Сообщение на тему цветовое зрение. Факторы, влияющие на результат

О разделе

Этот раздел содержит статьи, посвященные феноменам или версиям, которые так или иначе могут быть интересны или полезны исследователям необъясненного.
Статьи разделены по категориям:
Информационные. Содержат полезную для исследователей информацию из различных областей знаний.
Аналитические. Включают аналитику накопленной информации о версиях или феноменах, а также описания результатов проведенных экспериментов.
Технические. Аккумулируют информацию о технических решениях, которые могут найти применение в сфере изучения необъясненных фактов.
Методики. Содержат описания методик, применяемых участниками группы при расследовании фактов и исследовании феноменов.
Медиа. Содержат информацию об отражении феноменов в индустрии развлечений: фильмах, мультфильмах, играх и т.п.
Известные заблуждения. Разоблачения известных необъясненных фактов, собранные в том числе из сторонних источников.

Тип статьи:

Информационные

Особенности восприятия человека. Зрение

Человек не может видеть в полной темноте. Для того, чтобы человек увидел предмет, необходимо, чтобы свет отразился от предмета и попал на сетчатку глаза. Источники света могут быть естественные (огонь, Солнце) и искусственные (различные лампы). Но что представляет собой свет?

Согласно современным научным представлениям, свет представляет собой электромагнитные волны определенного (достаточно высокого) диапазона частот. Эта теория берет свое начало от Гюйгенса и подтверждается многими опытами (в частности, опытом Т. Юнга). При этом в природе света в полной мере проявляется карпускулярно-волновой дуализм , что во многом определяет его свойства: при распространении свет ведет себя как волна, при излучении или поглощении – как частица (фотон). Таким образом, световые эффекты, происходящие при распространении света (интерференция , дифракция и т.п.), описываются уравнениями Максвелла , а эффекты, проявляющиеся при его поглощении и излучении (фотоэффект , эффект Комптона) – уравнениями квантовой теории поля .

Упрощенно, глаз человека представляет собой радиоприемник, способный принимать электромагнитные волны определенного (оптического) диапазона частот. Первичными источниками этих волн являются тела, их излучающие (солнце, лампы и т.п.), вторичными – тела, отражающие волны первичных источников. Свет от источников попадает в глаз и делает их видимыми человеку. Таким образом, если тело является прозрачным для волн видимого диапазона частот (воздух, вода, стекло и т.п.), то оно не может быть зарегистрировано глазом. При этом глаз, как и любой другой радиоприемник, «настроен» на определенный диапазон радиочастот (в случае глаза это диапазон от 400 до 790 терагерц), и не воспринимает волны, имеющие более высокие (ультрафиолетовые) или низкие (инфракрасные) частоты. Эта «настройка» проявляется во всем строении глаза – начиная от хрусталика и стекловидного тела, прозрачных именно в этом диапазоне частот, и заканчивая величиной фоторецепторов, которые в данной аналогии подобны антеннам радиоприемников и имеют размеры, обеспечивающие максимально эффективный прием радиоволн именно этого диапазона.

Все это в совокупности определяет диапазон частот, в котором видит человек. Он называется диапазоном видимого излучения.

Видимое излучение - электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 (фиолетовый) до 740 нм (красный). Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими частотами также называется видимым светом, или просто светом (в узком смысле этого слова). Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра.

Белый свет, разделённый призмой на цвета спектра

При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разным углом. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены световыми волнами одной длины (или очень узким диапазоном), называются спектральными цветами. Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:

Чем человек видит

Благодаря зрению мы получаем 90% информации об окружающем мире, поэтому глаз - один из важнейших органов чувств.
Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача - "передать" правильное изображение зрительному нерву.

Строение глаза человека

Роговица - прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза - склерой.

Передняя камера глаза - это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Радужка - по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой - значит, в ней мало пигментных клеток, если карий - много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок - отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик - "естественная линза" глаза. Он прозрачен, эластичен - может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза. Прозрачность хрусталика глаза человека превосходна - пропускается большая часть света с длинами волн между 450 и 1400 нм. Свет с длиной волны выше720 нм не воспринимается. Хрусталик глаза человека почти бесцветен при рождении, но приобретает желтоватый цвет с возрастом. Это предохраняет сетчатку глаза от воздействия ультрафиолетовых лучей.

Стекловидное тело - гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка - состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция.

Склера - непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка - выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв - при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.

Человек не рождается с уже развитым органом зрения: в первые месяцы жизни происходит формирование мозга и зрения, и примерно к 9 месяцам они способны почти моментально обрабатывать поступающую зрительную информацию. Для того чтобы видеть, необходим свет.

Световая чувствительность человеческого глаза

Способность глаза воспринимать свет и распознавать различной степени его яркости называется светоощущением, а способность приспосабливаться к разной яркости освещения - адаптацией глаза; световая чувствительность оценивается величиной порога светового раздражителя.
Человек с хорошим зрением способен разглядеть ночью свет от свечи на расстоянии нескольких километров. Максимальная световая чувствительность достигается после достаточно длительной темновой адаптации. Её определяют под действием светового потока в телесном угле 50° при длине волны 500 нм (максимум чувствительности глаза). В этих условиях пороговая энергия света около 10−9 эрг/с, что эквивалентно потоку нескольких квантов оптического диапазона в секунду через зрачок.
Вклад зрачка в регулировку чувствительности глаза крайне незначителен. Весь диапазон яркостей, которые наш зрительный механизм способен воспринять, огромен: от 10−6 кд м² для глаза, полностью адаптированного к темноте, до 106 кд м² для глаза, полностью адаптированного к свету Механизм такого широкого диапазона чувствительности кроется в разложении и восстановлении фоточувствительных пигментов в фоторецепторах сетчатки - колбочках и палочках.
В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (рецепторов): высоко чувствительные палочки, отвечающие за сумеречное (ночное) зрение, и менее чувствительные колбочки, отвечающие за цветное зрение.

