Смятаме, че виждаме света ясно и в реално време, но зрението работи по различен начин. Защо виждаме предмети

В раздела по въпроса каква е природата на цвета? Защо виждаме предмети, но не и въздух? дадено от автора шевроннай-добрият отговор е, защото обектите не преминават през определен сектор бял цвяттова им дава цвета, който виждаме, а въздухът пропуска целия спектър на бялото, така че ние не го виждаме

Отговор от Алексей Н. Скворцов (SPbSPU)[гуру]
Цветът е _субективно_ възприятие на дължината на вълната видим цвят(ако искате - енергията на фотоните). Така че 680nm изглежда като наситено червено, а 420nm изглежда като синьо.
Нека подчертая също, че това е субективно. Например, аз съм генетично далтонист и не виждам разликата между това, което наричате светлолилаво и светлозелено.
Окото ни вижда само разсеяна (включително – ДИФУЗНО отразена) светлина. Ние не виждаме успоредни светлинни лъчи (така че не виждаме повърхността на чисто огледало). Чистият въздух разсейва светлината много слабо (в дебелината на атмосферата това става забележимо и прилича на синия цвят на небето). Поради тази причина не виждаме лазерен лъчпреминавайки през въздуха. Ако обаче добавите дифузер, например, повдигнете го, лъчът ще стане видим.
Цветът на обект или вещество се появява, когато те абсорбират или разпръскват радиация в оптичния диапазон (400-700 nm) по различни начини. Допълнително: веществото, което абсорбира всичко, изглежда черно; веществото, което разпръсква всичко, изглежда бяло.

Отговор от Косоворотка[гуру]
Обекти, които виждаме само тези, които ОТРАЗЯТ светлина от определен диапазон. Съответно въздухът НЕ отразява светлината, следователно за нас той е прозрачен.

Линии задна стена очна ябълкаи заема 72% от площта му вътрешна повърхност. Нарича се РЕТИНА. Ретината има форма на плоча с дебелина около четвърт милиметър и се състои от 10 слоя.

По своя произход ретината е напреднала част от мозъка: по време на развитието на ембриона ретината се образува от очните мехурчета, които са издатини на предната стена на първичния мозъчен мехур. Основният от неговите слоеве е слоят светлина чувствителни клетки - ФОТОРЕЦЕПТОРИ. Те са два вида: Пръчкии ШИШАРКИ. Те получиха такива имена поради формата си:

Във всяко око има около 125-130 милиона пръчици. Характеризират се висока чувствителностда светят и работят при слаба светлина, тоест те са отговорни за здрачно зрение. Пръчките обаче не са в състояние да различават цветовете и с тяхна помощ виждаме черно и бяло. Те съдържат визуален пигмент РОДОПСИН.

Пръчките са разположени в цялата ретина, с изключение на самия център, поради което благодарение на тях се откриват обекти в периферията на зрителното поле.

Колбичките са много по-малко от пръчиците – около 6-7 милиона в ретината на всяко око. Конусите осигуряват цветно зрение, но те са 100 пъти по-малко чувствителни към светлина от пръчиците. Ето защо цветно зрение- през деня, а на тъмно, когато работят само клечки, човек не може да различава цветовете. Конусите са много по-добри от пръчките при улавяне на бързи движения.

Конусният пигмент, на който дължим цветното зрение, се нарича ЙОДОПСИН. Пръчките са "сини", "зелени" и "червени", в зависимост от дължината на вълната на светлината, която предпочитано абсорбират.

Колбичките са разположени предимно в центъра на ретината, в т.нар ЖЪЛТО ПЕТНО(също наричан макула). На това място дебелината на ретината е минимална (0,05-0,08 mm) и всички слоеве отсъстват, с изключение на слоя от конуси. Макулата има жълтопоради високо съдържаниежълт пигмент. жълто петночовек вижда най-добре: цялата светлинна информация, която попада в тази област на ретината, се предава най-пълно и без изкривяване, с максимална яснота.

