1.физиология цветного зрения

Зрительный аппарат человека

Зрительный аппарат человека = орган зрения(глазное яблоко)+ нервы глазного яблока + нервные окончания коры головного мозга, отвечающие за зрение.
Глаз - функция приемника световой энергии
Зрительный нерв – обратная связь между глазом и мозгом. Передает в мозг информацию световой энергии с возбужденных рецепторов глаза.
Участок коры головного мозга, отвечающий за зрение – возникновение образа внешнего наблюдаемого объекта

Орган зрения – глаз. Сетчатка.
Адекватным раздражителем для глаза является свет, электромагнитные волны которого 400-750 нм. Более короткие – ультрафиолетовые и более длинные – инфракрасные лучи, которые глазом не воспринимаются. В передней части глаза находится преломляющий лучи аппарат – роговица и хрусталик, с помощью которых настраивается чёткость изображения разноудалённых предметов (аккомодация). Это происходит от изменения толщины хрусталика при растягивании капсулы хрусталика ресничной мышцей. В расслабленном состоянии мышцы, хрусталик становится плоским, что позволяет смотреть удалённые предметы. При рассмотрении более близких предметов, ресничная мышца напрягается и мягкий хрусталик, в скопившейся капсуле становится выпуклым. При этом изображение фокусируется на светочувствительный экран – сетчатку. Луч света проходит через все слои клеток сетчатки и достигает палочек и колбочек, которые содержат снаружи светочувствительный пигмент (родопсин – в палочках и йодопсин – в колбочках). Большей чувствительностью к свету обладают палочки ( которых в сетчатке около 130 млн.), их называют аппаратом сумеречного зрения. 7 млн. колбочек, чувствительность к свету которых в 500 раз меньше – являются аппаратом дневного и цветового видения. Колбочки и палочки распределены в сетчатке не равномерно. Напротив зрачка, на дне глаза находится место наилучшего видения – жёлтое пятно. Здесь фиксируется изображение при рассматривании предмета. В центральной ямке жёлтого пятна находятся только колбочки, а на периферии – только палочки. Рядом с жёлтым пятном находится место выхода зрительного нерва с отсутствием фоторецепторов – слепое пятно. Человек его не замечает, т.к. смотрит двумя глазами, а на слепое пятно каждого глаза ложатся различные участки изображения. Кроме того, при рассматривании предметов глаз всё время движется скачками по контуру. Изображение предмета очень быстро перемещается по сетчатке, а это даёт возможность видеть все его части. Луч света достигает сетчатки, проходя через ряд преломляющих поверхностей и сред: роговицу, водяную влагу передней камеры, хрусталик и стекловидное тело. Через сложную оптическую систему глаза, изображение на сетчатке получается действительное, уменьшённое и перевёрнутое. Несмотря на это, человек видит предметы в прямом виде, из-за перепроверки одних органов чувств другими, которые направлены на силу земного притяжения. Всё пространство видимое глазу, при неподвижно устремлённом вперёд взоре, называют полем зрения. Различают центральное (в области жёлтого пятна), где острота зрения (способность глаза видеть раздельно две точки) гораздо выше, чем на периферии, где плохо различаются детали предметов, но хорошо воспринимается палочками их движение. Поле зрения больше кнаружи, к виску достигает 100 градусов , к носу и к верху - 60 , к низу – 65 . При этом, окружающая картина мира складывается из двух полей зрения двух глаз одновременно. На сетчатке она преобразуется в нервные импульсы, которые проводят по 1 млн. волокон отростков ганглиозных нервов в зрительном нерве.

Восприятие глазом объекта:
Контур > форма > размер > перепад яркостей > цвет объекта > текстура

Палочки и колбочки. Спектральная и яркостная чувствительности.
Существует 3 вида колбочек с разными спектральными чувствительностями, соотвествующими 3 основным цветам, которые имеют свои максимумы:
420 нм – синий (цианолап)
534 нм – зеленый (хлоролап)
564 нм – красный (эритролап)
Т.е колбочки отвечают за цветовое зрение.
Работают только в фотопическом диапозоне – дневное освещение.


Палочки определяют разность яркостей. Работают при ночном освещении( скотопический диапозон).



