Человеческий глаз воспринимает цветов. Интересные факты о глазах человека

– это окна в мир и зеркало нашей души. Но насколько хорошо мы знаем наши глаза?

Знали ли вы, сколько весят наши глаза? Или сколько оттенков серого мы способны увидеть?

Знали ли вы, что карие глаза – это голубые глаза с коричневой прослойкой сверху?

Вот несколько интересных фактов о глазах, которые вас удивят.

Цвет глаз человека

1. Карие глаза на самом деле голубые под коричневым пигментом. Существует даже лазерная процедура, которая позволяет превратить карие глаза в голубые навсегда.

2. Зрачки глаз расширяются на 45 процентов, когда мы смотрим на того, кого любим .

3. Роговица глаз человека так похожа на роговицу акулы, что последнюю используют в качестве заменителя при операциях на глазах.

4. Вы не можете чихнуть с открытыми глазами .

5. Наши глаза могут различить около 500 оттенков серого .

6. Каждый глаз содержит 107 миллионов клеток , и все они чувствительны к свету.

7. Каждый 12-й представитель мужского пола – дальтоник.

8. Глаз человека видит только три цвета: красный, синий и зеленый . Остальные цвета являются сочетанием этих цветов.

9. Диаметр наших глаз составляет около 2,5 см, и они весят около 8-ми грамм .

Строение глаз человека

10. Из всех мышц нашего тела, мышцы, контролирующие наши глаза – самые активные.

11. Ваши глаза всегда останутся такого же размера, что и при рождении , а уши и нос не перестают расти.

12. Только 1/6 часть глазного яблока видна.

13. В среднем за всю жизнь мы видим около 24 миллионов разных изображений .

14. Ваши отпечатки пальцев имеют 40 уникальных характеристик, в то время как радужная оболочка глаза – 256. Именно по этой причине сканирование сетчатки используется в целях безопасности.

15. Люди говорят "не успеешь глазом моргнуть", так как это самая быстрая мышца в теле. Моргание длится около 100 – 150 миллисекунд, и вы можете моргнуть 5 раз в секунду .

16. Глаза обрабатывают около 36 000 частиц информации каждый час.

17. Наши глаза фокусируются примерно на 50 вещах в секунду .

18. Наши глаза моргают в среднем 17 раз в минуту, 14 280 раз в день и 5,2 миллиона раз в год.

19. Идеальная продолжительность зрительного контакта с человеком, которого вы впервые встретили, составляет 4 секунды. Это нужно, чтобы определить какой у него цвет глаз.

Мозг и глаза

20. Мы видим мозгом, а не глазами . Во многих случаях размытое или плохое зрение вызвано не глазами, а проблемами со зрительной корой мозга.

21. Изображения, которые отправляются в наш мозг, на самом деле перевернуты.

22. Глаза используют около 65 процентов ресурсов мозга . Это больше чем любая другая часть тела.

23. Глаза начали развиваться около 550 миллионов лет назад. Самым простым глазом были частицы белков фоторецепторов у одноклеточных животных.

24. Каждая ресница живет около 5 месяцев .

26. У глаз осьминога нет слепого пятна, они развились отдельно от других позвоночных.

27. Около 10 000 лет назад у всех людей были карие глаза , пока у человека, жившего в области Черного моря, не появилась генетическая мутация, которая привела к появлению голубых глаз.

28. Извивающиеся частички, появляющиеся в ваших глазах, называются "плавающие помутнения ". Это тени, отбрасываемые на сетчатку крошечными нитями белка внутри глаза.

29. Если вы зальете холодную воду в ухо человеку, глаза переместятся в направлении противоположного уха. Если вы зальете теплую воду в ухо, глаза переместятся к тому же уху. Этот тест, называемый "калорическая проба", используется для определения повреждения мозга.

Признаки болезни глаза

30. Если на фотографии со вспышкой у вас только один глаз красный , есть вероятность наличия у вас опухоли глаз (в случае если оба глаза смотрят в одном направлении в камеру). К счастью уровень излечения составляет 95 процентов.

31. Шизофрению можно определить с точностью до 98,3 процентов с помощью обычного теста на движение глаз.

32. Люди и собаки – единственные, кто ищут зрительные подсказки в глазах других, а собаки делают это только, общаясь с людьми.

33. Примерно у 2 процентов женщин есть редкая генетическая мутация , благодаря которой у них наблюдается дополнительная колбочка сетчатки. Это позволяет им видеть 100 миллионов цветов.

34. Джонни Депп слеп на левый глаз и близорук на правый.

