Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 150

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 150)

Благодаря этой особенности глаза мы не замечаем ограниченности поля ясного зрения и оцениваем поле зрения глаза по вертикальному и горизонтальному направлениям примерно в 120 — 150', т.е. значительно болыпе, чем у очень хороших оптических инструментов. Светочувствительные элементы — палочки и колбочки — играют существенно различную роль в зрительном ощущении. Исследования с несомненностью показывают, что палочки гораздо более чувствительны к свету, и в темноте (сумерках) зрительное ощущение полу- гл. ххххх. химичвскив двйствия сввтА 617 чается за счет раздражения именно палочек.

Колбочки же, будучи менее чувствительными, обладают способностью к цветному зрению. Последнее требует пояснения. Цветное зрение — это способность различать излучения разного спектрального состава независимо оп~ их интенсивности. Ведь и на черно-белой фотографии объекты разной окраски обычно отличаются друг от друга. Однако при надлежащем соот:ношении интенсивностей излучения, различные по цвету, могут дать одинаковое почернение на негативе.

Соотношение интенсивностей, при котором излучения разного цвета дают одинаковые почернения, определяется спектральной чувствительностью слоя. При наличии цветного зрения (как и при цветной фотографии) существуют излучения, действия которых остаются различными при любых соотношениях интенсивности. Например, красный свет любой яркости отличается от зеленого, синего, белого и т.п. При слабом освещении, когда работают только палочки, способность цветоразличения теряется. Исследуя способность глаза различать излучения, удалось с болыпой достоверностью установить, что палочки работают наподобие фотоэлемента с вполне определенной кривой спектральной чувствительности с максимумом близ 510 нм.

Цветоразличение колбочковым аппаратом такое же, как у системы, состоящей из трех светочувствительных приемников с разными, но также вполне определенными кривыми спектральной чувствительности. В настоящее время трудно сказать, находятся ли все три типа приемников в каждой колбочке, или существуют колбочки трех разных типов, но сам факт наличия в колбочках сетчатки человека приемников трех типов несомненен.

Иногда встречаются люди (около 5% мужчин и очень мало женщин), зрение которых отличается от нормального отсутствием одного из приемников — — так называемые «дихроматы». Все излучения, которые для нормальных наблюдателей различаются только по возбуждению недостающего приемника, неразличимы для дихроматов. Гще реже встречаются среди людей «монохроматы», зрение которых и при ярком освешении подобно палочковому. Весьма разнообразно цветное зрение животных, в частности насекомых.

Наиболее точные количественные данные об особенностях зрения животных дают электрофизиологические исследования. Оказывается, что электрические импульсы в волокнах зрительного нерва идут не все время действия света на сетчатку, а только вслед за изменениями освещения. Если два излучения неразличимы для данного животного, то при замене одного из них другим импульсы в нервном волокне не возникают. Этот прием позволяет с хорошей точностью и достоверностью выяснить, сколько типов приемников имеется в сетчатке того или иного животного и каковы их кривые спектральной чувствительности. Для возбуждения светочувствительного рецептора свет должен поглотиться им, причем чем болыпе поглощение для какой-либо длины волны, тем болыпе, как правило, и чувствительность к ней.

Поэтому кривые спектральной чувствительности для светочувствительных веществ обычно имеют много общего ~а часто и просто совпадают) ДЕЙСТВИЯ СВЕТА с их спектральными кривыми поглощения. Это обстоятельство уже давно побудило искать светочувствительные пигменты сетчатки. Первым был обнаружен родопсин (зрительный пурпур) — светочувствительное вещество палочек. Родопсин — вещество розоватого цвета, разлагается (выцветает) под действием света и снова восстанавливается в темноте.

Его спектральная кривая поглощения очень хорошо соответствует спектральной чувствительности глаза при слабом освещении, когда работают только палочки. Особенно заметно это проявляется в явлении Пуркинье, которое заключается в следующем. Родопсин имеет максимум чувствительности в сине-зеленой части спектра и практически не чувствителен в оранжево-красной.