Нормализованные графики светочувствительности колбочек человеческого глаза S, M, L. Пунктиром показана сумеречная, «чёрно-белая» восприимчивость палочек.

В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек, максимумы чувствительности которых приходятся на красный, зелёный и синий участки спектра. Распределение типов колбочек в сетчатке неравномерно: «синие» колбочки находятся ближе к периферии, в то время как «красные» и «зеленые» распределены случайным образом. Соответствие типов колбочек трём «основным» цветам обеспечивает распознавание тысяч цветов и оттенков. Кривые спектральной чувствительности трёх видов колбочек частично перекрываются, что способствует явлению метамерии. Очень сильный свет возбуждает все 3 типа рецепторов, и потому воспринимается, как излучение слепяще-белого цвета.

Равномерное раздражение всех трёх элементов, соответствующее средневзвешенному дневному свету, также вызывает ощущение белого цвета.

За цветовое зрение человека отвечают гены, кодирующие светочувствительные белки опсины. По мнению сторонников трёхкомпонентной теории, наличие трёх разных белков, реагирующих на разные длины волн, является достаточным для цветового восприятия.

У большинства млекопитающих таких генов только два, поэтому они имеют черно-белое зрение.

Чувствительный к красному свету опсин кодируется у человека геном OPN1LW.
Другие опсины человека кодируют гены OPN1MW, OPN1MW2 и OPN1SW, первые два из них кодируют белки, чувствительные к свету со средними длинами волны, а третий отвечает за опсин, чувствительный к коротковолновой части спектра.

Поле зрения

Поле зрения - пространство, одновременно воспринимаемое глазом при неподвижном взоре и фиксированном положении головы. Оно имеет определенные границы, соответствующие переходу оптически деятельной части сетчатки в оптически слепую.
Поле зрения искусственно ограничивается выступающими частями лица - спинкой носа, верхним краем глазницы. Кроме того, его границы зависят от положения глазного яблока в глазнице. Кроме этого, в каждом глазу здорового человека существует область сетчатки, не чувствительная к свету, которая называется слепым пятном. Нервные волокна от рецепторов к слепому пятну идут поверх сетчатки и собираются в зрительный нерв, который проходит сквозь сетчатку на другую её сторону. Таким образом, в этом месте отсутствуют световые рецепторы.

На этом конфокальном микроснимке диск зрительного нерва показан черным, клетки, выстилающие кровеносные сосуды - красным, а содержимое сосудов - зеленым. Клетки сетчатки отобразились синими пятнами.

Слепые пятна в двух глазах находятся в разных местах (симметрично). Этот факт, а так же то, что мозг корректирует воспринимаемое изображение, объясняет почему при нормальном использовании обоих глаз они незаметны.

Чтобы наблюдать у себя слепое пятно, закройте правый глаз и левым глазом посмотрите на правый крестик, который обведён кружочком. Держите лицо и монитор вертикально. Не сводя взгляда с правого крестика, приближайте (или отдаляйте) лицо от монитора и одновременно следите за левым крестиком (не переводя на него взгляд). В определённый момент он исчезнет.

Этим способом можно также оценить приблизительный угловой размер слепого пятна.

Прием для обнаружения слепого пятна

Выделяют также парацентральные отделы поля зрения. В зависимости от участия в зрении одного или обоих глаз, различают монокулярное и бинокулярное поле зрения. В клинической практике обычно исследуют монокулярное поле зрения.

Бинокулярное и Стереоскопическое зрение

Зрительный анализатор человека в нормальных условиях обеспечивает бинокулярное зрение, то есть зрение двумя глазами с единым зрительным восприятием. Основным рефлекторным механизмом бинокулярного зрения является рефлекс слияния изображения - фузионный рефлекс (фузия), возникающий при одновременном раздражении функционально неодинаковых нервных элементов сетчатки обоих глаз. Вследствие этого возникает физиологическое двоение предметов, находящихся ближе или дальше фиксируемой точки (бинокулярная фокусировка). Физиологичное двоение (фокус) помогает оценивать удалённость предмета от глаз и создает ощущение рельефности, или стереоскопичности, зрения.

При зрении одним глазом восприятие глубины (рельефной удалённости) осуществляется гл. обр. благодаря вторичным вспомогательным признакам удаленности (видимая величина предмета, линейная и воздушная перспективы, загораживание одних предметов другими, аккомодация глаза и т. д..).

Проводящие пути зрительного анализатора
1 - Левая половина зрительного поля, 2 - Правая половина зрительного поля, 3 - Глаз, 4 - Сетчатка, 5 - Зрительные нервы, 6 - Глазодвигательный нерв, 7 - Хиазма, 8 - Зрительный тракт, 9 - Латеральное коленчатое тело, 10 - Верхние бугры четверохолмия, 11 - Неспецифический зрительный путь, 12 - Зрительная кора головного мозга.

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.

Изменение зрения с возрастом

Элементы сетчатки начинают формироваться на 6–10 неделе внутриутробного развития, окончательное морфологическое созревание происходит к 10–12 годам. В процессе развития организма существенно меняются цветоощущения ребенка. У новорожденного в сетчатке функционируют только палочки, обеспечивающие черно-белое зрение. Количество колбочек невелико и они еще не зрелы. Распознавание цветов в раннем возрасте зависит от яркости, а не от спектральной характеристики цвета. По мере созревания колбочек дети сначала различают желтый, потом зеленый, а затем красный цвета (уже с 3 месяцев удавалось выработать условные рефлексы на эти цвета). Полноценно колбочки начинают функционировать к концу 3 года жизни. В школьном возрасте различительная цветовая чувствительность глаза повышается. Максимального развития ощущение цвета достигает к 30 годам и затем постепенно снижается.