Човешката ретина е подредена по необичаен начин: тя е сякаш обърната с главата надолу. Слоят на ретината със светлочувствителни клетки не е отпред, отстрани стъкловидно тяло, както може да се очаква, но отзад, от страната на хороидеята. За да стигне до пръчиците и колбичките, светлината първо трябва да си проправи път през останалите 9 слоя на ретината.

между ретината и хориоидеяима пигментен слой, съдържащ черен пигмент - меланин. Този пигмент абсорбира светлината, преминаваща през ретината, и я предпазва от отразяване обратно, разпръснато в окото. При албиноси - хора с вродена липса на меланин във всички клетки на тялото - при силна светлина светлината вътре в очната ябълка се отразява във всички посоки от повърхностите на ретината. В резултат на това едно отделно светлинно петно, което обикновено би възбудило само няколко пръчици или колбички, се отразява навсякъде и възбужда много рецептори. Следователно при албиносите зрителната острота рядко е по-висока от 0,2-0,1 при норма 1,0.

Под въздействието на светлинните лъчи във фоторецепторите възниква фотохимична реакция - разпадане на зрителните пигменти. В резултат на тази реакция се освобождава енергия. Тази енергия под формата на електрически сигнал се предава на междинните клетки - БИПОЛЯРИ(те се наричат ​​още интерневрони или интернейрони), а след това нататък ГАНГЛИОННИ КЛЕТКИкоито генерират нервни импулси и нервни влакнаизпраща ги в мозъка.

Всеки конус е свързан чрез биполярна клетка с една ганглийна клетка. Но пръчковите сигнали, отиващи към ганглиозните клетки, претърпяват така наречената конвергенция: няколко пръчици са свързани към една биполярна клетка, тя сумира техните сигнали и ги предава на една ганглийна клетка. Конвергенцията позволява да се увеличи светлочувствителността на окото, както и чувствителността на периферното зрение към движения, докато при конусите липсата на сумиране позволява повишаване на зрителната острота, но чувствителността на "конусното" зрение е намалена.

Чрез зрителния нерв информацията за изображението от ретината навлиза в мозъка и се обработва там по такъв начин, че да виждаме финална снимкаоколния свят.

Прочетете още: мозък зрителна система(визуален анализатор)

Структура зрителен апаратчовек
1 - ретина,
2 - некръстосани влакна оптичен нерв,
3 - кръстосани влакна на зрителния нерв,
4 - оптичен тракт,
5 - външно коляно тяло,
6 - визуално излъчване,
7 - зрителна кора
8 - окуломоторния нерв
9 - горни туберкули на квадригемината

При хората и висшите маймуни половината от влакната на всеки оптичен нерв от дясната и лявата страна се пресичат (така наречената оптична хиазма или ХИАЗМА). В хиазмата се пресичат само онези влакна, които предават сигнал от вътрешната половина на ретината на окото. А това означава, че зрението на лявата половина на изображението на всяко око е насочено към ляво полукълбо, а зрението на дясната половина на всяко око - надясно!

След преминаване през хиазмата влакната на всеки зрителен нерв образуват зрителния тракт. Оптичните пътища преминават по основата на мозъка и достигат до подкоровия зрителни центрове- на открито коляновидни тела. Процесите на нервните клетки, разположени в тези центрове, образуват визуално излъчване, което образува повечето бели кахъри темпорален лобмозъка, както и теменните и тилните дялове.

В крайна сметка цялата визуална информация се предава във формата нервни импулсикъм мозъка, най-висшият му орган – кората, където се осъществява формирането на зрителния образ.

Визуалната кора е разположена - представете си! - в тилен дялмозък.

В момента вече се знае много за механизмите на зрителната система, но трябва честно да признаем това съвременна наукавсе още не знае напълно как мозъкът се справя със сложната задача да преобразува електрическите сигнали на ретината във визуалната сцена, както я възприемаме - с цялата сложност на форми, дълбочина, движение и цвят. Но изучаването на този въпрос не стои неподвижно и се надяваме, че науката в бъдеще ще разкрие всички тайни на зрителния анализатор и ще може да ги използва на практика - в медицината, кибернетиката и други области.

