получен съвсем неочаквано от датския астроном Ремер (1644-1710). Той изучава затъмненията на четири ярки луни, обикалящи около Юпитер, и открива, че периодите между затъмненията са нередовни и зависят от разстоянието между Юпитер и Земята.

През 1675 г. той стига до заключението, че този факт се определя от времето, необходимо на светлината, излъчвана от спътниците на Юпитер, да достигне окото на експериментатора; времето нараства с разстоянието поради ограничената скорост на светлината. Наистина разстоянието от Земята до Юпитер е приблизително 299 274 000 км - това е два пъти разстоянието от Земята до Слънцето; най-голямата времева разлика, която наблюдава, е 16 минути. 36 сек. - през този период от време, по-рано или по-късно от очакваното, започна затъмнението на спътниците. Въз основа на донякъде погрешна оценка на разстоянието до Слънцето той изчислява, че скоростта на светлината е 308 928 км/сек. Съвременните познания за диаметъра на земната орбита ни позволяват да изясним тази стойност и да я считаме за равна на 299 274 km/sec, или 3x10 10 cm/sec. По този начин скоростта на светлината се измерва много точно на къси разстояния от Земята и сега я считаме за една от основните константи на Вселената.

Поради ограничената скорост на светлината и известно забавяне на нервните импулси, влизащи в мозъка, ние винаги виждаме миналото. Нашето възприемане на Слънцето се забавя с 8 минути; всеки знае, че най-отдалеченият обект, видим с невъоръжено око, мъглявината Андромеда, вече не съществува и това, което виждаме, се е случило милиони години преди появата на човека на Земята.

Скоростта на светлината, равна на 3x10 10 cm/sec, се запазва строго само в пълен вакуум. Когато светлината преминава през стъкло, вода или някаква друга светлопропусклива среда, нейната скорост намалява според индекса на пречупване на светлината (приблизително според плътността на тази среда). Това забавяне на скоростта на светлината е изключително важно, защото именно това свойство на светлината позволява на призмата да пречупва светлината и на лещата да създава изображение. Законът за пречупването (отклонението на светлинния лъч в зависимост от промяната в индекса на пречупване) е установен за първи път от Снел, професор по математика, в Лайден през 1621 г. Снел почина на 35-годишна възраст, оставяйки работата си непубликувана. Декарт формулира закона за пречупването единадесет години по-късно. Законът за пречупването казва:

„Когато светлината преминава от среда A към среда B, съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване на светлината е константа.“

Можем да видим как това се случва от проста диаграма (фиг. 2, 3): ако AB е лъч, преминаващ през плътна среда във вакуум (или въздух), тогава той ще се появи във въздуха под ъгъл i по линията BD .

Законът гласи, че sin i/sin r е константа. Тази константа е индексът на пречупване или индексът на пречупване, означен като v.

Нютон смята, че частиците светлина (корпускули) се привличат към повърхността на плътна среда, Хюйгенс вярва, че пречупването възниква поради факта, че скоростта на светлината намалява в плътна среда. Тези предположения са направени много преди френският физик Фуко да докаже чрез преки измервания, че скоростта на светлината в плътна среда действително намалява. Известно време се смяташе, че корпускулярната теория на Нютон за светлината е напълно погрешна и че светлината е само поредица от вълни, преминаващи през среда, етера; Началото на този век обаче бе белязано от важни доказателства, че вълновата теория на светлината не обяснява всички светлинни явления. Сега се смята, че светлината е както частици, така и вълни.

Светлината се състои от единици енергия - кванти. Те съчетават свойствата както на частиците, така и на вълните. Светлината с къса дължина на вълната съдържа повече вълни във всеки лъч, отколкото светлината с дълга дължина на вълната. Този факт е отразен в правилото, според което енергията на един квант е функция на честотата, с други думи, E = hv, където E е енергията в erg/sec; h е малка константа (константа на Планк), а υ е честотата на излъчване.

Когато светлината се пречупва от призма, всяка честота се отклонява под малко по-различен ъгъл, така че лъчът светлина излиза от призмата под формата на ветрило от лъчи, оцветени във всички цветове на спектъра. Нютон открива, че бялата светлина е съставена от всички цветове на спектъра, като разделя слънчев лъч на спектър и след това открива, че може повторно да смеси цветовете, за да произведе бяла светлина, като прекара спектъра през втори подобен набор от призми в противоположна позиция.