У новорожденного диаметр глазного яблока составляет 16 мм, а его масса – 3,0 г. Рост глазного яблока продолжается после рождения. Интенсивнее всего оно растет первые 5 лет жизни, менее интенсивно – до 9-12 лет. У новорожденных форма глазного яблока более шаровидная, чем у взрослых, в результате в 90 % случаев у них отмечается дальнозоркая рефракция.

Зрачок у новорожденных узкий. Из-за преобладания тонуса симпатических нервов, иннервирующих мышцы радужной оболочки, в 6–8 лет зрачки становятся широкими, что увеличивает риск солнечных ожогов сетчатки. В 8–10 лет зрачок сужается. В 12–13 лет быстрота и интенсивность зрачковой реакции на свет становятся такими же, как у взрослого человека.

У новорожденных и детей дошкольного возраста хрусталик более выпуклый и более эластичный, чем у взрослого, его преломляющая способность выше. Это позволяет ребенку четко видеть предмет на меньшем расстоянии от глаза, чем взрослому. И если у младенца он прозрачный и бесцветный, то у взрослого человека хрусталик имеет легкий желтоватый оттенок, интенсивность которого с возрастом может усиливаться. Это не отражается на остроте зрения, но может повлиять на восприятие синего и фиолетового цветов.

Сенсорные и моторные функции зрения развиваются одновременно. В первые дни после рождения движения глаз несинхронны, при неподвижности одного глаза можно наблюдать движение другого. Способность фиксировать взглядом предмет формируется в возрасте от 5 дней до 3–5 месяцев.

Реакция на форму предмета отмечается уже у 5-месячного ребенка. У дошкольников первую реакцию вызывает форма предмета, затем его размеры и уже в последнюю очередь – цвет.
Острота зрения с возрастом повышается, улучшается и стереоскопическое зрение. Стереоскопическое зрение к 17–22 годам достигает своего оптимального уровня, причем с 6 лет у девочек острота стереоскопического зрения выше, чем у мальчиков. Поле зрения интенсивно увеличивается. К 7 годам его размер составляет приблизительно 80 % от размера поля зрения взрослого.

После 40 лет наблюдается падение уровня периферического зрения, то есть происходит сужение поля зрения и ухудшение бокового обзора.
Примерно после 50 лет сокращается выработка слезной жидкости, поэтому глаза увлажняются хуже, чем в более молодом возрасте. Чрезмерная сухость может выражаться в покраснении глаз, рези, слезотечении под действием ветра или яркого света. Это может не зависеть от обычных факторов (частые напряжения глаз или загрязненность воздуха).

С возрастом человеческий глаз начинает воспринимать окружающее более тускло, с понижением контрастности и яркости. Также может ухудшиться способность распознавать цветовые оттенки, особенно близкие в цветовой гамме. Это напрямую связано с сокращением количества клеток сетчатой оболочки, воспринимающих оттенки цвета, контрастность, яркость.

Некоторые возрастные нарушения зрения обусловлены пресбиопией, которая проявляется нечеткостью, размытостью картинки при попытке рассмотреть предметы, расположенные близко от глаз. Возможность фокусировки зрения на небольших предметах требует аккомодацию около 20 диоптрий (фокусировка на объекте в 50 мм от наблюдателя) у детей, до 10 диоптрий в возрасте 25 лет (100 мм) и уровни от 0,5 до 1 диоптрии в возрасте 60 лет (возможность фокусировки на предмете в 1-2 метрах). Считается, что это связано с ослаблением мышц, которые регулируют зрачок, при этом так же ухудшается реакция зрачков на попадающий в глаз световой поток. Поэтому возникают трудности с чтением при тусклом свете и увеличивается время адаптации при перепадах освещенности.

Так же с возрастом начинает быстрее возникать зрительное утомление и даже головные боли.

Восприятие цвета

Психология восприятия цвета - способность человека воспринимать, идентифицировать и называть цвета.

Ощущение цвета зависит от комплекса физиологических, психологических и культурно-социальных факторов. Первоначально исследования восприятия цвета проводились в рамках цветоведения; позже к проблеме подключились этнографы, социологи и психологи.

Зрительные рецепторы по праву считаются «частью мозга, вынесенной на поверхность тела». Неосознаваемая обработка и коррекция зрительного восприятия обеспечивает «правильность» зрения, и она же является причиной «ошибок» при оценке цвета в определенных условиях. Так, устранение «фоновой» засветки глаза (например, при разглядывании удаленных предметов через узкую трубку) существенно меняет восприятие цвета этих предметов.

Одновременное рассматривание одних и тех же несамосветящихся предметов или источников света несколькими наблюдателями с нормальным цветовым зрением, в одинаковых условиях рассматривания, позволяет установить однозначное соответствие между спектральным составом сравниваемых излучений и вызываемыми ими цветовыми ощущениями. На этом основаны цветовые измерения (колориметрия). Такое соответствие однозначно, но не взаимно-однозначно: одинаковые цветовые ощущения могут вызывать потоки излучений различного спектрального состава (метамерия).

Определений цвета, как физической величины, существует много. Но даже в лучших из них с колориметрической точки зрения часто опускается упоминание о том, что указанная (не взаимная) однозначность достигается лишь в стандартизованных условиях наблюдения, освещения и т. д., не учитывается изменение восприятия цвета при изменении интенсивности излучения того же спектрального состава (явление Бецольда - Брюкке), не принимается во внимание т. н. цветовая адаптация глаза и др. Поэтому многообразие цветовых ощущений, возникающих при реальных условиях освещения, вариациях угловых размеров сравниваемых по цвету элементов, их фиксации на разных участках сетчатки, разных психофизиологических состояниях наблюдателя и т. д., всегда богаче колориметрического цветового многообразия.