35. Зафиксирован случай сиамских близнецов из Канады, у которых общий таламус. Благодаря этому они могли слышать мысли друг друга и видеть глазами друг друга .

Факты о глазах и зрении

36. Глаз человека может делать плавные (не прерывистые) движения, только если следит за движущимся объектом.

37. История циклопов появилась благодаря народам средиземноморских островов, которые обнаружили останки вымерших карликовых слонов. Черепа слонов была в два раза больше черепа человека, а центральная носовая полость часто ошибочно принималась за глазницу.

38. Космонавты не могут плакать в космосе из-за гравитации. Слезы собираются в маленькие шарики и начинают пощипывать глаза.

39. Пираты использовали повязку на глаза , чтобы быстро адаптировать зрение к среде над палубой и под ней. Таким образом, один глаз у них привыкал и к яркому свету, а другой к тусклому.

40. Вспышки света, которые вы видите в глазах, когда потираете их, называются "фосфен".

41. Существуют цвета, которые слишком сложные для человеческого глаза, и их называют "невозможные цвета ".

42. Если вы поместите две половинки мячиков от пинг-понга на глаза и будете смотреть на красный свет, слушая радио, настроенное на помехи, то у вас появятся яркие и сложные галлюцинации . Этот метод называется процедура Ганцфелда .

43. Мы видим определенные цвета, так как это единственный спектр света, которые проходит сквозь воду – область, где появились наши глаза. Не существовало никаких эволюционных причин на земле, чтобы видеть более широкий спектр.

44. Астронавты миссии Аполлона рассказывали о том, что видели вспышки и полосы света, когда закрывали глаза. Позже выяснилось, что это было вызвано космической радиацией, облучавшей их сетчатку за пределами магнитосферы Земли.

45. Иногда люди, страдающие афакией – отсутствием хрусталика, сообщают о том, что видят ультрафиолетовый спектр света .

46. У пчел в глазах есть волоски. Они помогают определять направление ветра и скорость полета.

47. Около 65-85 процентов белых кошек с голубыми глазами – глухие.

48. У одного из пожарных Чернобыльской катастрофы глаза из карих стали голубыми из-за сильной полученной радиации. Он погиб через две недели от отравления радиацией.

49. Чтобы следить за ночными хищниками, многие виды животных (утки, дельфины, игуаны) спят с одним открытым глазом . Одна половина полушария их мозга спит, в то время как другая бодрствует.

50. Практически у 100 процентов людей старше 60-ти лет диагностируют герпес глаз при вскрытии.

Человек обладает способностью видеть окружающий мир во всем многообразии цветов и оттенков. Он может любоваться закатом, изумрудной зеленью, бездонным синим небом и другими красотами природы. О восприятии цвета и его воздействии на психику и физическое состояние человека пойдет речь в этой статье.

Что такое цвет

Цветом называют субъективное восприятие мозгом человека видимого света, отличий в его спектральной структуре, ощущаемых глазом. У людей способность различать цвета развита лучше, чем у остальных млекопитающих.

Свет воздействует на фоточувствительные рецепторы глазной сетчатки, а те потом вырабатывают сигнал, передаваемый в мозг. Получается, что восприятие цвета формируется сложным образом в цепочке: глаз (нейронные сети сетчатки и экстерорецепторы) - зрительные образы головного мозга.

Таким образом, цвет - это интерпретация окружающего мира в сознании человека, возникающая в результате обработки сигналов, поступающих от светочувствительных клеток глаза - колбочек и палочек. При этом первые отвечают за восприятие цвета, а вторые - за остроту сумеречного зрения.

"Цветовые расстройства"

Глаз реагирует на три первичных тона: синий, зеленый и красный. А мозг воспринимает цвета как комбинацию этих трех основных красок. Если сетчатка теряет способность различать какой-либо цвет, то и человек утрачивает ее. Например, бывают люди, которые не в состоянии отличить от красного. У 7% мужчин и 0,5% женщин встречаются такие особенности. Крайне редко люди вообще не видят красок вокруг, это значит, что рецепторные клетки в их сетчатке не функционируют. Некоторые страдают слабым сумеречным зрением - это значит, что у них слабочувствительные палочки. Такие проблемы возникают по разным причинам: вследствие дефицита витамина А или наследственных факторов. Однако человек может приспособиться к "цветовым расстройствам", поэтому без специального обследования их почти невозможно обнаружить. Люди с нормальным зрением в состоянии различить до тысячи оттенков. Восприятие цвета человеком меняется в зависимости от условий окружающего мира. Один и тот же тон выглядит по-разному при свете свечей или при солнечном освещении. Но человеческое зрение быстро адаптируется к этим изменениям и идентифицирует знакомый цвет.

