Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Оглавление.
Введение … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …………… … 3
Глава I ………………………………………………………………………………… 4
Глава II ………………………………………………………………………………… 5
2.1. Строение глаза …………………………………………………………… 5
2.2. Построение изображения в глазу ………………………………………… 7
2.3. Аккомодация глаза………………………………………………………… 8
2.4 Биофизические основы зрительной рецепции. Строение сетчатки. …… 9
2.5. Образование Рецепторных потенциалов…………………………………12
2.6 Светочувствительность и адаптация глаза. ………………………………13
2.7. Цветное зрение.…………………………………………………………… 16
Заключение …………………………………………………………………………… 19
Литература …………………………………………………………………………… 20
Введение
Зрительная система человека функционирует так естественно, что
трудно представить, что в основе зрительного акта лежат сложные
процессы.
Прежде всего, глаз — это оптический прибор, который формирует
изображение предметов внешнего мира на сетчатке глаза, где расположе-
ны зрительные рецепторы — палочки и колбочки. Для понимания прин-
ципов его работы необходимо знать некоторые элементы геометрической
оптики, которые рассматриваются в 2.1 этой работы.
Во второй главе рассматриваются так же строение глаза, особенности
формирования изображений на сетчатке, вопросы аккомодации, остроты
зрения, а также некоторые недостатки рефракции.
В 2.4 описано строение сетчатки, устройство зри-
тельных рецепторов, а также биофизические механизмы преобразования
светового раздражения в нервный импульс.
Окончательная обработка зрительного образа происходит в зритель-
ных центрах головного мозга. В разделе 2.7 можно найти информацию о цветном зрении
Глава I.
Биофизика зрения — исследование процессов восприятия света и цвета глазом с точки зрения физики и биологии, т.е. биофизики.
Зрение, в том числе цветное зрение — вид зрительного ощущения, которое возникает вследствие каскада процессов взаимодействия света с внешними долями мембран фоторецепторов сетчатки глаза. В сетчатке, где происходит первичное взаимодействие со светом через пространственные элементы (названные «нано-антеннами») входящие фотоны трансформируются в сигналы "трёх основных диапазонов цветов" RGB, по оппонентному принципу. Фотоны взаимодействуют о структурами клеток-фоторецепторов, в дальнейшем электрохимические сигналы трансформируются и обрабатываются в нейронных сетях сетчатки глаза.
В последние (примерно 20-25 лет) получены данные исследований с разных точек зрения: физической, биологической, биохимической, где имеется ряд достижений в области исследования зрения. В настоящее время уже не стоит вопрос о доказательствах общепринятых принципов трехкомпонентной (и многокомпонентной) теорий цветного зрения в целом. Эти теории включены в учебники и программы преподавания в учебных заведениях. Современные лаборатории в области зрительной системы занимаются вопросами работы нервных клеток глаза и мозга, участвующие в создании, проведения биосигнала предметной точки оптического изображения на рецепторном и нейронном уровнях до попадания в мозг. Т.е. ведётся работа по созданию атласов прохождения сигналов с целью возможности диагностирования, лечения заболеваний зрительной системы.
Однако, в данной работе этой темы мы коснемся вскользь, не углубляясь в механику прохождения сигналов от сетчатки до мозга. Следует начать, пожалуй, со строения глаза как оптической системы.
Глава II.
2.1. Строение глаза
Глазное яблоко имеет почти сферическую форму и окружено тремя
оболочками (рис. 1). Наружная непрозрачная белковая оболочка — скле-
ра имеет защитное значение и придает глазу форму. В передней части
глаза она переходит в прозрачную выпуклую роговицу, через которую
в глаз входят лучи света и которая имеет вид прозрачной сферической
чашечки диаметром около 12 мм и толщиной около 1 мм. По оптическим
свойствам роговица — наиболее сильно преломляющая часть глаза,
т. к. на границе воздух–роговица происходит наибольшее изменение
показателя преломления. Через заднюю стенку склеры в глаз
входит глазной нерв.