Например, в колориметрии одинаково определяются некоторые цвета (такие, как оранжевый или жёлтый), которые в повседневной жизни воспринимаются (в зависимости от светлоты) как бурый, «каштановый», коричневый, «шоколадный», «оливковый» и т. д. В одной из лучших попыток определения понятия Цвет, принадлежащей Эрвину Шрёдингеру, трудности снимаются простым отсутствием указаний на зависимость цветовых ощущений от многочисленных конкретных условий наблюдения. По Шредингеру, Цвет есть свойство спектрального состава излучений, общее всем излучениям, визуально не различимым для человека.

В силу природы глаза, свет, вызывающий ощущение одного и того же цвета (например белого), то есть одну и ту же степень возбуждения трёх зрительных рецепторов, может иметь разный спектральный состав. Человек в большинстве случаев не замечает данного эффекта, как бы «домысливая» цвет. Это происходит потому, что хотя цветовая температура разного освещения может совпадать, спектры отражённого одним и тем же пигментом естественного и искусственного света могут существенно отличаться и вызывать разное цветовое ощущение.

Человеческий глаз воспринимает множество различных оттенков, однако есть «запрещенные» цвета, недоступные для него. В качестве примера можно привести цвет, играющий и желтыми, и синими тонами одновременно. Так происходит потому, что восприятие цвета в глазе человека, как и многое другое в нашем организме, построено на принципе оппонентности. Сетчатка глаза имеет особые нейроны-оппоненты: некоторые из них активизируются, когда мы видим красный цвет, и они же подавляются зеленым цветом. То же самое происходит и с парой желтый-синий. Таким образом, цвета в парах красный-зеленый и синий-желтый оказывают противоположное воздействие на одни и те же нейроны. Когда источник излучает оба цвета из пары, их воздействие на нейрон компенсируется, и человек не может увидеть ни один из этих цветов. Мало того, человек не только не способен увидеть эти цвета в нормальных обстоятельствах, но и представить их.

Увидеть такие цвета можно только в рамках научного эксперимента. Например, ученые Хьюитт Крэйн и Томас Пьянтанида из Стенфордского института в Калифорнии создали специальные зрительные модели, в которых чередовались полосы «спорящих» оттенков, быстро сменяющих друг друга. Эти изображения, зафиксированные специальным прибором на уровне глаз человека, показывались десяткам добровольцев. После эксперимента люди утверждали, что в определенный момент границы между оттенками исчезали, сливаясь в один цвет, с которым раньше им никогда не приходилось сталкиваться.

Различия зрения человека и животных. Метамерия в фотографии

Человеческое зрение является трёхстимульным анализатором, то есть спектральные характеристики цвета выражаются всего в трех значениях. Если сравниваемые потоки излучения с разным спектральным составом производят на колбочки одинаковое действие, цвета воспринимаются как одинаковые.

В животном мире существуют четырёх- и даже пятистимульные цветовые анализаторы, поэтому цвета, воспринимаемые человеком одинаковыми, животным могут казаться разными. В частности, хищные птицы видят следы грызунов на тропинках к норам исключительно благодаря ультрафиолетовой люминесценции компонентов их мочи.
Похожая ситуация складывается и с системами регистрации изображений, как цифровыми, так и аналоговыми. Хотя в большинстве своём они являются трёхстимульными (три слоя эмульсии фотоплёнки, три типа ячеек матрицы цифрового фотоаппарата или сканера), их метамерия отлична от метамерии человеческого зрения. Поэтому цвета, воспринимаемые глазом как одинаковые, на фотографии могут получаться разными, и наоборот.

Источники

О. А. Антонова, Возрастная анатомия и физиология, Изд.: Высшее образование, 2006 г.

Лысова Н. Ф. Возрастная анатомия, физиология и школьная гигиена. Учеб. пособие / Н. Ф. Лысова, Р. И. Айзман, Я. Л. Завьялова, В.

Погодина А.Б., Газимов А.Х., Основы геронтологии и гериатрии. Учеб. Пособие, Ростов-на-Дону, Изд. Феникс, 2007 – 253 с.

Цветовое зрение . Способность человека различать цвета имеет огромное значение для многих сторон его жизни, часто придавая ей эмоциональную окраску. Гете писал: «Желтый цвет радует глаз, расширяет сердце, бодрит дух, и мы сразу ощущаем тепло. Синий цвет, наоборот, представляет все в печальном виде». Созерцание многообразия красок природы, картин замечательных художников, цветных фотографий и художественных цветных кинокартин доставляет человеку эстетическое наслаждение.

Велико практическое значение цветового зрения. Различение цветов позволяет лучше познавать окружающий мир, производить тончайшие цветные химические реакции, управлять движением железнодорожного, авто- и авиатранспорта с помощью цветовых сигналов, ставить диагноз, определяя изменения цвета кожи, глазного дна, воспалительных или опухолевых очагов и т. д. Без цветового зрения невозможна работа в тех областях, где приходится иметь дело с различной окраской предметов. Даже работоспособность человека зависит от цветности и освещенности помещения.

Начало исследованию цветового зрения положил Ньютон. Цветовое зрение, подобно остроте зрения, является функцией колбочкового аппарата, а следовательно, в основном зависит от состояния макулярной области сетчатки. Развитие цветового зрения идет параллельно остроте зрения, но обнаружить его удается значительно позже. Первая более или менее отчетливая реакция на яркие красные, желтые и зеленые цвета появляется у ребенка к первому полугодию его жизни. Нормальное формирование цветового зрения зависит от интенсивности света.

Доказано, что свет распространяется волнами различной длины, измеряемой в нанометрах (нм). Участок видимого глазом спектра лежит между лучами с длинами волн от 393 до 759 нм. Этот видимый спектр можно разделить на участки с различной цветностью. Лучи света с большой длиной волны вызывают ощущение красного, с малой длиной - синего и фиолетового цветов. Длины волн в промежутке между ними вызывают ощущение оранжевого, желтого, зеленого и голубого цветов.