Восприятие формы

Познавая природу, человек все время открывал для себя новые принципы устройства мира - симметрию, ритм, контраст, пропорции. Этими впечатлениями он руководствовался, преобразуя окружающую среду, создавая свой собственный уникальный мир. В дальнейшем объекты действительности породили в сознании человека стабильные образы, сопровождаемые четкими эмоциями. Восприятие формы, величины, цвета связаны у индивида с символическими ассоциативными значениями геометрических фигур и линий. Например, при отсутствии членений, вертикаль воспринимается человеком как нечто бесконечное, несоизмеримое, устремленное ввысь, легкое. Утолщение в нижней части или горизонтальное основание делает ее в глазах индивида более устойчивой. А вот диагональ символизирует движение и динамику. Получается, что композиция, основывающаяся на четких вертикалях и горизонталях, тяготеет к торжественности, статичности, устойчивости, а изображение, базирующееся на диагоналях - к изменчивости, нестабильности и движению.

Двоякое воздействие

Общепризнанным является факт, что восприятие цвета сопровождается сильнейшим эмоциональным воздействием. Эта проблема подробно изучалась живописцами. В. В. Кандинский отмечал, что цвет двояко влияет на человека. Сначала индивид испытывает физическое воздействие, когда глаз либо очарован цветом, либо раздражен им. Это впечатление мимолетно, если речь идет о привычных предметах. Однако в необычном контексте (картине художника, например) цвет может вызвать сильнейшее эмоциональное переживание. В этом случае можно говорить о втором виде влияния цвета на индивида.

Физическое воздействие цвета

Многочисленные эксперименты психологов и физиологов подтверждают способность цвета влиять на физическое состояние человека. Доктор Подольский описывал зрительное восприятие цвета человеком следующим образом.

• Голубой цвет - обладает антисептическим эффектом. На него полезно смотреть при нагноениях и воспалениях. Чувствительному индивиду помогает лучше, чем зеленый. Но «передозировка» этого цвета вызывает некоторую угнетенность и усталость.
• Зеленый цвет - гипнотический и болеутоляющий. Он положительно воздействует на нервную систему, снимает раздражительность, усталость и бессонницу, а также поднимает тонус и крови.
• Желтый цвет - стимулирует мозг, поэтому помогает при умственной недостаточности.
• Оранжевый цвет - оказывает возбуждающее действие и ускоряет пульс, не поднимая при этом кровяное давление. Он улучшает жизненный тонус, но со временем может утомить.
• Фиолетовый цвет - воздействует на легкие, сердце и увеличивает выносливость тканей организма.
• Красный цвет - оказывает согревающее действие. Он стимулирует деятельность мозга, устраняет меланхолию, но в больших дозах раздражает.

Виды цвета

По-разному можно классифицировать влияние цвета на восприятие. Существует теория, согласно которой, все тона можно разделить на стимулирующие (теплые), дезинтегрирующие (холодные), пастельные, статичные, глухие, теплые темные и холодные темные.

Стимулирующие (теплые) цвета способствуют возбуждению и действуют как раздражители:

• красный - жизнеутверждающий, волевой;
• оранжевый - уютный, теплый;
• желтый - лучезарный, контактирующий.

Дезинтегрирующие (холодные) тона приглушают возбуждение:

• фиолетовый - тяжелый, углубленный;
• синий - подчеркивающий дистанцию;
• светло-синий - направляющий, уводящий в пространство;
• сине-зеленый - изменчивый, подчеркивающий движение.

Приглушают воздействие чистых цветов:

• розовый - таинственный и нежный;
• лиловый - изолированный и замкнутый;
• пастельно-зеленый - мягкий, ласковый;
• серо-голубой - сдержанный.

Статичные цвета могут уравновесить и отвлечь от возбуждающих красок:

• чисто-зеленый - освежающий, требовательный;
• оливковый - смягчающий, успокаивающий;
• желто-зеленый - раскрепощающий, обновляющий;
• пурпурный - претенциозный, изысканный.

Глухие тона способствуют концентрации (черный); не вызывают возбуждения (серый); гасят раздражение (белый).

Теплые темные цвета (коричневые) вызывают вялость, инертность:

• охра - смягчает рост возбуждения;
• землисто-коричневый - стабилизирует;
• темно-коричневый - снижает возбудимость.

Темные холодные тона подавляют и изолируют раздражение.