Рис. 1. Глаз человека:
1 — роговица; 2 — передняя камера; 3 — цилиарная мышца; 4 — стекловидное тело; 5 — сетчатка; 6 — сосудистая оболочка; 7 — склера; 8 — зрительный нерв; 9 — цилиарное тело; 10 — задняя камера; 11 — конъюнктива глазного яблока; 12 — радужная оболочка; 13 — хрусталик
Изнутри к склере прилегает сосудистая оболочка, которая состоит
из сети кровеносных сосудов, питающих глазное яблоко. Ее внутренняя
поверхность выстлана слоем пигментных клеток, препятствующих
рассеянию света в глазу. В передней части глаза сосудистая оболочка
переходит в радужную, в центре которой имеется круглое отверстие —
зрачок. От пигментации радужки, содержащей пигментные клетки, зави-
сит цвет глаз.
Зрачок играет роль глазной диафрагмы, он расширяется или сужается
в зависимости от количества света, падающего на глаз. Непосредственно
за зрачком располагается прозрачный хрусталик, имеющий форму двоя-
ковыпуклой линзы. Он состоит из нескольких слоев, отличающихся друг
от друга по радиусу кривизны и показателю преломления. Хрусталик эла-
стичен, он может менять свою кривизну с помощью специальной мышцы,
благодаря чему обеспечивается фокусировка глаза на предметы, удален-
ные от него на разные расстояния.
Между роговицей и хрусталиком расположена передняя камера глаза,
заполненная водянистой влагой — жидкостью, близкой по оптическим
свойствам к воде. Пространство позади хрусталика (задняя камера)
заполнено прозрачной желеобразной массой — стекловидным телом.
Самая внутренняя оболочка глаза — сетчатка, или ретина — состо-
ит из радиально расходящихся разветвлений зрительного нерва и свето-
чувствительных клеток. Она выполняет важную функцию глаза: преобра-
зовывает световой импульс в нервное возбуждение, производит первич-
ную обработку сигнала и направляет его в мозг.
Недалеко от точки, где начинаются разветвления зрительного нерва,
находится желтое пятно, состоящее из очень плотно упакованных кол-
бочек. В его центральной части имеется углубление, называемое цен-
тральной ямкой. Желтое пятно и в особенности центральная ямка явля-
ются наиболее чувствительными местами сетчатки (при дневном зрении),
в них достигается наибольшая острота зрения, и лучше всего различаются
цвета. Поэтому при рассмотрении предмета человек непроизвольно стара-
ется расположить глаз таким образом, чтобы изображение рассматривае-
мого объекта попадало в область желтого пятна. При этом детали предме-
та различаются наиболее отчетливо.
Линия, которая определяет направление наибольшей светочувстви-
тельности и проходит через центры хрусталика и желтого пятна, называ-
ется зрительной осью. Различают также главную оптическую ось, прохо-
дящую через геометрические центры роговицы, зрачка и хрусталика. Угол
между ними составляет примерно 5°.
Глазодвигательный аппарат включает наружные мышцы глаза — по
6 мышц на каждый глаз, благодаря согласованной работе которых глаз
постоянно совершает поисковые движения и при появлении в поле зрения 12
объекта совершает поворот таким образом, чтобы изображение этого объ-
екта попадало на центральную ямку.
Место вхождения зрительного нерва в глазное яблоко называется
слепым пятном, т. к. здесь нет ни палочек, ни колбочек.
Оба глаза человека работают как согласованная система, формируя
единый зрительный образ видимого предмета. Способность создавать
такой образ из изображений, формирующихся в двух глазах, называется
бинокулярным зрением.
2.2. Построение изображения в глазу.
Оптическую систему глаза образуют роговица, влага передней каме-
ры глаза, хрусталик и стекловидное тело, т. е. соответствующие им четы-
ре преломляющие поверхности. Основное преломление света происходит
на внешней поверхности роговицы, на границе с воздухом. Оптические
характеристики основных преломляющих глазных сред в покое аккомо-
дации приведены в таблице.