Спектральная чувствительность человеческого глаза. Человеческий глаз реагирует на лучистую энергию, длина волны которой лежит в пределах приблизительно от 380 до 760 ммк. Эта реакция не остается постоянной. Она изменяется в зависимости от длины волны излучения и от яркости поля адаптации или, иначе говоря, от общего уровня освещенности в момент наблюдения.
Однако в общем при всех условиях освещенности максимум чувствительности глаза приходится на центральную область видимого спектра и быстро спадает в сине-фиолетовой и красной зонах. При высоких уровнях освещенности максимум чувствительности, так же как и вся кривая относительной спектральной чувствительности глаза, сдвигается в желто-зеленую область. При низких уровнях освещенности положение кривой изменяется и тогда ее максимум приходится на сине-зеленую область спектра. Изменения спектральной чувствительности происходят благодаря наличию в ретине двух типов светочувствительных элементов, так назы¬ваемых палочек и колбочек. Колбочки работают главным образом при высоких уровнях освещенности, палочки при низких уровнях освещенности. Палочки не имеют цветной чувствительности (отсюда пословица: "Ночью все кошки серы"). Когда уровень освещенности составляет около 1/10 свечей на квадратный фут (около 1 апостильба), зрение почти целиком колбочковое. При освещенностях ниже 1/10000 свечей на квадратный фут (менее 0,001 апостильба) зрение палочковое. Между указанными двумя уровнями освещенности имеется последовательный переход от колбочкового к палочковому зрению. Это хорошо известное явление Пуркинье. Способность глаза различать цвета и малые различия в яркостях уменьшается по мере того, как зрение становится палочковым (сумеречным). Хотя максимум чувствительности колбочкового зрения находится в желто-зеленой области спектра и относительная светлота крайнего синего и красного цвета значительно меньше, из этого не следует, что спектральная чувствительность в этих далеких участках спектра несущественна. Излучение в крайних зонах видимого спектра производит отчетливо выраженное ощущение цвета. Например, малые количества синего цвета могут значительно изменить цветовой тон, хотя общая яркость цвета при этом может измениться незначительно.

4. Трехкомпонентная теория зрения Юнга-Гельмгольца. Теория о трех оппонентных процессах Геринга.

Гипотеза Т. Юнга
В 1802 году Томас Юнг предположил, что глаз анализирует каждый цвет в отдельности и передаёт сигналы о нём в мозг по трём различным типам нервных волокон: один тип передаёт сигнал о наличии красного цвета, второй - зелёного, а третий - фиолетового.

Гипотеза Гельмгольца
Ещё пол-столетия спустя гипотезу Т. Юнга развил учёный Г. Гельмгольц, немецкий биолог и физик.
Проведя серию опытов Гельмгольц сделал вывод, что для получения цветов требуется 4 или более основных цветов и, естественно полагал, что трёхкомпонентная гипотеза Юнга несостоятельна. Позже он предположил достаточность всего трёх основных механизмов исходя из предположения о том, что они обладают спектральной чувствительностью в широком, частично перекрывающемся диапазоне. Согласно предположениям его гипотезы в сетчатке глаза человека должны быть три вида колбочек, максимум чувствительности которых приходится на красный, зелёный и синий участок спектра, то есть соответствуют трём «основным» цветам. Правда эта гипотеза не может объяснить ни механизм обработки сигналов, ни постоянство ощущения цвета (константность цвета) при изменении спектрального состава источника света.

Теория Юнга-Гельмгольца
Теория цветовосприятия, согласно которой существуют три типа фоторецепторов (колбочек), по-разному реагирующих на стимуляцию светом с разной длиной волны. Теория основана на том факте, что при правильном смешении для получения практически всех воспринимаемых человеческим глазом цветов достаточно света с тремя разными длинами волн.