Образователно видео:
Структурата и работата на зрителния анализатор

Екология на живота: Фиксирайте погледа си върху ред от текст и не движете очите си. В същото време се опитайте да превключите вниманието си към реда по-долу. След това още един. И по-нататък. След половин минута ще почувствате, че очите ви сякаш са се замъглили: ясно се виждат само няколко думи, върху които е фокусиран погледът ви, а всичко останало е замъглено. Всъщност така виждаме света. Е винаги. И в същото време си мислим, че виждаме всичко кристално ясно.

Фиксирайте погледа си върху реда с текст и не движете очите си. В същото време се опитайте да превключите вниманието си към реда по-долу. След това още един. И по-нататък. След половин минута ще почувствате, че очите ви сякаш са се замъглили: ясно се виждат само няколко думи, върху които е фокусиран погледът ви, а всичко останало е замъглено. Всъщност така виждаме света. Е винаги. И в същото време си мислим, че виждаме всичко кристално ясно.

Имаме една малка, малка точка на ретината, в която има достатъчно чувствителни клетки – пръчици и колбички, за да може всичко да се вижда нормално. Тази точка се нарича "централна фовеа". Фовеята осигурява зрителен ъгъл от около три градуса - на практика това съответства на размера на нокътя палецна протегната ръка.

На останалата повърхност на ретината има много по-малко чувствителни клетки - достатъчно, за да различат неясните очертания на обектите, но не повече. В ретината има дупка, която не вижда абсолютно нищо - "сляпото петно", точката, където нервът се свързва с окото. Не го забелязвате, разбира се. Ако това не е достатъчно, тогава нека ви напомня, че вие ​​също мигате, тоест изключвайте зрението си на всеки няколко секунди. На което и вие не обръщате внимание. Въпреки че сега плащате. И те притеснява.

Как изобщо виждаме нещо? Отговорът изглежда очевиден: движим очите си много бързо, средно три до четири пъти в секунда. Тези резки синхронни движения на очите се наричат ​​"сакади". Между другото, ние също обикновено не ги забелязваме, което е добре: както може би се досещате, зрението не работи по време на сакада. Но с помощта на сакадите ние постоянно променяме картината във фовеята - и в резултат покриваме цялото зрително поле.

Мир през сламка

Но ако се замислите, това обяснение не е добро. Вземете сламка за коктейл в юмрука си, доближете я до окото си и се опитайте да гледате такъв филм – нямам предвид да излезете на разходка. Как е нормално да виждаш? Това е вашият изглед от три градуса. Движете сламката колкото искате - нормалното зрение няма да работи.

Като цяло въпросът не е тривиален. Как виждаме всичко, ако не виждаме нищо? Вариантите са няколко. Първо: все още не виждаме нищо - просто имаме чувството, че виждаме всичко. За да проверим дали това впечатление е подвеждащо, изместваме очите си така, че фовеята да е насочена точно към точката, която изследваме.

И ние си мислим: добре, все още се вижда! И отляво (ципа на очите вляво), и вдясно (ципа на очите вдясно). Това е като с хладилник: въз основа на нашите собствени чувстватогава светлината винаги свети.

Вторият вариант: виждаме не образ, идващ от ретината, а съвсем различен - този, който мозъкът изгражда за нас. Тоест мозъкът пълзи напред-назад като сламка, усърдно съставя една-единствена картина от това - и сега вече го възприемаме като заобикалящата реалност. С други думи, ние виждаме не с очите си, а с кората на главния мозък.

И двата варианта са съгласни в едно: единствения начинза да видите нещо - преместете очите си. Но има един проблем. Експериментите показват, че различаваме обекти с феноменална скорост - по-бързо, отколкото окуломоторните мускули имат време да реагират. И ние самите не разбираме това. Струва ни се, че вече сме изместили очите си и сме видели обекта ясно - въпреки че всъщност ние само ще направим това. Оказва се, че мозъкът не просто анализира картината, получена с помощта на зрението - той също така я предсказва.

Непоносимо тъмни ивици

Германските психолози Арвид Хервиг и Вернер Шнайдер проведоха експеримент: те фиксираха главите им върху доброволци и записаха движенията на очите им със специални камери. Субектите се взираха в празния център на екрана. Отстрани - в страничното зрително поле - на екрана се изобрази раиран кръг, към който доброволците веднага обърнаха поглед.

Тук психолозите направиха хитър трик. По време на сакада зрението не работи - човек ослепява за няколко милисекунди. Камерите уловиха, че обектът започна да движи очите си към кръга и в този момент компютърът замени раирания кръг с друг, който се различаваше от първия брой ивици. Участниците в експеримента не са забелязали промяната.

Оказа се следното: периферно зрениена доброволците беше показан кръг с три ивици, а във фокусирана или централна лента, например, имаше четири.

По този начин доброволците бяха обучени да свързват неясно (странично) изображение на една фигура с ясно (централно) изображение на друга фигура. Операцията е повторена 240 пъти в рамките на половин час.

След тренировката започна изпитът. Главата и погледът отново бяха фиксирани и в страничното зрително поле отново беше нарисуван раиран кръг. Но сега, щом доброволецът започна да движи очите си, кръгът изчезна. Секунда по-късно на екрана се появи нов кръг с произволен брой ивици.

Участниците в експеримента бяха помолени да използват клавишите, за да регулират броя на ивиците, така че да получат фигурата, която току-що са видели с периферното зрение.

Доброволците от контролната група, на които бяха показани едни и същи фигури в странично и централно зрение на етапа на обучение, определиха доста точно „степента на ивици“. Но тези, които са били научени на грешна асоциация, са виждали фигурата по различен начин. Ако по време на обучението броят на ивиците беше увеличен, тогава на етапа на изпита субектите разпознаха кръговете с три ивици като четири ивици. Ако го намалят, тогава кръговете им се струваха двулентови.

Илюзията на зрението и илюзията на света

Какво означава това? Нашите мозъци, оказва се, непрекъснато се учат да асоциират външен видобект в периферното зрение с това как изглежда този обект, когато го гледаме. И допълнително използва тези асоциации за прогнози. Това обяснява феномена на нашата визуално възприемане: ние разпознаваме обекти дори преди, строго погледнато, да ги видим, защото мозъкът ни анализира размазана картина и запомня, въз основа на предишен опит, как изглежда тази картина след фокусиране. Прави го толкова бързо, че оставаме с впечатлението ясна визия. Това чувство е илюзия.

Също така е изненадващо колко ефективно мозъкът се научава да прави такива прогнози: само половин час несъответстващи картини в страничното и централното зрение бяха достатъчни, за да могат доброволците да започнат да виждат неправилно. Имайки предвид, че в истинския животдвижим очите си стотици хиляди пъти на ден, представете си терабайтите видео от ретината, които мозъкът изравнява всеки път, когато вървите по улицата или гледате филм.

Не става въпрос дори за зрението като такова - то е просто най-ярката илюстрация на това как възприемаме света.

Струва ни се, че седим в прозрачен скафандър и всмукваме заобикалящата ни реалност. Всъщност ние изобщо не взаимодействаме директно с нея. Това, което ни изглежда като отпечатък от света около нас, всъщност е изградено от мозъка виртуална реалност, който се издава на съзнание по номинална стойност.

Това ще представлява интерес за вас:

Около 80 милисекунди са необходими на мозъка, за да обработи информация и да изгради повече или по-малко пълна картина от обработения материал. Тези 80 милисекунди са забавянето между реалността и нашето възприятие за тази реалност.

Винаги живеем в миналото - по-точно в една приказка за миналото, разказана ни нервни клетки. Всички сме сигурни в истинността на тази приказка - това също е свойство на нашия мозък и няма как да се измъкнем от него. Но ако всеки от нас поне от време на време си спомня тези 80 милисекунди самоизмама, тогава светът, струва ми се, би бил малко по-мил.публикувани

Кандидат на химическите науки О. БЕЛОКОНЕВА.

Наука и живот // Илюстрации

Наука и живот // Илюстрации

Наука и живот // Илюстрации

Представете си, че стоите на огряна от слънце поляна. Колко ярки цветове има наоколо: зелена трева, жълти глухарчета, червени ягоди, люляково-сини камбани! Но светът е ярък и цветен само през деня, на здрач всички предмети стават еднакво сиви, а през нощта са напълно невидими. Светлината е тази, която ви позволява да виждате Светътв целия си цветен блясък.

Основният източник на светлина на Земята е Слънцето, огромна гореща топка, в дълбините на която непрекъснато протичат ядрени реакции. Част от енергията на тези реакции Слънцето ни изпраща под формата на светлина.

Какво е светлина? За това учените спорят от векове. Някои вярваха, че светлината е поток от частици. Други проведоха експерименти, от които ясно следваше: светлината се държи като вълна. И двамата се оказаха прави. Светлината е електромагнитно излъчване, което може да се разглежда като пътуваща вълна. Вълната се създава от колебания в електрическите и магнитните полета. Колкото по-висока е честотата на трептене, толкова повече енергия носи излъчването. И в същото време радиацията може да се разглежда като поток от частици - фотони. Засега за нас е по-важно, че светлината е вълна, макар че накрая ще трябва да си спомним и за фотоните.

Човешкото око (за съжаление или може би за щастие) е в състояние да възприема електромагнитно излъчване само в много тесен диапазон на дължината на вълната, от 380 до 740 нанометра. Тази видима светлина се излъчва от фотосферата - сравнително тънка (с дебелина под 300 km) обвивка на Слънцето. Ако разложим "бялото" слънчева светлинапо дължини на вълните получавате видимия спектър - дъга, добре позната на всички, в която вълните различни дължинивъзприемани от нас като различни цветове: от червено (620-740 nm) до лилаво (380-450 nm). Радиация с дължина на вълната по-голяма от 740 nm (инфрачервена) и по-малка от 380-400 nm (ултравиолетова) за човешко оконевидим. Ретината на окото има специални клетки- рецептори, отговорни за цветовото възприятие. Имат конична форма, поради което се наричат ​​конуси. Човек има три вида конуси: някои възприемат светлината най-добре в синьо-виолетовата област, други в жълто-зелената, а трети в червената.

Какво определя цвета на нещата около нас? За да може окото ни да види някакъв обект, е необходимо светлината първо да удари този обект и едва след това върху ретината. Виждаме предмети, защото те отразяват светлината и тази отразена светлина, преминавайки през зеницата и лещата, удря ретината. Светлината, погълната от даден обект, не може да се види от окото. Саждите, например, абсорбират почти цялата радиация и ни изглеждат черни. Снегът, от друга страна, отразява почти цялата падаща върху него светлина равномерно и затова изглежда бял. И какво се случва, ако слънчевата светлина удари боядисана в синьо стена? От него ще се отразяват само сини лъчи, а останалите ще се абсорбират. Следователно ние възприемаме цвета на стената като син, защото погълнатите лъчи просто нямат шанс да ударят ретината.

Различните предмети, в зависимост от това от какво вещество са направени (или с каква боя са боядисани), поглъщат светлината по различен начин. Когато казваме: „Топката е червена“, имаме предвид, че светлината, отразена от нейната повърхност, засяга само тези рецептори на ретината, които са чувствителни към червено. А това означава, че боята на повърхността на топката абсорбира всички светлинни лъчи, с изключение на червените. Самият обект няма цвят, цветът възниква, когато от него се отразяват електромагнитни вълни от видимия диапазон. Ако ви помолят да познаете какъв цвят е листът в запечатан черен плик, няма да съгрешите срещу истината, ако отговорите: „Нищо!“. И ако червена повърхност бъде осветена със зелена светлина, тогава тя ще изглежда черна, тъй като зелената светлина не съдържа лъчи, съответстващи на червеното. Най-често дадено вещество абсорбира радиация различни частивидим спектър. Молекулата на хлорофила, например, абсорбира светлина в червените и сините области, а отразените вълни дават зелен цвят. Благодарение на това можем да се възхищаваме на зеленината на горите и тревите.