Оптические характеристики глазных сред
|
Структура глаза |
Показатель преломления |
Радиус кривизны передней поверхности, мм |
Радиус кривизны задней поверхности, мм |
Оптическая сила, дптр |
|
Роговица |
1,376 |
7,7 |
6,8 |
43 |
|
Хрусталик |
1,386 |
10 |
6 |
19 |
Из таблицы видно, что основное преломление света происходит
на роговице. Суммарная преломляющая сила оптического аппарата глаза
в покое аккомодации составляет примерно 60 дптр. При максимальном
напряжении аккомодации преломляющая сила глаза не превышает 70 дптр
(хрусталика — 33 дптр). Таким образом, глаз приближенно можно рассматривать как тонкую линзу с переменной оптической силой в 60–70 дптр. Поскольку рассматриваемый предмет располагается, как правило, за двойным фокусным
расстоянием, на сетчатке глаза получается действительное, уменьшенное
и перевернутое изображение предмета.
Рис. 2.1. Схематическое изображение глаза, наблюдающего дерево:
С — оптический центр хрусталика
2.3. Аккомодация глаза
Аккомодация — способность глаза четко видеть предметы, находя-
щиеся от него на различных расстояниях. Для того чтобы изображение
предмета было четким, должна выполняться формула тонкой линзы:
.
Видно, что при изменении расстояния d до предмета соответственно
изменяется либо расстояние до изображения f, либо фокусное расстояние
линзы F. Первый случай реализуется в фотоаппаратах, где F объектива
постоянно. В глазу расстояние f от центра хрусталика до сетчатки (т. е. до
изображения) является неизменным и составляет 17 мм. Поэтому наводка
глаза на резкость возможна только за счет изменения фокусного расстояния глаза F.
Если рассматриваемый предмет находится на достаточно большом
расстоянии (d → ∞), →0, и F = f, т. е. удаленные предметы проецируются непосредственно на сетчатку. При рассмотрении более близких предметов
плоскость их изображения перемещается за сетчатку, и изображение на сетчатке теряет резкость.
Удержание четкого изображения на сетчатке возможно только путем
увеличения оптической силы глаза. Она осуществляется благодаря сокращению специальных цилиарных мышц — хрусталик увеличивает свою кривизну (в основном за счет передней поверхности), и его оптическая сила может возрастать на 12–13 диоптрий. При расслаблении цилиарных мышц хрусталик наоборот принимает свою прежнюю более плоскую форму, и его оптическая сила уменьшается.
Итак, аккомодация — это приспособление глаза для получения на
сетчатке одинаково резкого изображения различно удаленных предметов,
осуществляется вследствие изменения оптической силы глаза.
2.4 Биофизические основы зрительной рецепции. Строение сетчатки.
Палочки (примерно 125 млн) расположены по всей поверхности сетчатки, при чем на периферии их концентрация выше, чем в центральной части. Палочки не различают цветов, но обладают очень высокой чувствительностью в условиях слабой освещенности (сумеречное зрение). Колбочки (около 6,5 млн) отвечают за цветное (дневное) зрение, они концентрируются в центральной части сетчатки, особенно много их в желтом пятне и вокруг него. Колбочки здесь тесно прижаты друг к другу,и каждая из них связана с отдельным волокном зрительного нерва, который передает в мозг только ее сигналы, что обеспечивает высокую разрешающую способность центральной ямки. На периферии же одно волокно зрительного нерва связано с целой группой фоторецепторов, что также служит для повышения чувствительности.
Строение сетчатки человека достаточно сложно (рис. 2.2). Обычно
в ней различают десять слоев, причем светочувствительные клетки находятся в самом внутреннем ее слое. Более того, палочки и колбочки ориентированы к свету своими внутренними сегментами, не содержащими зрительного пигмента, а поглощение света, приводящее к возникновению нервных импульсов, начинается в наружных сегментах рецепторов. Однако это не снижает чувствительности глаза к свету, т. к. внутренние структуры сетчатки прозрачны для видимого света. Слой светочувствительных клеток граничит с пигментным эпителием, который поглощает остатки света, избавляя сетчатку от засветки лишним рассеянным светом.
Рис. 2.2. Строение сетчатки
Рассмотрим подробнее строение фоторецепторов на примере палочки.
За поглощение квантов света отвечает зрительный пигмент палочек —
родопсин. Он сосредоточен в наружных (по отношению к глазному ябло-
ку) сегментах палочек и встроен в зрительные диски. Диски представляют
собой «сплюснутые» шарики, образованные бислоем липидов (рис. 2.3).
Число дисков в наружном сегменте палочек достигает 1000, а диаметр на-
ружного сегмента примерно равен 2 мкм. Следует отметить, что хотя
диаметр рецепторов и определяет остроту зрения, дальнейшее уменьше-
ние его размера не привело бы к ее увеличению, т. к. при этом усилилось
бы явление дифракции.
Наружный сегмент палочки соединен с остальной клеткой тонкой
соединительной ножкой. Родопсин — сложный белок, основу которого
составляет бесцветный белок опсин, с которым химически связана хро-
мофорная (светочувствительная) группа — так называемый ретиналь,
представляющий собой альдегид витамина А.
Ретиналь может иметь различные пространственные конфигурации,
т. е. изомеры, однако с белком опсином может связываться только один
изомер — так называемый 11-цис-изомер, т. е. 11-цис-ретиналь.
Следует отметить, что эта форма зрительного пигмента присуща
всем без исключения организмам от низших до высших.
2.5. Образование Рецепторных потенциалов
Единственной фотохимической реакцией, которая приводит к появ-
лению ощущения света в зрительном рецепторе, является фотоизомериза-
ция ретиналя. Поглотив световой квант, молекула 11-цис-ретиналя рас-
прямляется и превращается в другой изомер — транс-ретиналь.
Транс-ретиналь уже не помещается в центре связывания белка опсина, вследствие чего происходит разрыв родопсина на опсин и трансретиналь, протекающий через ряд промежуточных стадий. Разрыв связи между опсином и ретиналем приводит к обесцвечиванию («выцветанию» родопсина).
Сразу после освещения палочки короткой вспышкой света наблюда-
ется ранний (первичный) рецепторный потенциал (продолжающийся
около 1мс), амплитуда которого растет с увеличением интенсивности
вспышки, но не превышает 5 мВ. Затем через ~1 мс развивается поздний
(вторичный) рецепторный потенциал. В темноте он составляет от –25
до –40 мВ, т. е. под действием света происходит гиперполяризация.
Природа этих потенциалов совершенно различна. По современным пред-
ставлениям, ранний рецепторный потенциал связан с перемещением
молекул родопсина во время конформационных перестроек, вызванных
освещением. На молекуле этого белка имеются фиксированные заряды,
положение которых относительно бислоя липидов меняется после погло-
щения квантов света, что и является причиной раннего рецепторного
потенциала. В образовании позднего рецепторного потенциала решаю-
щую роль играют диффузия медиаторов в клетки и движение ионов через
клеточную мембрану [1].
Следует отметить, что в отличие от нервных клеток, у которых в со-
стоянии покоя мембрана наиболее проницаема для ионов К, для мембран
наружных сегментов палочек и колбочек в состоянии покоя коэффициент
проницаемости для Na превышает значения коэффициентов проницаемо-
сти для других ионов. После того, как родопсин под действием света
распадается на опсин и ретиналь, проницаемость цитоплазматической
мембраны для Na снижается, а для K увеличивается, в результате чего
развивается поздний рецепторный потенциал со знаком минус внутри
клетки. Таким образом, рецепторный потенциал палочек и колбочек
в отличие от других клеток связан не с деполяризацией, а с гиперполяри-
зацией мембраны в ответ на световое воздействие.
Информация о фотовыцветании родопсина в дисках передается ци-
топлазматической мембране при помощи медиаторов (молекул-посред-
ников). Следует отметить, что фоторецепторные клетки выделяют нейро-
медиатор в состоянии покоя (в темноте), тогда как другие нейроны —
в состоянии возбуждения [1]. Веществом, прямое воздействие которого
на мембрану приводит к изменению ионных токов является циклический
3'-5'гуанидин-монофосфат (цГМФ), который поддерживает открытыми
натриевые каналы. При освещении цГМФ связывается специальными
ферментами, в результате чего каналы закрываются, и возникает рецеп
торный потенциал.