Нютон обозначава седемте цвята от своя спектър, както следва: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово. Никой наистина не вижда синьото в неговата чиста форма; оранжевото е още по-съмнително. Това разделяне на спектъра на цветове се обяснява с факта, че Нютон е обичал числото 7 и е добавил оранжево и синьо, за да получи магическото число!

Сега знаем това, което Нютон не е знаел, а именно, че всеки спектрален цвят или нюанс е светлина с определена честота. Знаем също, че така нареченото електромагнитно излъчване по същество не се различава от светлината. Физическата разлика между радиовълните, инфрачервената светлина, видимата светлина, ултравиолетовите и рентгеновите лъчи е тяхната честота. Само много тесен диапазон от тези честоти възбужда окото и произвежда образа и усещането за цвят. Диаграмата (фиг. 2, 5) показва колко тясна е тази лента във физическата картина на вълните. Вижте тази рисунка, защото сме почти слепи!

Ако знаем скоростта на светлината и нейната честота, е лесно да изчислим дължината на вълната, но в действителност честотата на светлината е трудно да се измери директно. По-лесно е да се измери дължината на вълната на светлината, отколкото нейната честота, въпреки че това не се отнася за нискочестотните радиовълни. Дължината на вълната на светлината се измерва чрез разделяне на светлината не с призма, а с помощта на специална решетка от тънки линии, внимателно начертани по определени правила, в резултат на което се появяват и цветовете на спектъра. (Това може да се види, ако дискът на светлинния поляризатор се държи наклонено, под тъп ъгъл спрямо източника на светлина: тогава отражението ще се състои от ярки цветове.) Ако разстоянията между линиите, начертани по определен модел и съставляващи решетка и ъгъла, поради който светлинният лъч изглежда даден цвят, дължината на вълната може да се определи много точно. По подобен начин може да се установи, че синята светлина има дължина на вълната приблизително 1/100 000 cm, докато дължината на вълната на червената светлина е 1/175 000 cm. Дължината на вълната на светлината е важна за установяване на границите на разделителната способност на оптиката инструменти.

Не можем да видим нито един квант светлина с просто око, но рецепторите на ретината са толкова чувствителни, че могат да бъдат стимулирани от един квант светлина. Въпреки това, за да се получи усещането за проблясък на светлина, са необходими няколко (пет до осем) кванта светлина. Индивидуалните рецептори на ретината са толкова чувствителни, колкото може да бъде всеки светлинен детектор, тъй като квантът е най-малкото количество лъчиста енергия, което може да съществува. За съжаление прозрачните проводими среди на окото далеч не са съвършени и прикриват способността на ретината да възприема светлина. Само около 10% от светлината, влизаща в окото, достига до рецепторите; останалата част се губи поради абсорбиране и разделяне в окото, преди светлината да достигне до ретината. Въпреки тези загуби е възможно при идеални условия да се види една свещ на разстояние 27 353 m.

Идеята за квантовата природа на светлината е важна за разбирането на визуалното възприятие; тази идея вдъхнови серия от елегантни експерименти, насочени към изясняване на физическите свойства на светлината и как тя се възприема от окото и мозъка. Първият експеримент, посветен на изследването на квантовата природа на светлината, е извършен от трима физиолози - Хехт, Шлер и Пирен през 1942 г. Тяхната работа вече е класическа. Приемайки, че окото трябва да има почти или изцяло същата чувствителност, каквато е теоретично възможна, те замислиха много гениален експеримент, за да открият колко кванта светлина трябва да бъдат възприети от рецепторите, за да видим светкавична светкавица. Доказателството се основава на използването на разпределението на Поасон. Той описва очакваното разпределение на попаденията в целта. Идеята е, че поне отчасти промените в чувствителността на окото с течение на времето са свързани не със състоянието на самото око или нервната система, а с колебания в енергията на слаб източник на светлина. Представете си произволен поток от куршуми, те няма да ударят целта с постоянна скорост, скоростта ще варира и по подобен начин има колебания в броя на светлинните кванти, които достигат до окото. Дадена светкавица може да съдържа малък или голям брой светлинни кванти и вероятността да бъде открита ще бъде по-висока, колкото повече надвишава средния брой кванти в светкавицата. За ярка светлина този ефект е незначителен, но тъй като окото е чувствително към няколко кванта, важно е да се вземат предвид колебанията в светлинната енергия при минималните стойности на тази енергия, необходими за възникване на усещане.