Защо някои вещества абсорбират зелена светлина, докато други абсорбират червена? Това се определя от структурата на молекулите, от които е съставено веществото. Взаимодействието на материята със светлинното лъчение се осъществява по такъв начин, че в един момент една молекула „поглъща“ само една порция лъчение, с други думи, един квант светлина или фотон (тук идва идеята за светлината като потокът от частици беше полезен!). Енергията на фотона е пряко свързана с честотата на излъчване (колкото по-висока е енергията, толкова по-голяма е честотата). След като абсорбира фотон, молекулата отива на по-високо ниво енергийно ниво. Енергията на молекулата не нараства плавно, а рязко. Следователно молекулата не абсорбира никакви електромагнитни вълни, а само тези, които й подхождат по отношение на размера на „порцията“.

Така се оказва, че нито един обект не е нарисуван сам по себе си. Цветът възниква от селективно поглъщане от материята Видима светлина. И тъй като в нашия свят има много вещества, способни да абсорбират - както естествени, така и създадени от химиците, светът под слънцето е оцветен в ярки цветове.

Честотата на трептене ν, дължината на вълната на светлината λ и скоростта на светлината c са свързани с проста формула:

Скоростта на светлината във вакуум е постоянна (300 милиона nm/s).

Дължината на вълната на светлината обикновено се измерва в нанометри.

1 нанометър (nm) е единица за дължина, равна на една милиардна от метър (10 -9 m).

В един милиметър има един милион нанометра.

Честотата на трептенията се измерва в херци (Hz). 1 Hz е едно трептене в секунда.

Изключително важна форма на енергия. Животът на земята зависи от енергията на слънчевата светлина. Освен това светлината е излъчване, което ни дава зрителни усещания. лазерно лъчениеПрилага се в много области - от пренос на информация до рязане на стомана.

Ние виждаме предмети, когато светлината от тях достига до очите ни. Тези обекти или сами излъчват светлина, или отразяват светлината, излъчена от други обекти, или я пропускат през себе си. Виждаме например Слънцето и звездите, защото те излъчват светлина. Повечето от предметите около нас виждаме благодарение на отразената от тях светлина. А някои материали, като витражите в катедралите, разкриват богатството на цветовете си, като пропускат светлината през тях.

Ярката слънчева светлина ни изглежда като чисто бяла, тоест безцветна. Но тук грешим, тъй като бялата светлина се състои от много цветове. Те са видими, когато слънчевите лъчи осветяват дъждовните капки и наблюдаваме дъгата. Многоцветна лента се образува и когато слънчевата светлина се отразява от скосения ръб на огледалото или преминава през стъклена декорация или съд. Тази лента се нарича светлинен спектър. Започва с червен цвят и постепенно се променя, завършва в противоположния край с лилаво.

Обикновено не вземаме предвид по-слабите нюанси на цвета и затова считаме, че спектърът се състои от всичките седем цветни ленти. Цветовете на спектъра, наречени седемте цвята на дъгата, включват червено, оранжево, жълто, зелено, циан, индиго, виолетово.

призми

През 1760 г. Исак Нютон експериментира със светлина. За да разложи светлината на нейните компоненти и да получи спектър, той използва тристенна стъклена призма. Ученият откри, че чрез събиране на фрагментирания лъч с помощта на втора призма, можете отново да получите бяла светлина. Така той доказа, че бялата светлина е смес различни цветове.

Основните цветове на светлината са червено, зелено и синьо. Комбинацията им образува бяла светлина. Смесени по двойки, те образуват цветовете жълто, синьо или лилаво. Пигментът или основните цветове на боите са лилаво, синьо, жълто.Тяхната комбинация е показана на фигурата.

Светлинните лъчи, преминаващи през призмата, се пречупват. Но лъчите с различни цветове се пречупват различни степени- червено в най-малкото, лилаво в най-голямото. Ето защо, преминавайки през призмата, белият цвят се разделя на съставни цветове.

Пречупването на светлината се нарича рефракция, а разлагането на бялата светлина на различни цветове се нарича дисперсия. Когато дъждовните капки разпръскват слънчевата светлина, се образува дъга.