Цвет и личность

Восприятие цвета во многом зависит и от личностных характеристик человека. Этот факт доказал в своих работах об индивидуальном восприятии цветовых композиций немецкий психолог М. Люшер. Согласно его теории, пребывающий в различном эмоциональном и умственном состоянии индивид может по-разному отреагировать на один и тот же цвет. При этом особенности восприятия цвета зависят от степени развития личности. Но даже при слабой душевной восприимчивости краски окружающей действительности воспринимается неоднозначно. Теплые и светлые тона притягивают глаз больше, чем темные. И в то же время ясные, но ядовитые цвета вызывают беспокойство, и зрение человека невольно ищет холодный зеленый или синий оттенок, чтобы отдохнуть.

Цвет в рекламе

В рекламном обращении выбор цвета не может зависеть только от вкуса дизайнера. Ведь яркие тона могут как привлечь внимание потенциального клиента, так и затруднить получение необходимой информации. Поэтому восприятие формы и цвета индивида должно обязательно учитываться при создании рекламы. Решения могут быть самыми неожиданными: например, на пестром фоне ярких картинок непроизвольное внимание человека скорее привлечет строгое черно-белое объявление, а не красочная надпись.

Дети и цвета

Восприятие цвета детьми складывается постепенно. Сначала они различают только теплые тона: красный, оранжевый и желтый. Затем развитие психических реакций приводит к тому, что ребенок начинает воспринимать голубой, фиолетовый, синий и зеленый цвета. И только с возрастом малышу становится доступно все многообразие цветовых тонов и оттенков. В три года ребятишки, как правило, называют два-три цвета, а узнают около пяти. Причем некоторые дети с трудом различают основные тона даже в четырехлетнем возрасте. Они слабо дифференцируют цвета, с трудом запоминают их названия, заменяют промежуточные оттенки спектра основными и так далее. Для того чтобы ребенок научился адекватно воспринимать окружающий мир, нужно учить его правильно различать цвета.

Развитие восприятия цвета

С самого раннего возраста нужно учить цветовосприятию. Малыш от природы очень любознателен и нуждается в разнообразной информации, но вводить ее нужно постепенно, чтобы не раздражать чувствительную психику ребенка. В раннем возрасте дети обычно связывают цвет с образом какого-нибудь предмета. Например, зеленый - елочка, желтый - цыпленок, синий - небо и так далее. Воспитателю нужно воспользоваться этим моментом и развивать цветовосприятие, используя естественные формы.

Цвет, в отличие от размера и формы, можно только увидеть. Поэтому при определении тона большая роль отводится сопоставлению путем наложения. Если два цвета поместить рядом, каждый ребенок поймет, одинаковые они или разные. При этом ему еще не нужно знать название окраски, достаточно уметь выполнять задания типа «Посади каждую бабочку на цветок такого же цвета». После того как ребенок научится зрительно различать и сопоставлять цвета, имеет смысл приступать к выбору по образцу, то есть к действительному развитию цветовосприятия. Для этого можно использовать книгу Г. С. Швайко под названием «Игры и игровые упражнения для развития речи». Знакомство с красками окружающего мира помогает ребятишкам тоньше и полнее чувствовать действительность, развивает мышление, наблюдательность, обогащает речь.

Визуальный цвет

Интереснейший эксперимент над собой поставил один житель Британии - Нил Харбиссон. Он с детства не умел различать цвета. Врачи нашли у него редчайший дефект зрения - ахроматопсию. Парень видел окружающую действительность словно в черно-белом кино и считал себя социально отрезанным человеком. Однажды Нил согласился на эксперимент и позволил вживить себе в голову специальный кибернетический инструмент, который позволяет ему видеть мир во всем его красочном многообразии. Оказывается, восприятие глазом цвета вовсе не обязательно. В затылок Нила имплантировали чип и антенну с датчиком, которые улавливают вибрацию и преобразуют ее в звук. При этом каждой ноте соответствует определенный цвет: фа - красный, ля - зеленый, до - синий и так далее. Теперь для Харбиссона визит в супермаркет сродни посещению ночного клуба, а картинная галерея напоминает ему поход в филармонию. Технология подарила Нилу доселе невиданное в природе ощущение: визуальный звук. Мужчина ставит интересные эксперименты со своим новым чувством, например, подходит вплотную к разным людям, изучает их лица и сочиняет музыку портретов.

Заключение

О восприятии цвета можно говорить бесконечно. Эксперимент с Нилом Харбиссоном, например, говорит о том, что психика человека очень пластична и может приспособиться к самым необычным условиям. Кроме того, очевидно, что в людях заложено стремление к прекрасному, выражающееся во внутренней потребности видеть мир цветным, а не монохромным. Зрение - уникальный и хрупкий инструмент, изучение которого займет еще немало времени. Узнать о нем как можно больше будет полезно каждому.