Теория Геринга
В 1870 году немецкий физиолог Эвальд Геринг сформулировал так называемую оппонентную гипотезу цветового зрения, известную также как теория обратного процесса. Он опирался не только на существование пяти психологических ощущений, описанных выше, но также и на тот факт, что они по-видимому, действуют в противоположных парах, одновременно дополняя и исключая друг друга. Суть её заключается в том, что некоторые «разные» цвета образуют при смешении промежуточные, например зелёный и синий, жёлтый и красный. Другие пары промежуточных цветов образовать не могут, зато дают новые цвета, например красный и зелёный. Красно-зелёного цвета нет, есть жёлтый. Геринг пришел к выводу, что таких пар цветов три: красный и зелёный, жёлтый и синий, белый и чёрный. Использование четырёх цветов при синтезе цвета дает больше возможностей, чем использование трёх. Модель Геринга хорошо объяснила «отрицательные» последовательные образы. Модель Геринга обрела не только сторонников, но и противников. Доводы последних сводились в основном к следующему. Во-первых: пять разных типов светоприёмников в глазу многовато. К тому же, зачем жёлтый рецептор, если жёлтый цвет получается смешением сигналов «красного» и «зелёного»? Во-вторых, почему противоположные жёлтый и синий дают белый цвет, а противоположные красный и зелёный жёлтый?
Теория Геринга, развитая Харвичем и Джеймсоном, известна как теория обратного процесса. В ней сохраняется три системы рецепторов: красно-зеленые, желто-голубые и черно-белые. Предполагается, что каждая система рецепторов функционирует, как антагонистическая пара. Как и в теории Юнга – Гельмгольца, считается, что каждый из рецепторов (или пар рецепторов) чувствителен к свету волн разной длины, но максимально чувствителен к волнам определенной длины.

5.Яркостная и темновая адаптации. Цветовая адаптация глаза. Зрительная инерция.
Самое главное, что надо знать о цвете  что нет никакого цвета: это всего лишь наше воображение навешивает ярлыки «зелёный» или «жёлтый» на те или иные окружающие нас предметы, исходя из отражённого от них света. Воспринимаемый цвет зависит не только от свойств самого объекта, но и от освещения и среды распространения светового потока: один и тот же лист бумаги под светом лампы накаливания будет желтоватым, а на улице в тени примет голубоватый оттенок. И что интересно, в обоих случаях мы будем считать бумагу белой  это результат цветовой адаптации зрения, благодаря которой мы способны распознавать предметы при значительных изменениях окружающей среды. Подсознательно оценивая цвет бумаги и принимая его за опорный, мы также корректируем восприятие других цветов. Зрение берёт в расчёт и другие опоры  знакомые цвета, такие как зелень листвы или телесный оттенок кожи.
Аналогично происходит яркостная адаптация: «чёрный» цвет на экране кажется нам предельно тёмным, но если выключить монитор, хорошо видно, что экран серый. Ещё более наглядный пример  проектор, чёрной точкой которого является белоснежный экран на стене. Говорить здесь о каком-то «обмане зрения» некорректно, потому что все его [зрения] свойства обусловлены естественной необходимостью.
По своей реакции на общую освещенность колбочки и палочки принципиально отличаются друг от друга. Быстро перейдя из хорошо освещенного помещения туда, где освещение плохое или где темно (в аудиторию, в которой царит полумрак, или в кинозал), мы испытываем временную слепоту. Однако постепенно некоторые визуальные признаки окружающей обстановки становятся видимыми, и мы начинаем различать кое-какие детали. Иными словами, чувствительность нашего зрения постепенно повышается. Процесс привыкания к плохому освещению называется темновой адаптацией.
Инерция зрения  это запаздывание нашей зрительной реакции относительно реально движущегося предмета, а также эффект сглаживания его рывков при условии, что их частота не менее, чем 16 актов в секунду.
Инерция зрения  это явление, в котором на сегодняшний день много загадок и неясностей, несмотря на его видимую простоту и довольно активное практическое использование (например, в кинематографе). При зрительном восприятии действительно легко заметить, что прекращение какого-либо зрительного воздействия, или его начало сопряжены с некоторым отставанием нашего зрительного восприятия по времени. Предмет физически уже перед нами, а его отображение в нашем сознании ещё только собирается. Это в самом деле несколько напоминает собой физическое явление инерции, когда тело не может мгновенно приобретать скорость и не может мгновенно останавливаться. Но в отношении зрительной инерции дело обстоит несколько сложнее, чем с инерцией механической, потому что инерция зрения  это не только процесс физиологический, но и процесс, имеющий прямое отношение к нашему личному опыту, что уже выходит за рамки простой физиологии, пусть даже физиологии высшей нервной деятельности.
Зрительную инерцию в основном почему-то сопрягают с сетчаткой глаза, но это может быть верным только в отношении вспышки, как примитивного явления, а в отношении образного восприятия простым эффектом послесвечения этого не объяснить. Инерция в отношении зрительных образов, наблюдаемых нами предметов, может быть объяснена только исходя из свойств и функций сознания, а не из свойств сетчатки.

15

Приложенные файлы

  • doc 15889820
    Размер файла: 125 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий