Защо хората имат цветно зрение? Развитие на цветовото възприятие. Разлики между човешкото и животинското зрение. Метамеризъм във фотографията

Относно раздел

Този раздел съдържа статии, посветени на явления или версии, които по един или друг начин могат да бъдат интересни или полезни за изследователите на необяснимото.
Статиите са разделени на категории:
Информационен.Те съдържат полезна информация за изследователи от различни области на знанието.
Аналитичен.Те включват анализ на натрупаната информация за версии или явления, както и описания на резултатите от експериментите.
Технически.Те натрупват информация за технически решения, които могат да бъдат използвани в областта на изучаването на необясними факти.
Методи.Те съдържат описания на методите, използвани от членовете на групата при изследване на факти и изучаване на явления.
Медия.Те съдържат информация за отразяването на явления в развлекателната индустрия: филми, анимационни филми, игри и др.
Известни погрешни схващания.Разкриване на известни необясними факти, събрани включително от източници на трети страни.

Тип артикул:

Информационен

Характеристики на човешкото възприятие. Визия

Човек не вижда в пълна тъмнина. За да може човек да види обект, е необходимо светлината да се отрази от обекта и да попадне върху ретината на окото. Източниците на светлина могат да бъдат естествени (огън, слънце) и изкуствени (различни лампи). Но какво е светлината?

Според съвременните научни концепции светлината е електромагнитни вълни с определен (доста висок) честотен диапазон. Тази теория произхожда от Хюйгенс и се потвърждава от много експерименти (по-специално опитът на Т. Юнг). В същото време в природата на светлината се проявява напълно карпускулярно-вълновият дуализъм, който до голяма степен определя неговите свойства: когато се разпространява, светлината се държи като вълна, когато се излъчва или абсорбира, като частица (фотон). По този начин светлинните ефекти, които възникват по време на разпространението на светлината (интерференция, дифракция и т.н.), се описват от уравненията на Максуел, а ефектите, които се появяват по време на нейното поглъщане и излъчване (фотоелектричен ефект, ефект на Комптън), се описват от уравненията на кванта теория на полето.

Просто казано, човешкото око е радиоприемник, способен да приема електромагнитни вълни от определен (оптичен) честотен диапазон. Първичните източници на тези вълни са телата, които ги излъчват (слънце, лампи и др.), вторичните източници са телата, които отразяват вълните на първичните източници. Светлината от източници навлиза в окото и ги прави видимо за човека. По този начин, ако тялото е прозрачно за вълните от видимия честотен диапазон (въздух, вода, стъкло и т.н.), тогава то не може да бъде регистрирано от окото. В същото време окото, както всеки друг радиоприемник, е „настроено“ на определен диапазон от радиочестоти (в случая на окото този диапазон е от 400 до 790 терахерца) и не възприема вълни, които имат по-високи (ултравиолетови) или по-ниски (инфрачервени) честоти. Тази "настройка" се проявява в цялата структура на окото - от лещата и стъкловидното тяло, прозрачни в този честотен диапазон, и завършвайки с размера на фоторецепторите, които в тази аналогия са подобни на радиоантените и имат размери, които осигуряват най-ефективното приемане на радиовълни от този конкретен диапазон.

Всичко това заедно определя честотния диапазон, в който човек вижда. Нарича се диапазон на видимата светлина.

Видима радиация - възприемани електромагнитни вълни човешко око, които заемат част от спектъра с дължина на вълната от приблизително 380 (виолетово) до 740 nm (червено). Такива вълни заемат честотния диапазон от 400 до 790 терахерца. Електромагнитно излъчване с такива честоти също се нарича Видима светлина, или просто светлина (в тесния смисъл на думата). Човешкото око е най-чувствително към светлина при 555 nm (540 THz), в зелената част на спектъра.

Бялата светлина, разделена с призма на цветовете на спектъра

Когато бял лъч се разлага в призма, се образува спектър, в който лъчението с различни дължини на вълната се пречупва под различни ъгли. Цветовете, включени в спектъра, т.е. онези цветове, които могат да бъдат получени от светлинни вълни с една дължина на вълната (или много тесен диапазон), се наричат ​​спектрални цветове. Основните спектрални цветове (със собствено име), както и емисионните характеристики на тези цветове са представени в таблицата:

Какво вижда човек

Благодарение на зрението ние получаваме 90% от информацията за света около нас, така че окото е един от най-важните сетивни органи.
Окото може да се нарече сложно оптично устройство. Основната му задача е да "предаде" правилното изображение на зрителния нерв.

Структурата на човешкото око

Роговицата е прозрачна мембрана, която покрива предната част на окото. Липсва кръвоносни съдове, има голяма пречупваща сила. Включен в оптична системаочи. Роговицата граничи с непрозрачната външна обвивка на окото - склерата.

Предната камера на окото е пространството между роговицата и ириса. Пълен е с вътреочна течност.

Ирисът има формата на кръг с дупка вътре (зеницата). Ирисът се състои от мускули, при свиването и отпускането на които се променя размерът на зеницата. Навлиза в хориоидеята на окото. Ирисът отговаря за цвета на очите (ако е син, това означава, че в него има малко пигментни клетки, ако е кафяв, има много). Той изпълнява същата функция като блендата във фотоапарата, като регулира светлинния поток.

Зеницата е дупка в ириса. Размерите му обикновено зависят от нивото на осветеност. Колкото повече светлина, толкова по-малка е зеницата.