Поэтому, наверное, пора позаботиться о здоровье глаз. И коль сократить зрительные нагрузки мы не в силах, стоит хотя бы почаще разгружать глаза, давая им отдых и выполняя несложные зрительные ! А пока – факты.

1. У карих глаз под слоем темного пигмента голубая основа. Существует даже некая лазерная процедура, позволяющая навсегда превратить любые темные глаза в небесно-голубые.

2. При взгляде на любимого человека, зрачки наши расширяются на 45%.

3. Роговая оболочка человеческих глаз имеет много сходства с роговой оболочкой глаз акулы, поэтому при операциях трансплантации ее часто используют как заменитель человеческому трансплантату.

4. Чихать с открытыми глазами не получается ни у кого.

5. Человек может различать до 500 оттенков серого.

6. В нашем глазу содержится 107 млн. светочувствительных клеток.

7. Среди мужчин каждый 12-й - дальтоник.

8. Человек способен воспринимать лишь три части спектра: синий, зеленый, красный. Видимое нами многообразие оттенков - это всего лишь производные названных цветов.

9. Диаметр человеческого глаза составляет примерно 2,5см, а весит он до 8 грамм.

10. Самыми активными мышцами в человеческом теле являются те, что обеспечивают контроль глаз.

11. Глаза навсегда остаются такого же размера, как и при рождении, а уши и нос растут всю жизнь.

12. , как айсберг, нам видна только его 1/6 часть.

13. За всю жизнь человек видит примерно 24 млн. разных изображений.

При помощи теста с движением глаз можно определять шизофрению, причем точность определения составляет до 98,3%.

14. У человеческих отпечатков пальцев можно обнаружить 40 уникальных характеристик, а у радужной оболочки глаза - 256. Поэтому, в последнее время сканирование в целях безопасности получает все большее распространение.

15. Крылатое выражение «глазом не успеешь моргнуть», является очень верным, ведь глаз - самая быстрая мышца нашего тела. Моргание длится от 100 до 150 миллисекунд, значит, в секунду мы можем моргнуть до 5 раз.

16. Ежечасно глаза передают мозгу огромное количество информации. Пропускная способность данного канала может быть сопоставима с каналами интернет-провайдеров в крупном городе.

17. Наши глаза способны примерно на 50 объектах ежесекундно.

18. Изображения, которые принимает наш мозг, поступают туда перевернутыми.

19. Загружаемый глазами мозг, работает больше остальных частей нашего тела.

20. Человеческая живет примерно 5 месяцев.

21. Племена Майя воспринимали , как нечто привлекательное, и пытались развить его у детей.

22. Около 10 тыс. лет назад все люди имели карие глаза, пока человека, живший у Черного моря, не получил генетическую мутацию, которая повлекла появление голубых глаз.

23. Когда на фото со вспышкой красным у вас получается только один глаз, есть вероятность, что оставшийся нормальным глаз поражен опухолью. К счастью, степень излечения опухолей глаз при своевременном обнаружении составляет около 95%.

24. При помощи теста с движением глаз можно определять шизофрению, причем точность определения составляет до 98,3%.

25. Единственные, кто способен находить подсказки в глазах у других, - это собаки и люди, правда, собаки делают это лишь при общении с людьми.

26. У 2% женщин существует редкая генетическая мутация - дополнительная , что позволяет видеть около 100 млн. цветов.

27. Знаменитый Джонни Депп на левый глаз слеп, а на правый близорук.

28. У пары сиамских близнецов из Канады наблюдался общий таламус. Это позволяло им слушать мысли друг друга, а также видеть глазами второго близнеца.

29. способен вести непрерывную линию, лишь когда следит за объектом в движении.

30. Истории про циклопов появились благодаря народам средиземноморья, обнаруживших останки давно вымерших карликовых слонов. Черепа слонов были больше черепа людей в два раза, а за часто ошибочно принималась центральная носовая полость.

31. Космонавты не плачут в космосе только из-за гравитации. Слезы, собравшись в маленькие шарики, пощипывают глаза.

32. Пираты, как правило, вовсе не были одноглазыми. Повязка на глазу – не что иное, как способ адаптации зрения к пространству над палубой, а также под ней. Один глаз привыкал у них к яркому свету, другой - к полутьме.

33. Человеческий глаз способен различать не весь цветовой спектр, существуют и слишком «сложные» цвета для человеческого глаза, они получили название «невозможных цветов».

34. Мы способны видеть только определенные цвета, из-за того, что это единственный световой спектр, проходящий сквозь воду, ведь именно там и появились наши предки. Эволюционных причин, чтобы распознавать более широкий спектр, на земле не существовало.