2.6 Светочувствительность и адаптация глаза.
Как уже отмечалось, информация об интенсивности света кодируется
частотой нервных импульсов, поступающих в зрительные центры голов-
ного мозга. Однако, если интенсивность света остается постоянной,
то частота нервных импульсов постепенно уменьшается, что проявляется
как адаптация глаза к определенному световому воздействию. Поэтому,
если каким-либо способом зафиксировать глаз на освещенном предмете,
то благодаря явлению адаптации он через 1–2 с вообще перестанет видеть
предмет, т. к. произойдет полное «выцветание» родопсина на засвеченных
участках сетчатки. В реальности этого не происходит благодаря наличию
специальных мышц, периодически скачком сдвигающих глазное яблоко
на угол до 20°. Продолжительность скачка равна сотым долям секунды,
а интервал между ними, т. е. продолжительность фиксации глаза на пред-
мете, составляет обычно 0,2–0,5 с. В результате этих движений изображе-
ние предмета перемещается на другие светочувствительные клетки
сетчатки и информация продолжает поступать в головной мозг.
Световая чувствительность глаза обратно пропорциональна интен-
сивности светового раздражителя:
,
где Е — световая чувствительность.
Вообще к зрению применим известный психофизический закон
Вебера–Фехнера: «Зрительное ощущение E пропорционально логарифму
интенсивности I падающего в глаз света»:
,
где k — коэффициент пропорциональности; С — постоянная, зависящая от адаптации глаза.
Выясним некоторые следствия этого закона. Если человек осматривает на освещенном фоне интенсивностью I более светлое пятно интенсивностью I1, то минимальную обнаруживаемую человеком разность интенсивностей пятна и фона dI = I1 – I называют разностным порогом, а его отношение к интенсивности I фона, т. е. называют дифференциальным порогом. Вебер еще в XIX в. опытным путем установил, что дифференциальный порог постоянен и не зависит от яркости фона I, а разностный порог всегда пропорционален яркости фона: чем выше, яркость фона, тем выше и разностный порог и, следовательно, тем хуже способность глаза к различению градаций яркости.
Абсолютный порог чувствительности глаза человека соответствует
примерно 60–150 квантам сине-зеленого света. При этом из них только
5–15 квантов поглощаются непосредственно молекулами зрительного
пигмента, остальные рассеиваются или поглощаются другими структура-
ми сетчатки. Все кванты света, достигающие сетчатки при пороговой
интенсивности, поглощаются отдельными палочками, которые обладают
гораздо большей чувствительностью к свету, чем колбочки.
Зрительный пигмент родопсин, распадающийся под действием света
на опсин и ретиналь, может затем опять восстанавливаться. Обратный
процесс — восстановление родопсина — осуществляется под действием
специального фермента ретиналь-изомеразы, который переводит транс-
ретиналь в 11-цис-ретиналь, после чего происходит присоединение
последнего к опсину с образованием родопсина. Этот процесс может
осуществляться и на свету, и в темноте. При постоянном уровне освещен-
ности в сетчатке устанавливается динамическое равновесие между про-
цессами распада и восстановления родопсина. Если освещенность сетчат-25
ки снижается, то это равновесие сдвигается в сторону более высокой кон-
центрации родопсина и наоборот. С увеличением концентрации родопси-
на в дисках увеличивается и чувствительность глаза (темновая адапта-
ция). Поскольку чувствительность палочек к свету значительно выше,
чем колбочек, то в темноте слабые световые стимулы лучше различаются
не центральной ямкой, а окружающей ее частью сетчатки.
При повышении же освещенности скорость распада родопсина быст-
ро растет, а его концентрация и чувствительность глаза к свету быстро
уменьшаются (световая адаптация). Световая адаптация протекает на-
много быстрее темновой, т. к. при большой интенсивности освещения
распад родопсина в палочках идет очень интенсивно и его концентрация
резко снижается. В этих условиях палочки «слепнут», и в процессе зрения
участвуют почти исключительно колбочки. Таким образом, в зависимости
от освещенности зрение «переключается» с колбочковой системы на
палочковую. Дневное зрение характеризуется высокой остротой зрения
и хорошим восприятием цвета, т. к. колбочки способны различать цвета,
а палочки этой способностью практически не обладают.