Разбирането на квантовата природа на светлината също е важно за разбирането на способността на окото да различава фините детайли. Една от причините, поради които можем да четем големи печатни вестници само на лунна светлина, е, че броят на квантите, удрящи ретината, не е достатъчен, за да създаде пълно изображение за краткия период от време, който е необходим на окото, за да интегрира енергията - това е число на от порядъка на една десета от секундата. Всъщност това не е всичко, което може да се каже по тази тема; чисто физически фактор, дължащ се на квантовата природа на светлината, допринася за появата на добре познат зрителен феномен - влошаване на зрителната острота при слаба светлина. Доскоро това явление се тълкуваше изключително като свойство на окото. Всъщност често е доста трудно да се установи дали даден визуален феномен трябва да бъде класифициран в областта на психологията, физиологията или физиката.

Как възникват образите? Най-лесният начин за получаване на изображение е с дупка. На снимката се вижда как става това. Лъчът от част от обекта x може да достигне само една част от екрана y - тази част, която е разположена на права линия, минаваща през дупката. Всяка част от обекта осветява съответна част от екрана, така че на екрана се създава обърнат образ на обекта. Изображението, създадено с дупка, ще бъде доста слабо, защото е необходима още по-малка дупка, за да се получи ясно изображение (въпреки че ако дупката е твърде малка, изображението ще бъде замъглено, защото вълновата структура на светлината е нарушена).

Лещата всъщност е двойка призми. Те насочват потока светлина от всяка точка на обекта към съответната точка на екрана, като по този начин дават ярко изображение. За разлика от дупката, лещите работят добре само когато са правилно оразмерени и инсталирани правилно. Лещата може да е неправилно подравнена и да не пасва на окото, в което се намира. Лещата може да фокусира изображението пред или зад ретината, вместо върху самата ретина, причинявайки късогледство или далекогледство. Повърхността на обектива може да не е достатъчно сферична и да причини изкривяване или замъглена яснота на изображението. Роговицата може да е с неправилна форма или да има несъвършенства (вероятно поради повреда от метални стружки по време на работа или песъчинка при шофиране без предпазни очила). Тези оптични дефекти могат да бъдат компенсирани с помощта на изкуствени лещи - очила. Очилата коригират дефектите на акомодацията чрез промяна на силата на лещата; коригират астигматизма чрез добавяне на несферичен компонент. Обикновените очила не могат да коригират дефекти в повърхността на роговицата, но новите роговични лещи, поставени върху самото око, създават нова повърхност на роговицата.

Очилата удължават активния ни живот. С тяхна помощ можем да четем и да вършим сложна работа в напреднала възраст. Преди изобретяването им умствените и физически работници стават безпомощни поради зрителни увреждания, въпреки че все още са били силни на ума.

Използвана литература: R. L. Gregory
Око и мозък. Психология на визуалното възприятие: Л.Р. Григорий
редактиран от Е. Пчелкина, С. Елинсън.-м. 1970 г

Изтегляне на резюме: Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър.

Чувствителност и зрителна острота. Чувствителността към интензитета на светлината се определя от пръчици и конуси. Има две съществени разлики между тях, които обясняват редица явления, свързани с възприемането на интензивност или яркост.

Първата разлика е, че средно една ганглийна клетка е свързана с повече пръчици, отколкото конуси; следователно "пръчковидни" ганглийни клетки имат повече входове от "конусовидни" клетки. Втората разлика е, че пръчиците и конусите са разположени по различен начин върху ретината. Във фовеалната зона има много конуси, но няма пръчки, а в периферията има много пръчки, но сравнително малко конуси. Тъй като ганглийната клетка е свързана с повече пръчици, отколкото с колбички, зрението на пръчиците е по-чувствително от зрението с конуси. На фиг. Фигура 4.11 показва как точно се случва това. От лявата страна на картината има три съседни конуса, всеки от които е свързан (непряко) с една ганглийна клетка; дясната страна на снимката показва три съседни пръчки, които всички са свързани (не директно) към една и съща ганглийна клетка.