Лещата е "естествената леща" на окото. Той е прозрачен, еластичен - може да променя формата си, "фокусирайки" почти мигновено, поради което човек вижда добре както наблизо, така и надалеч. Намира се в капсулата, задържана от цилиарния пояс. Лещата, подобно на роговицата, е част от оптичната система на окото. Прозрачността на лещата на човешкото око е отлична – пропуска се по-голямата част от светлината с дължини на вълните между 450 и 1400 nm. Светлина с дължина на вълната над 720 nm не се възприема. Лещата на човешкото око е почти безцветна при раждането, но придобива жълтеникав цвятс възрастта. Това предпазва ретината на окото от излагане на ултравиолетови лъчи.

Стъкловидното тяло е гелообразно прозрачно вещество, разположено в задната част на окото. Стъкловидното тяло поддържа формата на очната ябълка и участва във вътреочния метаболизъм. Включен в оптичната система на окото.

Ретината – състои се от фоторецептори (те са чувствителни към светлина) и нервни клетки. Рецепторните клетки, разположени в ретината, са разделени на два вида: конуси и пръчици. В тези клетки, които произвеждат ензима родопсин, енергията на светлината (фотоните) се преобразува в електрическа енергия. нервна тъкан, т.е. фотохимична реакция.

Склера - непрозрачна външна обвивка на очната ябълка, преминаваща пред очната ябълка в прозрачна роговица. Към склерата са прикрепени 6 бр окуломоторни мускули. В него е малко количество от нервни окончанияи съдове.

Хориоид - лигавица заден отделсклера, ретината е в съседство с нея, с която е тясно свързана. Хориоидеята е отговорна за кръвоснабдяването на вътреочните структури. При заболявания на ретината много често се засяга патологичен процес. В хориоидеята няма нервни окончания, следователно, когато е болен, болката не се появява, обикновено сигнализира за някаква неизправност.

Зрителният нерв – с помощта оптичен нервсигналите от нервните окончания се предават към мозъка.

Човек не се ражда с развито тялозрение: през първите месеци от живота настъпва формирането на мозъка и зрението и до около 9 месеца те са в състояние да обработват входящата визуална информация почти мигновено. За да видите, имате нужда от светлина.

Светлинна чувствителност на човешкото око

Способността на окото да възприема светлина и да разпознава различни степенинеговата яркост се нарича светлоусещане, а способността за адаптиране към различна яркост на осветлението се нарича адаптация на окото; светлинната чувствителност се оценява от стойността на прага на светлинния стимул.
Човек с добро зрениев състояние да види светлината от свещ на разстояние няколко километра през нощта. Максималната светлочувствителност се достига след достатъчно дълга тъмна адаптация. Определя се под действието на светлинен поток в плътен ъгъл от 50 ° при дължина на вълната 500 nm (максимална чувствителност на окото). При тези условия праговата енергия на светлината е около 10–9 erg/s, което е еквивалентно на потока от няколко кванта от оптичния диапазон за секунда през зеницата.
Приносът на зеницата за регулиране на чувствителността на окото е изключително незначителен. Целият диапазон на яркост, който нашият зрителен механизъм е в състояние да възприеме, е огромен: от 10-6 cd m2 за напълно адаптирано към тъмнина око до 106 cd m2 за напълно адаптирано към светлина око.Механизмът на такъв широк диапазон на чувствителност е при разграждането и възстановяването на фоточувствителните пигменти.във фоторецепторите на ретината – колбички и пръчици.
Човешкото око съдържа два вида светлочувствителни клетки (рецептори): силно чувствителни пръчици, отговорни за здрач (нощно) виждане, и по-малко чувствителни конуси, отговорни за цветното зрение.

Нормализирани графики на светлочувствителността на конусите на човешкото око S, M, L. Пунктираната линия показва здрача, "черно-бяла" чувствителност на пръчиците.

В човешката ретина има три вида конуси, чиито максимуми на чувствителност попадат в червената, зелената и синята част на спектъра. Разпределението на типовете конуси в ретината е неравномерно: "сините" конуси са по-близо до периферията, докато "червените" и "зелените" конуси са произволно разпределени. Съвпадението на типовете конуси с трите "основни" цвята позволява разпознаването на хиляди цветове и нюанси. Криви на спектрална чувствителност три видаконусите частично се припокриват, което допринася за явлението метамеризъм. Много силната светлина възбужда всичките 3 вида рецептори, поради което се възприема като ослепително бяло излъчване.

Еднаквото стимулиране на трите елемента, съответстващо на среднопретеглената дневна светлина, също предизвиква усещане за бяло.

Гените, кодиращи светлочувствителни протеини опсин, са отговорни за човешкото цветно зрение. Според привържениците на трикомпонентната теория наличието на три различнипротеини, които реагират на различни дължини на вълната, е достатъчен за цветоусещане.

Повечето бозайници имат само два от тези гени, така че имат черно-бяло зрение.

Чувствителният към червена светлина опсин е кодиран при хората от гена OPN1LW.
Други човешки опсини кодират гените OPN1MW, OPN1MW2 и OPN1SW, първите два от които кодират протеини, които са чувствителни към светлина при средна дължина на вълната, а третият е отговорен за светлочувствителния опсин с къса дължина на вълната.

линия на видимост

Зрителното поле е пространството, което едновременно се възприема от окото с фиксиран поглед и фиксирана позиция на главата. Има определени граници, съответстващи на прехода на оптически активната част на ретината към оптически сляпата.
Зрителното поле е изкуствено ограничено от изпъкналите части на лицето - гърба на носа, горния ръб на орбитата. В допълнение, неговите граници зависят от позицията на очната ябълка в орбитата. Освен това във всяко око на здрав човек има област от ретината, която не е чувствителна към светлина, която се нарича сляпо петно. Нервни влакнаот рецепторите към сляпото петно ​​преминават през ретината и се събират в зрителния нерв, който преминава през ретината до другата й страна. Следователно на това място няма светлинни рецептори.

В тази конфокална микроснимка оптичният диск е показан в черно, клетките, покриващи кръвоносните съдове, са в червено, а съдържанието на съдовете е в зелено. Клетките на ретината изглеждат като сини петна.

Слепите петна и в двете очи са вътре различни места(симетричен). Този факт, както и фактът, че мозъкът коригира възприеманото изображение, обяснява защо при нормално използване на двете очи те са невидими.

За да наблюдавате сляпото си петно, затворете дясното си око и погледнете с лявото око десния кръст, който е ограден. Дръжте лицето и монитора си изправени. Без да сваляте очи от десния кръст, изведете (или отдалечете) лицето си от монитора и в същото време следвайте левия кръст (без да го гледате). В един момент ще изчезне.

Този метод може също така да оцени приблизителния ъглов размер на сляпото петно.

Рецепция за откриване на мъртва зона

Има и парацентрални деления на зрителното поле. В зависимост от участието в зрението на едното или двете очи се разграничават монокулярно и бинокулярно зрително поле. В клиничната практика обикновено се изследва монокулярното зрително поле.

Бинокулярно и стереоскопично зрение

Визуален анализатор на човек в нормални условияосигурява бинокулярно зрение, т.е. виждане с две очи с едно зрително възприятие. Основен рефлексен механизъмбинокулярното зрение е рефлекс на сливане на изображения - рефлекс на сливане (сливане), което възниква при едновременно стимулиране на функционално различни нервни елементиретината на двете очи. В резултат на това има физиологично удвояване на обекти, които са по-близо или по-далеч от фиксираната точка (бинокулярно фокусиране). Физиологичното удвояване (фокус) помага да се оцени разстоянието на обект от очите и създава усещане за облекчение или стереоскопично зрение.

При гледане с едно око възприятието за дълбочина (релефно разстояние) се осъществява от гл. обр. поради вторични спомагателни признаци на отдалеченост (видимия размер на обекта, линейни и въздушни перспективи, закриване на едни обекти от други, настаняване на окото и др.).

Пътища на зрителния анализатор
1 - Лява половина зрително поле, 2 - Дясна половина на зрителното поле, 3 - Око, 4 - Ретина, 5 - Зрителни нерви, 6 - Окуломоторен нерв, 7 - Хиазма, 8 - Зрителен тракт, 9 - Странично геникуларно тяло, 10 - Горни коликули, 11 - Неспецифични зрителен път, 12 - Зрителна кора.

Човек вижда не с очите си, а чрез очите си, откъдето информацията се предава през зрителния нерв, хиазмата, зрителните пътища към определени области тилни дяловемозъчната кора, където се формира картината на външния свят, която виждаме. Всички тези органи съставляват нашия зрителен анализатор или зрителна система.

Промяна на зрението с възрастта

Елементите на ретината започват да се формират на 6-10 седмица пренатално развитие, окончателното морфологично съзряване настъпва на 10–12 години. В процеса на развитие на тялото цветовото възприятие на детето се променя значително. При новородено в ретината функционират само пръчки, които осигуряват черно-бяло зрение. Броят на шишарките е малък и те все още не са узрели. Разпознаване на цветове в ранна възрастзависи от яркостта, а не от спектралните характеристики на цвета. Когато конусите узреят, децата първо различават жълто, след това зелено и след това червено (вече от 3 месеца е възможно да се развие условни рефлексиза тези цветове). Конусите започват да функционират напълно до края на 3-тата година от живота. AT училищна възрастповишава се отличителната цветова чувствителност на окото. Усещането за цвят достига максималното си развитие към 30-годишна възраст и след това постепенно намалява.

При новороденото диаметърът на очната ябълка е 16 mm, а теглото му е 3,0 g. Растежът на очната ябълка продължава и след раждането. Най-интензивно расте през първите 5 години от живота, по-слабо - до 9-12 години. При новородените формата на очната ябълка е по-сферична, отколкото при възрастните, в резултат на което в 90% от случаите те имат далекогледска рефракция.

Зениците при новородените са тесни. Поради преобладаването на тонуса на симпатиковите нерви, инервиращи мускулите на ириса, зениците се разширяват на 6-8-годишна възраст, което увеличава риска Слънчево изгарянеретината. На 8-10 години зеницата се стеснява. На възраст 12-13 години скоростта и интензивността на реакцията на зеницата към светлина стават същите като при възрастен.

При новородени и деца предучилищна възрастлещата е по-изпъкнала и по-еластична, отколкото при възрастен, нейната пречупваща сила е по-висока. Това позволява на детето да вижда ясно обекта на по-късо разстояние от окото, отколкото възрастен. И ако при бебето е прозрачен и безцветен, тогава при възрастен лещата има лек жълтеникав оттенък, чиято интензивност може да се увеличи с възрастта. Това не влияе на зрителната острота, но може да повлияе на възприемането на сини и лилави цветове.

Докоснете и двигателни функциизрението се развива в същото време. В първите дни след раждането движенията на очите не са синхронни, с неподвижността на едното око можете да наблюдавате движението на другото. Способността да се фиксира предмет с поглед се формира на възраст от 5 дни до 3-5 месеца.

Реакция на формата на предмет се отбелязва вече при 5-месечно дете. При децата в предучилищна възраст първата реакция е формата на предмета, след това неговият размер и не на последно място цветът.
Зрителната острота се увеличава с възрастта и стереоскопичното зрение се подобрява. Стереоскопичното зрение достига оптималното си ниво до 17-22-годишна възраст, а от 6-годишна възраст момичетата имат по-висока стереоскопична зрителна острота от момчетата. Зрителното поле се увеличава значително. До 7-годишна възраст неговият размер е приблизително 80% от размера на зрителното поле на възрастен.

След 40 години се наблюдава спад в нивото на периферното зрение, тоест има стесняване на зрителното поле и влошаване на страничното зрение.
След около 50-годишна възраст производството на слъзна течност намалява, така че очите са по-малко овлажнени, отколкото в по-млада възраст. Прекомерната сухота може да се изрази в зачервяване на очите, спазми, сълзене под въздействието на вятър или ярка светлина. Това може да не зависи от обикновени фактори (чести напрежениязамърсяване на очите или въздуха).

С възрастта човешкото око започва да възприема заобикалящата среда по-мътно, с намаляване на контраста и яркостта. Способността за разпознаване на цветови нюанси, особено тези, които са близки по цвят, също може да бъде нарушена. Това е пряко свързано с намаляването на броя на клетките на ретината, които възприемат цветови нюанси, контраст и яркост.

Някои свързани с възрастта зрителни увреждания са причинени от пресбиопия, която се проявява чрез размиване, замъгляване на картината, когато се опитвате да видите обекти, разположени близо до очите. Способността да се фокусират малки обекти изисква акомодация от около 20 диоптъра (фокусиране върху обект на 50 mm от наблюдателя) при деца, до 10 диоптъра на 25-годишна възраст (100 mm) и нива от 0,5 до 1 диоптър при възраст 60 години (възможност за фокусиране върху обекта на 1-2 метра). Смята се, че това се дължи на отслабването на мускулите, които регулират зеницата, докато реакцията на зениците към светлинния поток, влизащ в окото, също се влошава. Следователно има трудности при четене при слаба светлина и времето за адаптиране се увеличава с промени в осветеността.

Освен това се развива по-бързо с възрастта. зрителна умораи дори главоболие.

Цветоусещане

Психологията на цветовото възприятие е способността на човека да възприема, идентифицира и назовава цветовете.

Възприемането на цвета зависи от комплекс от физиологични, психологически, културни и социални фактори. Първоначално изследванията на цветовото възприятие се провеждат в рамките на науката за цвета; по-късно към проблема се присъединиха етнографи, социолози и психолози.

Зрителните рецептори с право се считат за "частта от мозъка, изведена на повърхността на тялото". Несъзнателна обработка и корекция визуално възприеманеосигурява "правилността" на зрението, а също така е причина за "грешки" в оценката на цвета при определени условия. По този начин премахването на "фоновото" осветление на окото (например при гледане на отдалечени обекти през тясна тръба) значително променя възприемането на цвета на тези обекти.

Едновременното гледане на едни и същи несветещи обекти или източници на светлина от няколко наблюдатели с нормално цветно зрение, при едни и същи условия на гледане, прави възможно установяването на едно към едно съответствие между спектрален съставсравняват излъчванията и цветовите усещания, причинени от тях. На това се основават измерванията на цвета (колориметрия). Такова съответствие е недвусмислено, но не едно към едно: едни и същи цветови усещания могат да предизвикат радиационни потоци с различен спектрален състав (метамеризъм).

Има много определения за цвета като физическа величина. Но дори и в най-добрите от тях, от колориметрична гледна точка, често се пропуска споменаването, че определената (нереципрочна) еднозначност се постига само при стандартизирани условия на наблюдение, осветяване и т.н., промяната в цветоусещането с промяната в интензитета на излъчване с един и същ спектрален състав не се взема под внимание.(феноменът на Бецолд - Брюке), т.нар. цветова адаптация на окото и т.н. Следователно разнообразието от цветови усещания, възникващи при реални условия на осветление, вариациите в ъгловите размери на елементите, сравнени по цвят, тяхното фиксиране в различни части на ретината, различни психофизиологични състояния на наблюдателя и др. , винаги е по-богат от колориметричното цветово разнообразие.

Например някои цветове (като оранжево или жълто) се определят по същия начин в колориметрията, които в ежедневието се възприемат (в зависимост от светлотата) като кафяво, „кестеняво“, кафяво, „шоколадово“, „маслинено“ и др. , един от най-добрите опити за дефиниране на концепцията за цвят, благодарение на Ервин Шрьодингер, трудностите се отстраняват от простото отсъствие на индикации за зависимостта на цветовите усещания от множество специфични условия на наблюдение. Според Шрьодингер цветът е свойство на спектралния състав на лъченията, общо за всички лъчения, които са визуално неразличими за хората.

Поради естеството на окото светлината, която предизвиква усещане за един и същи цвят (например бяло), т.е. същата степен на възбуждане на трите зрителни рецептора, може да има различен спектрален състав. В повечето случаи човек не забелязва този ефект, сякаш „мисли“ цвета. Това е така, защото въпреки че цветната температура на различното осветление може да е една и съща, спектрите на естествената и изкуствената светлина, отразени от един и същ пигмент, могат да се различават значително и да причинят различно цветово усещане.

Човешкото око възприема много различни нюанси, но има "забранени" цветове, които са недостъпни за него. Пример е цвят, който играе едновременно с жълти и сини тонове. Това се случва, защото възприемането на цвета в човешкото око, подобно на много други неща в нашето тяло, е изградено на принципа на противопоставянето. Ретината на окото има специални неврони-противници: някои от тях се активират, когато виждаме червено, и се потискат от зелено. Същото се случва и с жълто-синята двойка. Така цветовете в червено-зелените и синьо-жълтите двойки имат противоположни ефекти върху едни и същи неврони. Когато източникът излъчва и двата цвята от двойка, ефектът им върху неврона се компенсира и човекът не може да види нито един от тези цветове. Освен това човек не само не може да види тези цветове при нормални обстоятелства, но и да си ги представи.

Такива цветове могат да се видят само като част от научен експеримент. Например, учените Хюит Крейн и Томас Пиантанида от Станфордския институт в Калифорния създадоха специални визуални модели, в които ивици от "спорещи" нюанси се редуваха бързо и бързо се заменяха. Тези изображения, фиксирани със специално устройство на нивото на очите на човек, бяха показани на десетки доброволци. След експеримента хората твърдят, че в определен момент границите между нюансите изчезват, сливайки се в един цвят, който никога преди не са срещали.

Разлики между човешкото и животинското зрение. Метамеризъм във фотографията

Човешкото зрение е анализатор на три стимула, тоест спектралните характеристики на цвета се изразяват само в три стойности. Ако сравнените потоци радиация с различен спектрален състав предизвикват еднакъв ефект върху конусите, цветовете се възприемат като еднакви.

В животинското царство има цветови анализатори с четири и дори пет стимула, така че цветовете, които се възприемат от хората като еднакви, може да изглеждат различни за животните. По-специално, хищните птици виждат следите от гризачи по пътеките на дупки единствено чрез ултравиолетовата луминесценция на компонентите на тяхната урина.
Подобна ситуация се развива със системите за регистриране на изображения, както цифрови, така и аналогови. Въпреки че в по-голямата си част те са тристимулни (три слоя филмова емулсия, три вида матрични клетки дигитална камераили скенер), техният метамеризъм е различен от този на човешкото зрение. Следователно цветовете, възприемани от окото като еднакви, могат да изглеждат различни на снимката и обратното.

Източници

О. А. Антонова, Възрастова анатомия и физиология, Изд.: висше образование, 2006

Лисова Н. Ф. Възрастова анатомия, физиология и училищна хигиена. Proc. помощ / Н. Ф. Лисова, Р. И. Айзман, Я. Л. Завялова, В.

Погодина А.Б., Газимов А.Х., Основи на геронтологията и гериатрията. Proc. Помощ, Ростов на Дон, Изд. Феникс, 2007 г. - 253 с.

цветоусещане(цветова чувствителност, цветово възприятие) - способността на зрението да възприема и преобразува светлинното излъчване с определен спектрален състав в усещане различни цветовенюанси и тонове, формиращи холистично субективно усещане („хрома“, „цвят“, цвят).

Цветът се характеризира с три качества:

• цветен тон, който е основна характеристика на цвета и зависи от дължината на вълната на светлината;
• наситеност, определена от дела на основния тон сред примеси с различен цвят;
• яркост или лекота, която се проявява чрез степента на близост до бялото (степента на разреждане с бяло).

Човешкото око забелязва промени в цвета само когато се надхвърли така нареченият цветен праг (минималната промяна на цвета, видима за окото).

Физическата същност на светлината и цвета

Видимите електромагнитни вибрации се наричат ​​светлина или светлинно излъчване.

Светлинните емисии се делят на комплекси просто.

Бяло слънчева светлина- сложно излъчване, което се състои от прости цветови компоненти - монохроматично (едноцветно) излъчване. Цветовете на монохроматичното излъчване се наричат ​​спектрални.

Ако бял лъч се разложи на спектър с помощта на призма, тогава може да се види поредица от непрекъснато променящи се цветове: тъмно синьо, синьо, циан, синьо-зелено, жълто-зелено, жълто, оранжево, червено.

Цветът на излъчването се определя от дължината на вълната. Целият видим спектър на радиация се намира в диапазона на дължината на вълната от 380 до 720 nm (1 nm = 10 -9 m, т.е. една милиардна от метъра).

Цялата видима част от спектъра може да бъде разделена на три зони

• Радиация с дължина на вълната от 380 до 490 nm се нарича синя зона на спектъра;
• от 490 до 570 nm - зелено;
• от 580 до 720 nm - червено.

Човек вижда различни предмети, боядисани в различни цветове, защото монохроматичните лъчения се отразяват от тях по различни начини, в различни съотношения.

Всички цветове са разделени на ахроматичен и хроматичен

• Ахроматични (безцветни) са сиви цветове с различна лекота, бели и черни цветове. Ахроматичните цветове се характеризират с лекота.
• Всички останали цветове са хроматични (цветни): синьо, зелено, червено, жълто и др. Хроматичните цветове се характеризират с нюанс, лекота и наситеност.

Цветен тон- това е субективна характеристика на цвета, която зависи не само от спектралния състав на радиацията, която влиза в окото на наблюдателя, но и от психологически характеристикииндивидуално възприятие.

Лекотасубективно характеризира яркостта на цвета.

Яркостопределя интензитета на светлината, излъчвана или отразена от повърхност на единица в посока, перпендикулярна на нея (единицата за яркост е кандела на метър, cd / m).