Очень редко можно видеть монохроматический свет, т. е. свет, состоящий из волн одинаковой длины. Почти всегда видимый свет имеет сложный спектральный состав. Дневной свет обычно называют белым. Белый свет включает весь видимый солнечный спектр.

По отношению к световым явлениям все тела природы делятся на светящиеся (т. е. излучающие свет) и несветящиеся. Интенсивность и спектральный состав (т. е. длины волн) излучаемого света зависят от температуры и химического состава накаленных тел.

Несветящиеся тела не излучают света, но отражают падающий на них от световых источников свет или пропускают его через себя. В зависимости от этого все тела делятся на прозрачные и непрозрачные.

Цвет непрозрачного тела определяется длиной тех световых волн, которые от него отражаются, а прозрачного - длиной волн света, проходящего сквозь него, после того как часть его была отражена или поглощена этим телом.

Все цвета природы делятся на ахроматические (белые, черные и все промежуточные между ними серые) и хроматические (все остальные). Хроматические цвета отличаются друг от друга по трем основным признакам: цветовому тону, светлоте и насыщенности.

Цветовой тон - это основное качество каждого хроматического цвета, признак, позволяющий отнести данный цвет по сходству к тому или иному цвету спектра (ахроматические цвета цветового тона не имеют). Глаз человека может различать до 180 цветовых тонов.

Светлота, или яркость, цвета характеризуется степенью его близости к белому. Яркость - это субъективное наиболее простое ощущение интенсивности света, доходящего до глаза. Человеческий глаз может отличать до 600 градаций каждого цветового тона по его светлоте, яркости.

Насыщенность хроматического цвета - это степень его отличия от ахроматического такой же светлоты. Это как бы «густота» основного цветового тона и различных примесей к нему. Человеческий глаз может отличать приблизительно 10 градаций различной насыщенности цветовых тонов.

Если перемножить число различимых градаций цветовых тонов, светлоты и насыщенности хроматических цветов (180х600х10 = 1080000), то оказалось бы, что глаз человека может различать более миллиона цветовых оттенков. В действительности по многим причинам этого нет - глаз человека различает около 13 000 цветовых оттенков.

Зрительный анализатор человека обладает синтетической способностью, она заключается в оптическом смешении цветов. Это проявляется, например, тем, что сложный дневной свет ощущается как белый. Оптическое смешение цветов вызывается одновременным возбуждением глаза разными цветами и вместо нескольких составляющих цветов получается один результирующий.

Давно определены законы оптического смешения цветов. Для всякого цвета всегда существует такой другой, от смешения с которым получается ощущение белого цвета. Такое смешение можно осуществить, смотря на вращающийся цветовой круг, построенный Ньютоном, содержащий все основные цвета солнечного спектра плюс пурпурные (от смешения красного и фиолетового). Цвета таких пар называются дополнительными. Это красный и голубовато-зеленый, оранжевый и голубой, желтый и синий, зеленый и пурпурный и т. д. В круге Ньютона они являются диаметрально противоположными.

Первый закон оптического смешения цветов и заключается в том, что дополнительные цвета дают при смешении ощущение белого цвета.

Второй закон оптического смешения цветов заключается в том, что цвета, лежащие друг к другу ближе, чем дополнительные (следовательно, не противолежащие в цветовом круге), при смешении дают новый хроматический цвет, лежащий в цветовом круге между смешиваемыми цветами. Например, смесь красного с желтым дает оранжевый, синего с зеленым - голубой цвет и т. д.

Смешение цветов по этому закону получается не только тогда, когда оба цвета посылаются в один глаз, но и тогда, когда в один глаз направляют монохроматический свет одного цвета, а во второй - другого. Такое бинокулярное смешение цветов говорит о том, что основную роль в его осуществлении играют центральные (в головном мозге), а не периферические (в сетчатке) процессы.

М. В. Ломоносов в 1757 г. впервые показал, что, если в цветовом круге считать 3 цвета основными, то их попарным смешением (3 пары) можно создать любые другие (промежуточные в этих парах в цветовом круге). В 1802 г. с подобной теорией выступил Томас Юнг в Англии, а еще через 50 лет эта теория была развита в Германии Гельмгольцем. Таким образом, были заложены основы трехкомпонентной теории цветового зрения, которая схематично заключается в следующем.

В зрительном анализаторе допускается существование трех видов цветовых приемников, или, как говорят, цветоощущающих компонентов. Первый («протос») возбуждается сильнее всего длинными световыми волнами, слабее средними и еще слабее короткими. Второй («дейтерос») сильнее всего возбуждается средними, слабее длинными и короткими световыми волнами. Третий («тритос») слабо возбуждается длинными, сильнее средними и больше всего короткими волнами. Таким образом, свет любой длины волны возбуждает все 3 цветовых приемника, но в различной степени.

Смешение различных возбуждений в трех приемниках и приводит к ощущению хроматического цвета, соответствующего данной длине волны. Так, например, ощущение оранжевого цвета получается от смешения слабого ощущения синего цвета, более сильного ощущения зеленого цвета и наиболее сильного ощущения красного цвета. Смешение всех этих трех ощущений (красного, зеленого и синего) происходит по описанным законам оптического смешения цветов.

Исследования цветового зрения у животных позволяют сделать некоторые выводы о его эволюции у живых существ.

Среди позвоночных наличие цветового зрения доказано у рыб, лягушек, черепах, ящериц, у большинства птиц. Прекрасное цветовое зрение у пчел, стрекоз и других насекомых. У собак плохое цветовое зрение. Не доказано наличие цветового зрения у копытных животных. Цветового зрения нет у животных, ведущих ночной образ жизни; не всегда оно развито и у дневных животных.

У низших обезьян цветового зрения нет, а у человекообразных обезьян оно такое же, как у человека. У хвостатых обезьян - капуцинов было обнаружено цветовое зрение ни с тремя, а с двумя компонентами, сине- и желтоощущающими.