35. Развитие глаз началось на земле около 550 млн. лет назад. Самым примитивным глазом стали частицы белков фоторецепторов одноклеточных животных.

36. Люди, страдающие

Обычного человека различает около 150 основных цветов , профессионала - до 10-15 тысяч цветов , при определенных условиях глаз человека отличает действительно несколько миллионов цветовых валентностей, так составляют таблицы для американских астронавтов. Цифры могут меняться с учетом тренировки, состояния человека, условий освещенности и других факторов.
Если верить источнику - «Биология в вопросах и ответах» - Цветовое пространство» нормального человека содержит примерно 7 млн. различных валентностей, включая небольшую категорию ахроматических и весьма обширный класс хроматических. Хроматические валентности поверхностной окраски объекта характеризуются тремя феноменологическими качествами: тоном, насыщенностью и светлотой. В случае светящихся цветовых стимулов «светлота» заменяется «яркостью». В идеале цветовые тона - это «чистые» цвета. Тон может быть смешан с ахроматической валентностью, что дает различные оттенки цвета. Насыщенность оттенка - это мера относительного содержания в нем хроматических и ахроматических компонентов, а светлота определяется положением ахроматического компонента на шкале серого.

Исследования показали, что на видимом участке спектра глаз человека способен различать при благоприятных условиях около 100 оттенков по цветовому фону. По всему спектру, дополненному чистыми пурпурными цветами, в условиях достаточной для цветоразличения яркости, число различаемых оттенков по цветовому тону достигает 150.

Эмпирически установлено, что глаз воспринимает не только семь основных цветов, но и огромное множество промежуточных оттенков цвета и цветов, полученных от смешения света разных длин волн. Всего насчитывается до 15000 цветовых тонов и оттенков.

Наблюдатель с нормальным цветовым зрением при сопоставлении различно окрашенных предметов или разных источников света может различать большое количество цветов. Натренированный наблюдатель различает по цветовым тонам около 150 цветов, по насыщенности около 25, по светлоте от 64 при высокой освещенности до 20 при пониженной.

По-видимому, разночтение справочных данных связано с тем, что восприятие цвета может частично меняться в зависимости от психофизиологического состояния наблюдателя, степени его тренированности, условий освещения и т. п.

Информация

Видимое излучение - электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 до 740 нм. Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом , или просто светом . Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте в работе «Теория Цветов», однако ещё до них Роджер Бэкон наблюдал оптический спектр в стакане с водой.

Глаз - сенсорный орган человека и животных, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. У человека через глаз поступает около 90 % информации из окружающего мира. Даже простейшие беспозвоночные животные обладают способностью к фототропизму благодаря своему, пусть крайне несовершенному, зрению.

August 17th, 2015 , 09:25 am

Предлагаем вам узнать об удивительных свойствах нашего зрения - от способности видеть далекие галактики до возможности улавливать невидимые, казалось бы, световые волны.

Окиньте взглядом комнату, в которой находитесь – что вы видите? Стены, окна, разноцветные предметы – все это кажется таким привычным и само собой разумеющимся. Легко забыть о том, что мы видим окружающий нас мир лишь благодаря фотонам - световым частицам, отражающимся от объектов и попадающим на сетчатку глаза.

В сетчатке каждого из наших глаз расположено примерно 126 млн светочувствительных клеток. Мозг расшифровывает получаемую от этих клеток информацию о направлении и энергии попадающих на них фотонов и превращает ее в разнообразие форм, цветов и интенсивности освещения окружающих предметов.

У человеческого зрения есть свои пределы. Так, мы не способны ни увидеть радиоволны, излучаемые электронными устройствами, ни разглядеть невооруженным глазом мельчайшие бактерии.

Благодаря прогрессу в области физики и биологии можно определить границы естественного зрения. "У любых видимых нами объектов есть определенный "порог", ниже которого мы перестаем их различать", - говорит Майкл Лэнди, профессор психологии и нейробиологии в Нью-Йоркском университете.

Сперва рассмотрим этот порог с точки зрения нашей способности различать цвета - пожалуй, самой первой способности, которая приходит на ум применительно к зрению.

Наша способность отличать, например, фиолетовый цвет от пурпурного связана с длиной волны фотонов, попадающих на сетчатку глаза. В сетчатке имеются два типа светочувствительных клеток - палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цветовосприятие (так называемое дневное зрение), а палочки позволяют нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении - например, ночью (ночное зрение).