Насищанесубективно характеризира интензивността на усещане за цветен тон.
Тъй като не само източникът на радиация и оцветеният обект, но също окото и мозъкът на наблюдателя участват в появата на зрителното усещане за цвят, трябва да се вземе предвид някои основни сведения за физическата природа на процеса на цветно зрение.

Възприемане на цвета на очите

Известно е, че окото е подобно на камера, в която ретината играе ролята на светлочувствителен слой. Излъчвания с различен спектрален състав се записват от нервните клетки (рецептори) на ретината.

Рецепторите, които осигуряват цветното зрение, са разделени на три вида. Всеки тип рецептор поглъща по различен начин излъчването на трите основни зони на спектъра – синя, зелена и червена, т.е. има различна спектрална чувствителност. Ако радиацията от синята зона навлезе в ретината на окото, тогава тя ще бъде възприета само от един тип рецептори, които ще предават информация за силата на това излъчване в мозъка на наблюдателя. В резултат на това ще има усещане от син цвят. Процесът ще протече по подобен начин в случай на излагане на ретината на радиация на зелената и червената зона на спектъра. При едновременно възбуждане на рецептори от два или три вида ще се появи цветово усещане в зависимост от съотношението на мощностите на излъчване на различните зони на спектъра.

При едновременно възбуждане на рецептори, които откриват радиация, например синята и зелената зона на спектъра, може да възникне светлинно усещане от тъмно синьо до жълто-зелено. Усещането за повече сини нюанси на цвета ще се появи при по-висока мощност на излъчване на синята зона, а зелени нюанси - при по-висока мощност на зелената зона на спектъра. Синята и зелената зона, еднакви по мощност, ще предизвикат усещането за синьо, зелената и червената зона - усещането за жълто, червената и синята зона - усещането за магента. Следователно циан, магента и жълто се наричат ​​двузонови цветове. Еднаквото по мощност излъчване и на трите зони на спектъра предизвиква усещане сив цвятразлична лекота, която преминава в бял цвят с достатъчна мощност на излъчване.

Адитивен светлинен синтез

Това е процесът на получаване на различни цветове чрез смесване (добавяне) на излъчването на трите основни зони на спектъра – синьо, зелено и червено.

Тези цветове се наричат ​​първични или първични излъчвания на адаптивния синтез.

По този начин могат да се получат различни цветове, например на бял екран, като се използват три проектора със син (Blue), зелен (Green) и червен (Red) цветови филтри. На площи на екрана, осветени едновременно от различни проектори, могат да се получат всякакви цветове. Промяната на цвета се постига в този случай чрез промяна на съотношението на мощността на основните излъчвания. Добавянето на радиация става извън окото на наблюдателя. Това е една от разновидностите на адитивен синтез.

Друг вид адитивен синтез е пространственото изместване. Пространственото изместване се основава на факта, че окото не различава отделно разположени малки многоцветни елементи на изображението. Такива, например, като растерни точки. Но в същото време малки елементи от изображението се движат по ретината на окото, така че едни и същи рецептори са последователно засегнати от различно излъчване от съседни различно оцветени растерни точки. Поради факта, че окото не прави разлика между бързите промени в радиацията, то ги възприема като цвета на сместа.

Субтрактивен синтез на цветовете

Това е процесът на получаване на цветове чрез абсорбиране (изваждане) на радиация от бялото.

При субтрактивния синтез се получава нов цвят с помощта на слоеве боя: циан (Cyan), магента (Magenta) и жълто (Yellow). Това са основните или основните цветове на субтрактивния синтез. Циановата боя абсорбира (изважда от бялото) червената радиация, пурпурната - зелената, а жълтата - синята.

За да получите например червен цвят по субтрактивен начин, трябва да поставите жълти и магента филтри на пътя на бялото лъчение. Те ще абсорбират (изваждат) съответно синята и зелената радиация. Същият резултат ще се получи, ако върху бяла хартия се нанесе жълта и лилава боя. Тогава до бялата хартия ще достигне само червена радиация, която се отразява от нея и влиза в окото на наблюдателя.

• Основните цветове на адитивния синтез са синьо, зелено и червено
• основните цветове на субтрактивния синтез - жълто, магента и циан образуват двойки допълващи се цветове.

Допълнителните цветове са цветовете на две лъчения или два цвята, които в сместа образуват ахроматичен цвят: W + C, P + W, G + K.

При адитивния синтез допълнителните цветове дават сиви и бели цветове, тъй като общо те представляват излъчването на цялата видима част от спектъра, а при субтрактивния синтез сместа от тези цветове дава сиви и черни цветове, във формата, в която слоевете от тези цветове поглъщат радиация от всички зони на спектъра.

Разгледаните принципи на цветообразуване са и в основата на производството на цветни изображения в печата. За получаване на печатни цветни изображения се използват така наречените процесни печатни мастила: циан, магента и жълто. Тези цветове са прозрачни и всеки от тях, както вече беше споменато, изважда излъчването на една от спектралните ленти.

Въпреки това, поради несъвършенството на компонентите на субактивния синтез в производството печатна продукцияизползвайте четвъртата допълнителна черна боя.

От диаграмата може да се види, че ако процесните цветове се прилагат върху бяла хартия в различни комбинации, тогава всички основни (основни) цветове могат да бъдат получени както за адитивен, така и за субтрактивен синтез. Това обстоятелство доказва възможността за получаване на цветове с необходимите характеристики при производството на продукти за цветен печат с технологични мастила.