За да разберете какво означават тези различни модели на "окабеляване" на конуси и пръчици, представете си, че пръчиците и конусите са представени с три много слаби, близко разположени петна светлина. Когато се представи на колбичките, всяко светлинно петно ​​поотделно може да е твърде слабо, за да произведе нервен импулс в съответния му рецептор и следователно никакъв нервен импулс няма да достигне до ганглиозната клетка. Но когато същите три петна са представени на пръчиците, активирането от тези три рецептора може да се комбинира и тогава тази сума ще бъде достатъчна, за да предизвика неврален отговор в ганглиозната клетка. Следователно свързването на няколко пръчици към една ганглийна клетка осигурява конвергенцията на невронната активност и поради тази конвергенция зрението на пръчките е по-чувствително от зрението на конуса.

Но това предимство в чувствителността има цена, а именно по-ниска зрителна острота в сравнение с коничното зрение (зрителна острота е способността да се разграничават детайли). Нека погледнем отново двете диаграми на фиг. 4.10, но сега си представете, че три съседни светлинни петна са доста ярки. Когато бъде представено на конусите, всяко петно ​​ще предизвика невронен отговор в съответния рецептор, което от своя страна ще доведе до нервни импулси в три различни ганглийни клетки; Три различни съобщения ще бъдат изпратени до мозъка и системата ще може да научи за съществуването на три различни обекта. Ако тези три съседни светлинни петна бъдат представени на пръчките, невронната активност от трите рецептора ще бъде комбинирана и предадена на една единствена ганглийна клетка; следователно само едно съобщение ще бъде изпратено до мозъка и системата няма да има начин да знае за съществуването на повече от един обект. Накратко, начинът, по който рецепторите се свързват с ганглийните клетки, обяснява разликите в чувствителността и остротата на зрението на пръчката и колбичката.

Друго следствие от тези разлики е, че хората откриват слаба светлина по-добре в периферията на пръчката, отколкото във фовеята.

Така че въпреки че зрителната острота е по-голяма във фовеята, отколкото в периферията, чувствителността е по-голяма в периферията. Фактът, че чувствителността в периферията е по-висока, може да се установи чрез измерване на абсолютния праг на обекта, когато се представя със светлинни проблясъци в тъмна стая. Прагът ще бъде по-нисък (което означава по-голяма чувствителност), ако субектът гледа леко настрани, така че светкавиците да се виждат в периферното зрение, отколкото ако той гледа светкавиците директно и светлината навлиза във фовеята. Вече видяхме едно от последствията от наличието на по-малко конуси в периферията (виж Фигура 4.9). Ефектите от разпределението на прътите могат да бъдат открити, когато гледаме звездите през нощта. Може би сте забелязали, че за да видите слаба звезда възможно най-ясно, трябва леко да промените посоката на гледане към единия ръб на звездата. Благодарение на това, максималния възможен брой пръчки се активират от светлината на звездата.

Светлинна адаптация. Досега подчертахме, че хората са чувствителни към промените в стимулацията. Другата страна на монетата е, че ако няма промяна в стимула, човекът се адаптира към него. Добър пример за адаптиране на осветлението може да се види при влизане в тъмно кино от слънчева улица. Отначало едва можете да различите нещо в слабата светлина, отразена от екрана. Въпреки това, след няколко минути можете да видите достатъчно добре, за да намерите място. След известно време можете да различите лица при слаба светлина. Когато излезеш отново на ярко осветената улица, в началото почти всичко изглежда болезнено ярко и в тази ярка светлина е невъзможно да се различи нещо. Всичко обаче се връща към нормалното за по-малко от минута, тъй като адаптирането към по-ярката светлина става по-бързо. На фиг. Фигура 4.12 показва как абсолютният праг намалява с времето на тъмно. Кривата се състои от два клона. Горният клон е свързан с работата на конусите, а долният клон - с пръчките. Пръчковата система отнема много повече време за адаптиране, но е чувствителна към много по-слаба светлина.