В человеческом глазе есть три вида колбочек и соответствующее им число типов опсинов, каждый из которых отличается особой чувствительностью к фотонам с определенным диапазоном длин световых волн.

Колбочки S-типа чувствительны к фиолетово-синей, коротковолновой части видимого спектра; колбочки M-типа отвечают за зелено-желтую (средневолновую), а колбочки L-типа - за желто-красную (длинноволновую).

Все эти волны, а также их комбинации, позволяют нам видеть полный диапазон цветов радуги. "Все источники видимого человеком света, за исключением ряда искусственных (таких, как преломляющая призма или лазер), излучают смесь волн различной длины", - говорит Лэнди.

Из всех существующих в природе фотонов наши колбочки способны фиксировать лишь те, которые характеризуются длиной волн в весьма узком диапазоне (как правило, от 380 до 720 нанометров) – это и называется спектром видимого излучения. Ниже этого диапазона находятся инфракрасный и радиоспектры – длина волн низкоэнергетических фотонов последнего варьируется от миллиметров до нескольких километров.

По другую сторону видимого диапазона волн расположен ультрафиолетовый спектр, за которым следует рентгеновский, а затем - спектр гамма-излучения с фотонами, длина волн которых не превышает триллионные доли метра.

Хотя зрение большинства из нас ограничено видимым спектром, люди с афакией - отсутствием в глазу хрусталика (в результате хирургической операции при катаракте или, реже, вследствие врожденного дефекта) - способны видеть ультрафиолетовые волны.

В здоровом глазе хрусталик блокирует волны ультрафиолетового диапазона, но при его отсутствии человек способен воспринимать волны длиной примерно до 300 нанометров как бело-голубой цвет.

В исследовании 2014 г. отмечается, что в каком-то смысле мы все можем видеть и инфракрасные фотоны. Если два таких фотона практически одновременно попадут на одну и ту же клетку сетчатки, их энергия может суммироваться, превратив невидимые волны длиной, скажем, в 1000 нанометров в видимую волну длиной в 500 нанометров (большинство из нас воспринимает волны этой длины как холодный зеленый цвет).

Сколько цветов мы видим?

В глазе здорового человека три типа колбочек, каждый из которых способен различать около 100 различных цветовых оттенков. По этой причине большинство исследователей оценивает количество различаемых нами цветов примерно в миллион. Однако восприятие цвета очень субъективно и индивидуально.

Джемесон знает, о чем говорит. Она изучает зрение тетрахроматов – людей, обладающих поистине сверхчеловеческими способностями к различению цветов. Тетрахроматия встречается редко, в большинстве случаев у женщин. В результате генетической мутации у них имеется дополнительный, четвертый вид колбочек, что позволяет им, по грубым подсчетам, видеть до 100 млн цветов. (У людей, страдающих цветовой слепотой, или дихроматов, всего два типа колбочек - они различают не более 10 000 цветов.)

Сколько нам нужно фотонов, чтобы увидеть источник света?

Как правило, колбочкам для оптимального функционирования требуется гораздо больше света, чем палочкам. По этой причине при низком освещении наша способность различать цвета падает, а за работу принимаются палочки, обеспечивающие черно-белое зрение.

В идеальных лабораторных условиях на тех участках сетчатки, где палочки по большей части отсутствуют, колбочки могут активироваться при попадании на них всего нескольких фотонов. Однако палочки справляются с задачей регистрации даже самого тусклого света еще лучше.

Как показывают эксперименты, впервые проведенные в 1940-х гг., одного кванта света достаточно для того, чтобы наш глаз его увидел. "Человек способен увидеть один-единственный фотон, - говорит Брайан Уонделл, профессор психологии и электротехники в Стэнфордском университете. – В большей чувствительности сетчатки просто нет смысла".

В 1941 г. исследователи из Колумбийского университета провели эксперимент – испытуемых заводили в темную комнату и давали их глазам определенное время на адаптацию. Для достижения полной чувствительности палочкам требуется несколько минут; именно поэтому, когда мы выключаем в помещении свет, то на какое-то время теряем способность что-либо видеть.

Затем в лицо испытуемым направляли мигающий сине-зеленый свет. С вероятностью выше обычной случайности участники эксперимента регистрировали вспышку света при попадании на сетчатку всего 54 фотонов.

Не все фотоны, достигающие сетчатки, регистрируются светочувствительными клетками. Учитывая это обстоятельство, ученые пришли к выводу, что всего пяти фотонов, активирующих пять разных палочек в сетчатке, достаточно, чтобы человек увидел вспышку.