Характеристиките на възпроизвеждане на цветовете се променят по различен начин в зависимост от метода на печат. При дълбокия печат преходът от светли области на изображението към тъмни области се извършва чрез промяна на дебелината на слоя мастило, което ви позволява да регулирате основните характеристики на възпроизвеждания цвят. При дълбокия печат цветообразуването става субтрактивно.

При високия и офсетовия печат цветовете на различни области на изображението се предават от растерни елементи на различни области. Тук характеристиките на възпроизвеждания цвят се регулират от размерите на растерни елементи от различни цветове. Вече беше отбелязано по-рано, че цветовете в този случай се образуват чрез адитивен синтез - пространствено смесване на цветове на малки елементи. Но когато растерните точки с различни цветове съвпадат една с друга и боите се наслагват една върху друга, нов цвят на точките се формира чрез субтрактивен синтез.

Цветова оценка

За измерване, предаване и съхраняване на информация за цвета е необходима стандартна измервателна система. Човешкото зрение може да се счита за един от най-точните измервателни инструменти, но не е в състояние да присвои определени цветове на цветовете. числови стойностинито да ги запомните точно. Повечето хора не осъзнават колко важен е ефектът на цвета върху тях ежедневието. Когато става въпрос за многократно възпроизвеждане, цвят, който изглежда "червен" за един човек, се възприема като "червеникаво-оранжев" от други.

Методите, чрез които се извършва обективна количествена характеристика на цвета и цветовите разлики, се наричат ​​колориметрични методи.

Трицветната теория на зрението ни позволява да обясним появата на усещания за различен цветови тон, лекота и наситеност.

Цветни пространства

Цветни координати
L (Lightness) - яркостта на цвета се измерва от 0 до 100%,
a - цветова гама на цветното колело от зелено -120 до червено +120,
b - цветова гама от синьо -120 до жълто +120

През 1931 г. Международната комисия по осветление - CIE (Commission Internationale de L`Eclairage) предлага математически изчислено цветово пространство XYZ, в което целият спектър, видим за човешкото око, е вътре. За основа беше избрана системата от реални цветове (червено, зелено и синьо), а свободното преобразуване на едни координати в други направи възможно извършването различни видовеизмервания.

Недостатъкът на новото пространство беше неговият неравномерен контраст. Осъзнавайки това, учените проведоха допълнителни изследвания и през 1960 г. Макадам направи някои допълнения и промени в съществуващото цветово пространство, наричайки го UVW (или CIE-60).

Тогава през 1964 г. по предложение на Г. Вишецки е въведено пространството U*V*W* (CIE-64).
Противно на очакванията на експертите, предложената система не беше достатъчно перфектна. В някои случаи формулите, използвани при изчисляването на цветовите координати, дадоха задоволителни резултати (главно с адитивен синтез), в други (с субтрактивен синтез) грешките се оказаха прекомерни.

Това принуди CIE да приеме нова система с равен контраст. През 1976 г. всички разногласия бяха елиминирани и се родиха пространствата Luv и Lab, базирани на същия XYZ.

Тези цветови пространства са взети като основа за независими колориметрични системи CIELuv и CIELab. Смята се, че първата система отговаря в по-голяма степен на условията на адитивен синтез, а втората - на субтрактивен.

В момента се използва цветовото пространство CIELab (CIE-76). международен стандартцветна работа. Основното предимство на пространството е независимостта както от устройствата за възпроизвеждане на цветовете на мониторите, така и от устройствата за въвеждане и извеждане на информация. Със стандартите CIE могат да бъдат описани всички цветове, които човешкото око възприема.

Количеството измерен цвят се характеризира с три числа, показващи относителните количества смесена радиация. Тези числа се наричат ​​цветови координати. всичко колориметрични методина базата на 3D т.е. върху един вид обемен цвят.

Тези методи дават същата надеждна количествена характеристика на цвета, както например измерванията на температура или влажност. Разликата е само в броя на характеризиращите стойности и тяхната връзка. Тази взаимовръзка на трите основни цветови координати води до последователна промяна, тъй като цветът на осветлението се променя. Следователно "трикольорните" измервания се извършват при строго определени условия при стандартизирано бяло осветление.

По този начин цветът в колориметричен смисъл се определя еднозначно от спектралния състав на измереното лъчение, докато цветовото усещане не се определя еднозначно от спектралния състав на лъчението, а зависи от условията на наблюдение и по-специално от цвета. на осветлението.

Физиология на рецепторите на ретината

Цветовото възприятие е свързано с функцията на конусовите клетки в ретината. Пигментите, съдържащи се в конусите, абсорбират част от светлината, падаща върху тях, и отразяват останалата част. Ако някои спектрални компоненти на видимата светлина се абсорбират по-добре от други, тогава ние възприемаме този обект като оцветен.

Първичното разграничаване на цветовете се извършва в ретината; в пръчиците и колбичките светлината предизвиква първично дразнене, което се превръща в електрически импулси за окончателното формиране на възприемания оттенък в мозъчната кора.

За разлика от пръчиците, които съдържат родопсин, шишарките съдържат протеина йодопсин. Йодопсин е общоприетото име за зрителните пигменти в колбичките. Има три вида йодопсин:

• хлоролаб ("зелен", GCP),
• еритролаб ("червен", RCP) и
• цианолаб ("синьо", BCP).

Сега е известно, че светлочувствителният пигмент йодопсин, открит във всички конуси на окото, включва пигменти като хлоролаб и еритролаб. И двата пигмента са чувствителни към цялата област на видимия спектър, но първият от тях има максимум на абсорбция, съответстващ на жълто-зелен (максимум на абсорбция от около 540 nm.), А вторият жълто-червен (оранжев) (максимум на абсорбция от около 570 nm.) части от спектъра. Обръща се внимание на факта, че техните максимуми на поглъщане са разположени наблизо. Това не отговаря на приетите "основни" цветове и не е в съответствие с основните принципи на трикомпонентния модел.