Електромагнитни вълни

Светлинният спектър е само част от огромен диапазон на излъчване, който се нарича електромагнитен спектър. Включва гама, рентгеново, ултравиолетово, инфрачервено (топлинно) лъчение и радиовълни. Всички видове електромагнитно излъчване се разпространяват под формата на вълни от електрически и магнитни трептения със скорост на светлината - около 300 000 km / s. Електромагнитните вълни се различават главно по своята дължина на вълната. Определя се от честотата, тоест скоростта, с която се образуват тези вълни. Колкото по-висока е честотата, толкова по-близо са те една до друга и толкова по-къса е дължината на всяка от тях. В спектъра светлинните вълни заемат място между инфрачервената и ултравиолетовата област.

Слънцето излъчва широк обхвателектромагнитно излъчване. Скалата дава дължини на вълните в нанометри (една милиардна от метъра) и по-големи единици.

лещи

Изображението в камерите и оптичните инструменти се получава с помощта на лещи и явлението пречупване на светлинните лъчи в тях. Може би сте забелязали, че в лещите на евтините телескопи например около контурите на изображението се образува цветна рамка. Това се случва, защото като призма, прост обектив, направен от едно парче стъкло или пластмаса, пречупва лъчите от различни цветове в различна степен. При устройства с по-високо качество този дефект се елиминира чрез използване на две лещи, свързани заедно. Първата част на такава композитна леща разлага бялата светлина на различни цветове, а втората част отново ги комбинира, като по този начин премахва ненужната граница.

Основни цветове

Както показа Нютон, бяла свещможе да се получи чрез смесване на седемте цвята на дъгата. Но това може да стане още по-лесно, като смесите само три цвята - червено, зелено и синьо. Те се наричат ​​основни цветове на светлината. Ще получим други цветове, като комбинираме основните. Така например смес от червено и зелено дава жълто.

Изпъкнала леща фокусира успоредни лъчи. Тъй като бялата светлина се състои от повече от един цвят, техните лъчи се пречупват в различна степен и се фокусират на различни разстояния от лещата. В резултат на това около контурите на изображението се образува цветна рамка.

Обектив, изработен от два вида стъкло, може да се използва за получаване на изображения без цветна граница. Първата част на лещата пречупва лъчите с различни цветове в различна степен, което ги кара да се разминават. Вторият ги събира отново, елиминирайки цветовите изкривявания.

Фактът, че бялата светлина е съставена от множество цветове, обяснява защо виждаме обекти в един или друг цвят. (За простота нека приемем, че бялата светлина се състои само от червено, зелено и синьо.) Виждаме обект бял, ако отразява и трите компонента на бялата светлина, и черен, ако не отразява нито един от тях. Но червен обект, осветен от бяла светлина, изглежда червен, защото отразява предимно червения компонент на бялото и абсорбира повечето от сините и зелените компоненти. В резултат на това виждаме предимно червено. По същия начин синият обект отразява сините лъчи, докато поглъща червените и зелените. Зелен обект отразява зелени лъчи, поглъщайки червено и синьо.

Сложните очи на мухите са съставени от хиляди лещи. Всеки фокусира светлината само върху няколко фоточувствителни клетки, така че мухата да не може да види всички детайли на обекта. Едно цвете, през очите на мухата, изглежда като картина, състояща се от хиляди парчета.

Банерна мрежа WebProm

Ако смесвате цветове различни цветове, тогава всеки ще абсорбира (абсорбира) различните компоненти на бялата светлина, сместа ще стане по-тъмна. По този начин смесването на бои е обратен процес на смесване на цветни лъчи. За да получите определен диапазон от цветове, трябва да използвате различен набор от основни цветове. Основните цветове, използвани в рисуването, се наричат ​​основни пигментни цветове. Това е цветът магента или „перфектно червено“, синьото и жълтото обикновено (но неправилно) се наричат ​​червено, синьо и жълто. Черното се добавя, за да се увеличи плътността на тъмните зони, а богатата смес от всички основни цветове все още отразява светлината до известна степен. Резултатът е тъмно кафяв вместо черен.

Вълни и частици

Как се образуват и разпространяват светлинните лъчи остава пълна мистерия от векове. И днес това явление не е напълно проучено от учените.

През 17 век Исак Нютон и други вярвали, че светлината се състои от бързо движещи се частици, наречени корпускули. Датският учен Кристиан Хюйгенс твърди, че светлината се състои от вълни.