Самый маленький и самый удаленный видимые объекты

Следующий факт может вас удивить: наша способность увидеть объект зависит вовсе не от его физических размеров или удаления, а от того, попадут ли хотя бы несколько излучаемых им фотонов на нашу сетчатку.

"Единственное, что нужно глазу, чтобы что-то увидеть, - это определенное количество света, излученного или отраженного на него объектом, - говорит Лэнди. – Все сводится к числу достигших сетчатки фотонов. Каким бы миниатюрным ни был источник света, пусть даже он просуществует доли секунды, мы все равно способны его увидеть, если он излучает достаточное количество фотонов".

В учебниках по психологии часто встречается утверждение о том, что в безоблачную темную ночь пламя свечи можно заметить с расстояния до 48 км. В реальности же наша сетчатка постоянно бомбардируется фотонами, так что один-единственный квант света, излученный с большого расстояния, просто затеряется на их фоне.

Чтобы представить себе, насколько далеко мы способны видеть, взглянем на ночное небо, усеянное звездами. Размеры звезд огромны; многие из тех, что мы наблюдаем невооруженным взглядом, достигают миллионов км в диаметре.

Однако даже самые близкие к нам звезды расположены на расстоянии свыше 38 триллионов километров от Земли, поэтому их видимые размеры настолько малы, что наш глаз не способен их различить.

С другой стороны, мы все равно наблюдаем звезды в виде ярких точечных источников света, поскольку испускаемые ими фотоны преодолевают разделяющие нас гигантские расстояния и попадают на нашу сетчатку.

Все отдельные видимые звезды на ночном небосклоне находятся в нашей галактике – Млечном Пути. Самый удаленный от нас объект, который человек в состоянии разглядеть невооруженным глазом, расположен за пределами Млечного Пути и сам представляет собой звездное скопление – это Туманность Андромеды, находящаяся на расстоянии в 2,5 млн световых лет, или 37 квинтильонов км, от Солнца. (Некоторые люди утверждают, что особо темными ночами острое зрение позволяет им увидеть Галактику Треугольника, расположенную на удалении около 3 млн световых лет, но пусть это утверждение останется на их совести.)

Туманность Андромеды насчитывает один триллион звезд. Из-за большой удаленности все эти светила сливаются для нас в едва различимое пятнышко света. При этом размеры Туманности Андромеды колоссальны. Даже на таком гигантском расстоянии ее угловой размер в шесть раз превышает диаметр полной Луны. Однако до нас долетает настолько мало фотонов из этой галактики, что она едва различима на ночном небе.

Предел остроты зрения

Почему же мы не способны разглядеть отдельные звезды в Туманности Андромеды? Дело в том, что у разрешающей способности, или остроты, зрения есть свои ограничения. (Под остротой зрения подразумевается способность различать такие элементы, как точка или линия, как отдельные объекты, не сливающиеся с соседними объектами или с фоном.)

Фактически остроту зрения можно описывать так же, как и разрешение компьютерного монитора - в минимальном размере пикселей, которые мы еще способны различать как отдельные точки.

Ограничения остроты зрения зависят от нескольких факторов - таких как расстояние между отдельными колбочками и палочками сетчатки глаза. Не менее важную роль играют и оптические характеристики самого глазного яблока, из-за которых далеко не каждый фотон попадает на светочувствительную клетку.

В теории, как показывают исследования, острота нашего зрения ограничивается способностью различать около 120 пикселей на угловой градус (единицу углового измерения).

Практической иллюстрацией пределов остроты человеческого зрения может являться расположенный на расстоянии вытянутой руки объект площадью с ноготь, с нанесенными на нем 60 горизонтальными и 60 вертикальными линиями попеременно белого и черного цветов, образующими подобие шахматной доски. "По всей видимости, это самый мелкий рисунок, который еще в состоянии различить человеческий глаз", - говорит Лэнди.

На этом принципе основаны таблицы , используемые окулистами для проверки остроты зрения. Наиболее известная в России таблица Сивцева представляет собой ряды черных заглавных букв на белом фоне, размер шрифта которых с каждым рядом становится все меньше.

Острота зрения человека определяется по тому, на каком размере шрифта он перестает четко видеть контуры букв и начинает их путать.

Именно пределом остроты зрения объясняется тот факт, что мы не способны разглядеть невооруженным глазом биологическую клетку, размеры которой составляют всего несколько микрометров.

Но не стоит горевать по этому поводу. Способность различать миллион цветов, улавливать одиночные фотоны и видеть галактики на удалении в несколько квинтильонов километров – весьма неплохой результат, если учесть, что наше зрение обеспечивается парой желеобразных шариков в глазницах, соединенных с полуторакилограммовой пористой массой в черепной коробке.