В соответствии с этим при слабом освещении оранжевые и красные предметы, кажущиеся очень яркими днем, при слабом освещении представляются очень темными по сравнению с голубыми и синими. Родопсин находят сейчас в сетчатке очень многих животных, и у всех у них по электрофизиологическим данным имеется приемник с соответствующей кривой спектральной чувствительности.

У других животных в палочках обнаружен другой пигмент — порфиропсин с несколько иной кривой поглощения и соответственно иной кривой спектральной чувствительности палочек. В колбочках животных удалось выделить свои светочувствительные пигменты. У некоторых животных (черепахи, дневные птицы) различная спектральная чувствительность приемников, необходимая для цветоразличения, достигается за счет своеобразных светофильтров. У таких животных перед колбочками расположены жировые капельки, имеющие разную окраску. Это напоминает прием, применяемый в цветной фотографии (особенно в полиграфических репродукционных процессах).

С цветного объекта делается три снимка через три разных светофильтра; они заменяют съемку на слоях с разной спектральной чувствительностью. Аналогичную роль играют и ~светофильтры», расположенные перед колбочками. Важной особенностью глаза является его способность работать в необычайно широком диапазоне освещенностей. Прямые лучи Солнца создают на поверхности Земли освещенности порядка 100000 лк, а в темноте глаз может отличить от темноты поверхность с освещенностью 10 в лк.

Работа в столь обширном диапазоне обеспечивается целым рядом различных механизмов. Почти мгновенно реагирует на резкое увеличение освещенности зрачок; диафрагмируя входное отверстие глаза, он уменьшает количество света, попадающего на сетчатку. При слабом освещении зрачок вновь расширяется. У некоторых животных, в особенности у насекомых, изменение чувствительности глаза к свету происходит за счет миграции в сетчатке темного пигмента, экранируюгцего репепторы. Кроме того, оказывается, что при слабом освещении в одном нервном волокне суммируются сигналы от многих рецепторов и число последних тем больше, чем слабее освещение, причем увеличение чувствительности достигается во вред разрешающей способности.

Этим, по-видимому, объясняется тот оощеизвестный факт, что при недостаточно ярком освещении глаз перестает гл. ххххх. химичвскив двйствия сввтА 619 различать мелкие детали. Затем, как уже говорилось, для работы при слабом освещении существует специальный палочковый аппарат. Кроме всех перечисленных средств глаз может еще изменять чувствительность рецепторов под действием света. Каждому известно по собственному опыту, что происходит при быстром переходе из светлого помещения в темное или наоборот.

В первом случае сначала глаз ничего не различает, пока «не привыкнет к темноте~, при выходе же из темного помещения на свет освещение в первый момент, пока гчаз «не привыкнет к свету», кажется слепящим. Эти явления называются адаптацией (т.е. приспособлением) глаза. Время, необходимое для адаптации к темноте, составляет 20 — 30 мин. Еще сравнительно недавно механизм адаптации связывали с процессом выцветания зрительного пурпура на свету и его регенерацией в темноте. Это обьяснение считалось важной составной частью так называемой фотохимической теории зрения, которая сводит причину возникновения зрительного ощущения к химическому разложению пурпура под действием света, Однако вопрос, по-видимому, значительно сложнее.

Оказывается, что чувствительность глаза к свету сильнее всего меняется, когда изменение количества зрительного пурпура еще очень невелико, и наоборот, когда концентрация пурпура резко падает, чувствительность изменяется незначительно. У некоторых животных, например, у кальмаров электрофизиологическими методами констатируется изменение чувствительности к свету на несколько порядков, хотя светочувствительный пигмент почти не выцветает. Вместе с тем, фотохимическая теория зрения получила новые подтверждения. У многих животных найдены различные светочувствительные пигменты сетчатки, причем между кривыми поглощения этих пигментов и спектральной чувствительностью приемников наблюдается хорошее соответствие.

Поэтому связь механизмов зрения с фоточувствительностью пигментов представляется более или менее достоверной. Все перечисленные механизмы позволяют глазу работать в широком диапазоне освещенностей. В состоянии полной адаптации глаз представляет собой крайне чувствительный инструмент, способный реагировать на очень малые потоки энергии, равные (2+3) 10 '7 Вт.

Характеристики

Список файлов книги