Цветовое зрение в норме называют трихроматичным, ибо для получения более 13 000 различных тонов и оттенков нужны лишь 3 цвета. В известной мере трехкомпонентность цветового зрения доказывается существованием в наружных коленчатых телах 6 клеточных слоев - по 3 для каждой сетчатки. Согласно гипотезе Ле Гро Кларка 1-й и 2-й слои-играют роль промежуточной станции для волокон, связанных с различением синего цвета, 3-й и 4-й слой являются промежуточной станцией для волокон, воспринимающих красный цвет, а 5-й и 6-й слои имеют отношение к восприятию зеленого цвета. Эти 6 слоев обнаружены только у трихроматов, а у дихроматов имеется лишь 4 слоя. Однако при смешении трех окрашенных световых лучей нельзя получить коричневый цвет, цвет серебра и золота. Следовательно, существует нечто сверх трех цветов. В связи с таким положением предлагаются четырех- (Черни) и поликомпонентные (Хартридж) теории цветового зрения, но они малодоказательны.

Расстройства цветового зрения могут быть врожденные и приобретенные. Врожденные расстройства носят характер дихромазии и зависят от ослабления или полного выпадения функции одного из компонентов (при выпадении красноощущающего компонента - протанопия, зеленоощущающего - дейтеранопия и синеощущающего - тританопия). Наиболее частая форма дихромазии - это смешение красного и зеленого цветов. Впервые дихромазию описал Дальтон, поэтому расстройства цветового зрения и носят название дальтонизма. Врожденная тританопия (слепота на синий цвет) почти не встречается.

Понижение цветоощущения встречается у мужчин в 100 раз чаще, чем у женщин. Среди мальчиков школьного возраста расстройство цветового зрения обнаруживается примерно в 5%, а среди девочек только в 0,05%. Расстройства цветоощущения передаются по наследству.

К приобретенным расстройствам цветового зрения можно отнести видение всех предметов в каком-либо одном цвете. Такая патология объясняется разными причинами. Так, эритропсия (видение всего в красном свете) бывает после ослепления глаз светом при расширенном зрачке. Цианопсия (видение в синем цвете) бывает после экстракции катаракты, когда в глаз попадает много коротковолновых лучей света вследствие удаления задерживающего их хрусталика. Хлоропсия (видение в зеленом цвете) и ксантопсия (видение в желтом цвете) возникают вследствие окраски прозрачных сред глаза при желтухе, отравлении акрихином, сантонином, никотиновой кислотой и т. д. Нарушения цветового зрения возможны при воспалительной и дистрофической патологии хориоидеи и сетчатки. Особенность приобретенных нарушений цветовосприятия состоит прежде всего в том, что чувствительность глаз снижается в отношении всех основных цветов, что эта чувствительность изменчива, лабильна.

Цветовое зрение исследуют чаще всего с помощью специальных полихроматических таблиц Рабкина (гласный метод). В них из кружочков разных цветов, но одинаковой светлоты составлены знаки или цифры, которые свободно различаются трихроматами, а дихроматы часть таблиц прочесть не могут, ибо для них кружочки разных цветов, но одинаковой светлоты могут казаться одинаковыми.

В таблицах некоторые цифры легко различаются дихроматами, но неразличимы при нормальном цветовом зрении. Такие «скрытые» цифры придают субъективному исследованию цветового зрения известную объективность.

Существуют и немые методы исследования цветового зрения. Мальчикам лучше предлагать отбор одинаковой по тону мозаики, а девочкам - отбор ниток мулине.

Диагностика протанопии или дейтеранопии основана на том, что исследуемый при предъявлении ему таблиц дает ответы по определенному типу. Этого нет при приобретенных расстройствах цветового зрения, чаще возникающих вследствие патологии нервно-зрительного аппарата. Для выявления приобретенной цветослепоты Е. Б. Рабкин предложил специальные таблицы.

Применение таблиц особенно ценно в детской практике, когда многие субъективные исследования вследствие малого возраста пациентов невыполнимы. Цифры на таблицах доступны, а для самого младшего возраста можно ограничиться тем, что ребенок водит кисточкой или указкой по цифре, которую он различает, но не знает, как ее назвать.

Кроме таблиц, для диагностики расстройств цветового зрения пользуются также специальными спектральными аппаратами - аномалоскопами с получением чистого желтого спектрального цвета путем оптического смешения красного и зеленого цветов.

Необходимо помнить о том, что если новорожденного содержать в плохо освещенном помещении, то развитие цветоощущения задерживается. Кроме того, становление цветового зрения обусловлено развитием условнорефлекторных связей. Следовательно, для правильного развития цветового зрения необходимо создать в комнате ребенка хорошую освещенность и с раннего возраста привлекать его внимание к ярким игрушкам, располагая эти игрушки на значительном расстоянии от глаз (50 см и более) и меняя их цвета. При выборе игрушек следует учитывать, что центральная ямка более всего чувствительна к желто-зеленой части спектра и малочувствительна к синей. С усилением освещенности все цвета, кроме синего, сине-зеленого, желтого и пурпурно-малинового в связи с изменением яркости воспринимаются как желто-белые.

Гирлянды должны иметь в центре красные, желтые, оранжевые и зеленые шары, а шары, имеющие цвет с примесью синего и синие, необходимо помещать по краям.

Цветоразличительная функция зрительного анализатора человека подчиняется суточному биоритму с максимумом чувствительности к 13-15 ч в красном, желтом, зеленом и синем участках спектра.