През 1801 г. английският учен Томас Йънг прави серия от експерименти с дифракцията на светлината.Това явление се състои в това, че когато преминава през много тесен процеп, светлината се разпръсква леко, а не се разпространява по права линия. Йънг обяснява дифракцията като разпространение на светлината под формата на вълни. А през 60-те години на XIX век шотландският учен Джеймс Кларк Максуел предполага, че електромагнитната енергия се разпространява във вълни и че светлината е специален видтази енергия.

Мираж е оптична илюзиянаблюдавани в горещи пустини (горе). Когато слънцето нагрява земята, въздухът над нея също се нагрява. Когато температурата се промени на различни височини, светлината във въздуха се пречупва, както е показано на снимката. За да види върха на дървото, наблюдателят трябва да погледне надолу, така че дървото изглежда обърнато с главата надолу. Понякога светлината, падаща от небето, изглежда като локви, разляти по земята. Слоевете студен въздух над морето могат да причинят обратното явление (по-долу). Светлината, отразена от далечен кораб, се пречупва, така че корабът изглежда сякаш се носи в небето.

Но в началото на 20-ти век немският учен Макс Планк доказва в своите трудове, че радиационната енергия може да съществува само под формата на малки групи - кванти. Това доказателство е в основата на квантовата теория на Планк, за която той получава през 1918г Нобелова наградав областта на физиката Квант светлинно излъчване е частица, наречена фотон. Когато се излъчва или абсорбира, светлината винаги се държи като поток от фотони.

Така понякога светлината се държи като вълни, понякога като частици. Следователно се счита, че има двойна природа. Учените, когато обясняват данните от наблюденията, могат да използват или вълновата теория, или теорията на частиците.

Хаулиодните риби излъчват биолуминесцентна светлина от коремните органи (фотофори). Рибата регулира яркостта си, за да съответства на яркостта на светлината, идваща от повърхността.

Генериране на светлина

като електрически ток, светлината може да се генерира от други форми на енергия. Слънцето генерира светлина и друго електромагнитно излъчване чрез мощни реакции на синтез, които превръщат водорода в хелий. Когато се изгарят въглища или дърва, химическата енергия на горивото се превръща в топлина и светлина. Преминаването на ток през тънка нишка в електрическа крушка дава същия резултат. Лампата за дневна светлина работи на различен принцип. Високо напрежение се прилага към краищата на тръба, пълна с пари (обикновено живачни) под високо налягане. Парата започва да свети, излъчвайки ултравиолетова радиация, който действа върху химическото покритие вътрешни стенитръби. Покритието абсорбира невидимото ултравиолетово лъчение и само излъчва светлинна енергия. Този процес на преобразуване на радиацията се нарича флуоресценция.

Фосфоресценцията е явление от същия вид, но светенето продължава доста дълго време дори след отстраняване на източника на радиация. Светеща боя фосфоресцира. След кратко излагане на ярка светлина свети с часове. Флуоресценцията и фосфоресценцията са форми на луминесценция - излъчване на светлина без въздействието на топлина.

биолуминесценция

Някои живи организми, включително бръмбари светулки, определени видовериби, гъбички и бактерии, генерират светлина по пътя на биолуминесценцията. При този тип луминесценция източникът на светлина е химическата енергия, произведена от окисляването на вещество, наречено луциферин.

Един от най полезни източницисветлината е лазер. Тази дума е съставена от първите букви на пълния термин "усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация". В лазерна тръба под въздействието на електричество от атомите се отделят фотони. Те излизат от тръбата като тесен лъч светлина или някаква друга форма на електромагнитно излъчване, в зависимост от веществото, използвано за производството на фотоните.

Спиращи дъха ефекти на рок концерти се получават с помощта на димни генератори. Неговите частици разпръскват лъчите на прожекторите, придавайки им видим контур.

За разлика от обикновената светлина, лазерната светлина е кохерентна. Това означава, че излъчваните светлинни вълни се издигат и падат заедно. Полученото светлинно лъчение е силно насочено и висока плътностенергия има различни областиприложения, включително зашиване на тъкани в хирургията, рязане на стомана, насочване на ракети към цели, предаване на информация.