Кроме перехода от колбочкового зрения к палочковому и наоборот и
изменения концентрации родопсина следует отметить еще один механизм
адаптации — изменение диаметра зрачка (от 2 до 8 мм, т. е. в 4 раза),
из-за чего освещенность сетчатки может измениться быстро (<0,3 с),
но не более, чем в 16 раз. Также следует отметить увеличение чувстви-
тельности мозговых центров зрения.
Таким образом, адаптация — это перестройка зрительной системы
для наилучшего приспособления к данному уровню яркости. Кроме
темновой и световой существуют другие виды адаптации.
Локальная адаптация соответствует случаю, когда при постоянном
среднем значении освещенность разных участков сетчатки неодинакова.
Участки сетчатки, на которые во время фиксации попадают темные фраг-
менты изображения, становятся чувствительнее соседних, воспринимав-
ших светлые детали.
Кроме этого, существует цветовая адаптация. Ее суть заключается
в том, что под влиянием предшествующих условий освещения цветовое
восприятие смещается. Например, если человек долго находится в комна-
те с насыщенным 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.
Способность к адаптации позволяет глазу в широких пределах
регулировать светочувствительность фоторецепторов при изменении
освещенности и воспринимать световые потоки в широком интервале
10-17–10-5 Вт.
2.7. Цветное зрение.
Чувствительность глаза к излучениям разных длин волн видимого
диапазона характеризуется кривой видности (рис. 2.4).
Рис 2.4. Кривая видности.
Здесь μ — относительная видность — безразмерная величина,
характеризующая чувствительность глаза к свету разных длин волн.
Суммарная кривая спектральной чувствительности для случая яркого
освещения, т. е. цветного зрения, показана на рисунке сплошной линией.
Она имеет максимум в желто-зеленой части спектра при λ = 555 нм,
условно принимаемый за единицу.
При сумеречном зрении, когда работает только палочковый аппарат,
максимум кривой видности смещается в сторону коротких волн с макси-
мумом около 500 нм. Поскольку колбочки уже «не работают», то в сумер-
ках изменяется и цветовосприятие, поэтому «ночью все кошки серы».
Так как палочки чувствительны в основном к сине-голубой области спек-
тра, красный цвет (λ = 630–760 мкм) при низких уровнях освещенности
будет выглядеть практически черным или темно-серым.
Пигмент колбочек содержит тот же самый 11-цис-ретиналь, как и ро-
допсин, но белковая часть пигментов отличается, поэтому пигмент колбо-
чек называется йодопсин. Причем в сетчатке имеется 3 типа колбочек, ко-
торым отвечают три вида йодопсина в них. Они отличаются друг от друга
строением белка-матрицы, в который встроена хромофорная группа
11-цис-ретиналь. Из-за различной величины энергии связи этой группы
с белком-матрицей спектр поглощения ретиналя сдвигается и мы имеем
три типа колбочек с максимумами поглощения на 440, 540 и 590 нм
(рис. 2.5), условно их называют красными, синими и зелеными. Монохро-
матический свет возбуждает один (иногда два) вида колбочек, а свет
сложного спектрального состава — все три типа колбочек, но в различной
степени, в зависимости от формы этого спектра, что и приводит в ко-
нечном итоге к возникновению цветового ощущения.
Рис 2.5. Максимумы поглощения для трех типов колбочек.
Отсутствие в сетчатке одного или двух видов колбочек ведет к поте-
ре глазом способности правильно различать цвета (дальтонизм).
Область, доступная зрительному восприятию глаза, не обрывается
резко на волнах, длиной 400 и 760 нм. В условиях темновой адаптации
глаз может видеть в очень слабой степени интенсивные инфракрасные
лучи с длинами волн до 950, а ультрафиолетовые — до 300 нм.