ЦВЕТНОЕ ЗРЕНИЕ

ЦВЕТНОЕ ЗРЕНИЕ , способность ГЛАЗА определять световые лучи разной длины волны (ЦВЕТА). Это осуществляется благодаря наличию в СЕТЧАТКЕ трех типов клеток-колбочек, «красных», «зеленых» и «синих», реагирующих на соответствующие части спектра. Колбочки выделяют каждая свой пигмент; при распадении их возникают нервные импульсы, которые затем интерпретируются мозгом, и мы видим цветную картину.

Поверхность сетчатки содержит светочувствительные палочки и колбочки. Они преобразуют фотоны (частицы света) в нервные импульсы, поступающие в мозг, причем импульсы из правого глаза идуг в левое полушарие мозга, и наоборот (А), Палочки чувствительны к низким уровням освещения Колбочки, чувствительные к цветовым лучам, начинают функционировать при сильном освещении. По мере затемнения активность колбочек падает и они перестают реагировать на свет. Реакция на свет также может быть различной (В) Колбочки (1) воспринимают желто-зеленую часть спектра, а палочки (2), хотя и обеспечивают черно-белое видение, воспринимают также и волны сине-зеленой части спектра Наибольшую точность зрения при ярком освещении дает небольшой участок, центральная ямка сетчатки, в которой имеются только колбочки.

Научно-технический энциклопедический словарь .

Смотреть что такое "ЦВЕТНОЕ ЗРЕНИЕ" в других словарях:

цветное зрение - spalvinis regėjimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. color vision; colour vision vok. Buntsehen, n; Farbensehen, n rus. цветное зрение, n; цветовое зрение, n pranc. vision colorée, f; vision des couleurs, f … Fizikos terminų žodynas

СЛАБОЕ ЦВЕТНОЕ ЗРЕНИЕ - Термин иногда используется вместо цветовой слепоты, так как большинство людей, страдающих цветовой слепотой, фактически имеют слабое цветное зрение, а не цветовую слепоту …

Способность человека воспринимать свет от разных предметов в виде особых ощущений яркости, цвета и формы, позволяющих на расстоянии получать разнообразную информацию об окружающей действительности. До 80 85% информации человек получает… … Физическая энциклопедия

ЗРЕНИЕ, ХРОМАТИЧЕСКОЕ - Цветное зрение, зрение, при котором используются колбочки … Толковый словарь по психологии

Проводящие пути зрительного анализатора 1 Левая половина зрительного поля, 2 Правая половина зрительного поля, 3 Глаз, 4 Сетчатка, 5 Зрительные нервы, 6 Глазодвигательный нерв, 7 Хиазма, 8 Зрительный тракт, 9 Латеральное коленчатое тело, 10… … Википедия

Основная статья: Зрительная система Оптическая иллюзия: соломинка кажется сломанной … Википедия

Сущ., с., употр. часто Морфология: (нет) чего? зрения, чему? зрению, (вижу) что? зрение, чем? зрением, о чём? о зрении 1. Зрением называется способность человека или животного видеть. Проверить зрение. | Плохое, хорошее зрение. | Глаза человека… … Толковый словарь Дмитриева

Телевидение, в котором осуществляется передача цветных изображений. Донося до зрителя богатство красок окружающего мира, Ц. т. позволяет сделать восприятие изображения более полным. Принцип передачи цветных изображений в… …

Цветное зрение, цветовосприятие, способность глаза человека и многих видов животных с дневной активностью различать цвета, т. е. ощущать отличия в спектральном составе видимых излучений и в окраске предметов. Видимая часть спектра… … Большая советская энциклопедия

В зрительном анализаторе допускается существование преимущественно трех видов цветовых приемников, или цветоощущающих компонентов (рис. 35). Первый (протос) возбуждается сильнее всего длинными световыми волнами, слабее — средними и еще слабее — короткими. Второй (дейтерос) сильнее возбуждается средними, слабее — длинными и короткими световыми волнами. Третий (тритос) слабо возбуждается длинными, сильнее — средними и более всего — короткими волнами. Следовательно, свет любой длины волны возбуждает все три цветовых приемника, но в различной степени.

Рис. 35. Трехкомпонентность цветового зрения (схема); буквами обозначены цвета спектра.

Расстройства цветового зрения могут быть врожденные и приобретенные.

Врожденные расстройства цветового зрения носят характер дихромазии и зависят от ослабления или полного выпадения функции одного из трех компонентов (при выпадении компонента, воспринимающего красный цвет, — протанопия, зеленый — дейтеранопия и синий — тританопия).

Наиболее частая форма дихромазии — смешение красного и зеленого цветов. Впервые дихромазию описал Дальтон, и поэтому этот вид расстройства цветового зрения носит название дальтонизм. Врожденная тританопия (слепота на синий цвет) почти не встречается.

Понижение цветоощущения встречается у мужчин в 100 раз чаще, чем у женщин. Среди мальчиков школьного возраста расстройство цветового зрения обнаруживается примерно в 5%, а среди девочек — только в 0,5% случаев. Расстройства цветоощущения передаются по наследству.

Приобретенные расстройства цветового зрения характеризуются видением всех предметов в какомглибо одном цвете. Такая патология объясняется разными причинами. Так, эритропсия (видение всего в красном свете) возникает после ослепления глаз светом при расширенном зрачке. Цианопсия (видение в синем цвете) развивается после экстракции катаракты, когда в глаз попадает много коротковолновых лучей света вследствие удаления задерживающего их хрусталика.

Хлоропсия (видение в зеленом цвете) и ксантопсия (видение в желтом цвете) возникают вследствие окраски прозрачных сред глаза при желтухе, отравлении акрихином, сантонином, никотиновой кислотой и т. д. Нарушения цветового зрения возможны при воспалительной и дистрофической патологии собственно сосудистой оболочки и сетчатки. Особенность приобретенных нарушений цветовосприятия состоит прежде всего в том, что чувствительность глаза снижается в отношении всех основных цветов, так как эта чувствительность изменчива, лабильна.

Цветовое зрение исследуют чаще всего с помощью специальных полихроматических таблиц Рабкина (гласный метод).