Границы видимой области, а так же сама форма кривой видности
человеческого глаза не случайны. Глаз сформировался в процессе
длительной эволюции, приспособившись к условиям освещения земных
предметов солнечным светом, а также к условиям сумеречного и ночного
освещения.
В природе постоянно встречаются объекты одинаковой яркости,
которые глаз, тем не менее, хорошо отличает друг от друга. Они отлича-
ются длиной волны отраженного от них света, и мы воспринимаем их
поверхность как разноцветную (например, зеленый лист и красная роза).
Зрение базируется на восприятии как контрастов светлого и темного,
так и цветовых контрастов. Именно за счет последнего мы различаем
объекты, между которыми нет яркостного контраста.
Цвет — одно из свойств объектов материального мира, восприни-
маемое как зрительное ощущение. Под восприятием света понимают
способность дифференцировать различные длины волн и их композиции.
Если свет, попадающий на сетчатку глаза, имеет примерно одинаковое
распределение интенсивностей по длинам волн, то он воспринимается как
белый или серый (в зависимости от яркости). Если же распределение
интенсивности света по спектру неоднородно, то мы воспринимаем его
как определенный цвет.
Цвет характеризуется такими свойствами, как цветовой тон (длина
волны), яркость и насыщенность, которые могут быть измерены соответ-
ствующими инструментами.
Наиболее важный атрибут цвета — цветовой тон — может быть
«чистым» (красный, желтый, зеленый) или «смешанным», тогда получа-
ются разные оттенки цвета.
Насыщенность — соотношение в составе цвета основного цветового
тона и равного ему по яркости бесцветного серого. Максимально насы-
щенный тон не содержит серого вообще, а при нулевой насыщенности
полностью отсутствует основной тон. Этот атрибут в человеческом соз-
нании связан с количеством (концентрацией) цветного пигмента, краски,
красителя.
Максимальное значение яркости превращает любой свет в белый,
а минимальное — в черный. Серые тона называются ахроматическими
(бесцветными). Считается, что они не имеют насыщенности и различают-
ся лишь по светлоте. Цвет ахроматических поверхностей, отражающих
максимум света, называется «белым».
Следует заметить, что любые три по-разному окрашенных пучка све-
та могут образовать любой цвет, если их смешать в разной пропорции:
C = rR + gG + bB,
где r — количество цвета R; g — количество цвета G; b — количество
цвета B (в некоторых случаях необходимо брать отрицательные коэффи-
циенты).
При этом если при смешении трех цветов один непрерывно изменя-
ется, а другие остаются постоянными, то и результирующий цвет будет
меняться непрерывно.
Таким образом, любой цвет может быть получен смешением трех
разных цветов. Цвета считаются основными, если ни один из них нельзя
получить смешением двух других. Вообще говоря, можно создать много
вариантов трех основных цветов. Но чаще всего в качестве основных цве-
тов берут зеленый, синий и красный.
Для каждого тона существует другой тон, дающий при смешении
с ним белый цвет. Любую пару таких тонов называют дополнительными
цветами.
В общем случае восприятие цвета предмета обусловлено следующи-
ми факторами: его окраской и свойствами его поверхности; оптическими
свойствами источников света (их яркостью и спектром) и среды, через
которую свет распространяется; свойствами зрительного анализатора
человека.
Заключение
В данной работе в краткой форме представлены основные понятия о зрении, человеческом глазе, механизмах восприятия визуальной информации. Можно убедиться, что зрение – это сложный и удивительный процесс, который зачастую воспринимается как должное.
Литература
1. Островский, М. А. Зрительная рецепция — проблемы на стыке наук /
М. А. Островский // Наука в СССР. 1981. № 1. С. 71–76.
2. Владимиров, Ю. А. Физико-химические основы фотобиологических процес-
сов / Ю. А. Владимиров, А. Я. Потапенко. М. : Дрофа, 2006. 285 с.
3. Сомов, Е. Е. Введение в клиническую офтальмологию / Е. Е. Сомов. СПб. :
изд. ПМИ, 1991. 199с.