Существуют и немые методы определения цветового зрения. Мальчикам лучше предлагать отбор одинаковой по тону мозаики, а девочкам — отбор ниток.

Применение таблиц особенно ценно в детской практике, когда многие субъективные исследования вследствие малого возраста пациентов невыполнимы. Цифры на таблицах доступны, а для самого младшего возраста можно ограничиться тем, что ребенок водит кисточкой ими указкой по цифре, которую он различает, но не знает, как ее назвать.

Необходимо помнить, что развитие цветоощущения задерживается, если новорожденного содержат в помещении с плохой освещенностью. Кроме того, становление цветового зрения обусловлено развитием условнорефлекторных связей. Следовательно, для правильного развития цветового зрения необходимо создать детям условия хорошей освещенности и с раннего возраста привлекать их внимание к ярким игрушкам, располагая эти игрушки на значительном расстоянии от глаз (50 см и более) и меняя их цвета. При выборе игрушек следует учитывать, что центральная ямка более всего чувствительна к желто-зеленой и оранжевой части спектра и мало чувствительна к синей. С усилением освещенности все цвета, кроме синего, сине-зеленого, желтого и пурпурно-малинового, в связи с изменением яркости воспринимаются как желто-белые цвета.

Детские гирлянды должны иметь в центре желтые, оранжевые, красные и зеленые шары, а шары с примесью синего, синие, белые, темные необходимо помещать по краям.

Цветоразличительная функция зрительного анализатора человека подвержена суточному биоритму с максимумом чувствительности к 13—15 ч в красном, желтом, зеленом и синем участках спектра.

Ковалевский Е.И.

Черта, по которой сетчатка приматов превосходит сетчатку остальных млекопитающих (хотя и не всех позвоночных) - это цветное зрение. Цетное зрение в сетчатке человека зависит (исходно) от наличия трех различных пигментов колбочек (см Фоторецепторные клетки). Приматы - единственные среди млекопитающих, у кого пигментов - три, у остальных - только два. Грубо говоря, у этих животных один пигмент - коротковолновый, а другой - длинноволновый. Собака - типичный дихромат, один из пигментов колбочек имеет max = 450 нм, а другой - max = 555 нм. Домашняя кошка - тоже дихромат с коротко- и длинноволновым пигментами, у нее, однако, пока не удалось выявить цветное зрение поведенческими экспериментами. Почему же люди и другие приматы оказались единственными трихроматами среди млекопитающих? Наиболее правдоподобное объяснение состоит в том, что трихромазия развилась у существ, обитающих под пологом леса, под давлением необходимости правильно оценивать спелость (или, соответственно, незрелость) тропических фруктов. То эволюционное событие, которое привело к возникновению опсина зеленых колбочек, занявшего в спектре промежуточное положение между длинноволновым ("красным") и коротковолновым ("синим") опсинами, произошло около 40 миллионов лет назад (см. Горизонтальные клетки). Тогда ранние приматы адаптировались к преимущественно древесному образу жизни и фруктовой диете. Появились сообщения о трихомазии у дневных prosimian (скользяще-лазающие лемуры, медленный лори) - далеких родичей человека, высших и низших обезьян. Хотя сетчатки других млекопитающих не могут конкурировать с сетчаткой приматов в количестве колбочковых пигментов, они часто специализировались иными путями.

Цветовое зрение обеспечивается благодаря трем разным типам колбочек сетчатки , а также оппонентным нейронам зрительного пути . Свойствами спектральной оппонентности обладают ганглиозные клетки сетчатки , нейроны ЛКТ и зрительной коры ( рис. 35.23 ,а) - это Р-клетки . Другие нейроны, М-клетки, реагируют на яркость света, но не на оппонентные цвета. Цветоспецифичные нейроны образуют в зрительной коре скопления в виде " штифтов ". Соотношение между лазодоминантными и ориентационными колонками и цветоспецифичными "штифтами" показано на рис. 35.23 ,б.

Молекулы опсина зрительных пигментов в наружных сегментах колбочек отличаются от опсина, выявленного в составе родопсина . Поэтому каждый из трех типов пигмента колбочек лучше всего поглощает свет в одном из участков видимого спектра: синем, зеленом или красном ( рис. 35.12). Теория трихромазии (трехкомнонентная теория) объясняет цветовое зрение различиями поглощения света. Она основана на представлении о том, что путем определенного смешения трех цветов можно получить любой цвет. Поскольку известны три типа пигмента колбочек, было сделано предположение, что они каким-то образом обеспечивают нейронный анализ смешения цветов. В то же время нервная система должна участвовать и в анализе яркости цветов, так как поглощение света фотопигментом частично зависит от длины волны, а частично - от яркости света. Свет конкретной длины волны и определенной яркости может поглощаться двумя или тремя фотопигментами колбочек. Однако один пигмент будет поглощать больше света, чем другие. Если яркость меняется без изменения длины волны, то отношение величин поглощения остается постоянным.

Сравнивая эффективность поглощения света разной длины волны колбочками разного типа, зрительная система осуществляет различение цветов. Для цветового зрения требуются, по крайней мере, два типа колбочек. В действительности существуют три типа; благодаря этому в поглощении большей части видимого спектра света участвуют колбочки, по крайней мере, двух типов. Когда свет поглощают колбочки всех трех типов, различение цвета улучшается.

Изучение случаев нарушенного цветовосприятия подтверждает трехкомпонентную теорию. Цветовая слепота - генетический дефект (рецессивный признак, переносимый половой хромосомой), при котором отсутствуют одна или несколько функций колбочек. Нормальные люди являются трихроматами, у них три колбочковых механизма. Дихроматы лишены одного из этих механизмов. Состояние, связанное с неспособностью колбочек поглощать длинноволновый (красный) свет, называется протанопией , средневолновый (зеленый) -