Третият, хипотетичен пигмент, чувствителен към виолетово-синята област на спектъра, наричан преди това цианолаб, не е открит досега.

Освен това не беше възможно да се открие разлика между конусите в ретината и не беше възможно да се докаже наличието само на един вид пигмент във всеки конус. Освен това беше установено, че пигментите хлоролаб и еритролаб присъстват едновременно в конуса.

Неалелните гени за хлоролаб (кодиран от гените OPN1MW и OPN1MW2) и еритролаб (кодиран от гена OPN1LW) са разположени на Х хромозомите. Тези гени отдавна са добре изолирани и проучени. Ето защо най-често срещаните форми на цветна слепота са дейтеронопия (нарушение на образуването на хлоролаб) (6% от мъжете страдат от това заболяване) и протанопия (нарушение на образуването на еритолаб) (2% от мъжете). В същото време някои хора, които имат нарушено възприемане на нюанси на червено и зелено, по-добри хорас нормално цветоусещане възприемат нюанси на други цветове, като каки.

Генът OPN1SW на цианолалаб се намира на седмата хромозома, така че тританопията (автозомна форма на цветна слепота, при която образуването на цианолалаб е нарушено) е рядко заболяване. Човек с тританопия вижда всичко в зелени и червени цветове и не различава предмети привечер.

Нелинейна двукомпонентна теория на зрението

Според друг модел (нелинейна двукомпонентна теория на зрението на С. Ременко), третият „хипотетичен“ пигмент цианолаб не е необходим, пръчката служи като приемник за синята част на спектъра. Това се обяснява с факта, че когато яркостта на осветяване е достатъчна за разграничаване на цветовете, максималната спектрална чувствителност на пръчката (поради избледняването на съдържащия се в нея родопсин) се измества от зелената област на спектъра към синя. Според тази теория конусът трябва да съдържа само два пигмента със съседни максимуми на чувствителност: хлоролаб (чувствителен към жълто-зелената част на спектъра) и еритролаб (чувствителен към жълто-червената част на спектъра). Тези два пигмента отдавна са открити и внимателно проучени. В същото време конусът е нелинеен сензор за съотношение, който предоставя не само информация за съотношението на червеното и Зелен цвят, но също така подчертава нивото на жълто в тази смес.

Доказателство, че приемникът на синята част от спектъра в окото е пръчка, може да бъде и фактът, че при цветна аномалия от трети тип (тританопия) човешкото око не само не възприема синята част от спектъра, но и но също така не различава предмети привечер ( нощна слепота), а това показва именно липсата на нормална работа на пръчките. Привържениците на трикомпонентните теории обясняват защо винаги, в същото време, когато синият приемник спре да работи, пръчките все още не могат да работят.

В допълнение, този механизъм се потвърждава от отдавна известния ефект на Пуркине, чиято същност е, че привечер, когато светлината пада, червените цветове стават черни, а белите изглеждат синкави. Ричард Филипс Файнман отбелязва, че: „Това е така, защото пръчиците виждат синия край на спектъра по-добре от колбичките, но колбичките виждат например тъмночервеното, докато пръчиците изобщо не могат да го видят.“

През нощта, когато фотонният поток е недостатъчен за нормалното функциониране на окото, зрението се осигурява главно от пръчки, така че през нощта човек не може да различава цветовете.

Към днешна дата все още не е възможно да се постигне консенсус относно принципа на възприемане на цветовете от окото.

Човекът и много видове животни с дневна активност различават цветовете, т.е. усещат разликите в спектралния състав на видимата радиация и в цвета на обектите. Видимата част от спектъра включва лъчения с различна дължина на вълната, възприемани от окото под формата на различни цветове.

цветно зрениепоради съвместната работа на няколко светлинни приемника, т.е. фоторецептори (виж фоторецептори) на ретината от различни видове, различни по спектрална чувствителност. Фоторецепторите преобразуват радиационната енергия във физиологично възбуждане, което се възприема от нервната система като различни цветове, т.к. Излъчванията възбуждат приемниците в различна степен. Спектралната чувствителност на фоторецепторите от различни видове е различна и се определя от спектъра на поглъщане на зрителните пигменти (виж Визуален пигмент).

Всеки светлинен детектор поотделно не е в състояние да разграничава цветовете: всички излъчвания за него се различават само по един параметър - видима яркост или лекота, т.к. Светлината от всякакъв спектрален състав има качествено идентичен физиологичен ефект върху всеки от фотопигментите. В тази връзка всяко излъчване при определено съотношение на техните интензитети може да бъде напълно неразличимо едно от друго от един приемник. Ако в ретината има няколко приемника (вижте ретината), тогава условията за равенство за всеки от тях ще бъдат различни. Следователно, за комбинация от няколко приемника, много излъчвания не могат да бъдат изравнени чрез избор на техния интензитет.

Основи съвременни идеиза човешкото цветно зрение са разработени през 19 век от английския физик Т. Юнг и немския учен Херман Хелмхолц под формата на т.нар. трикомпонентна или трицветна теория за цветоусещане. Според тази теория в ретината има три вида фоторецептори (конусовидни клетки (вижте конусовидни клетки)), чувствителни към различна степен на червена, зелена и синя светлина. Въпреки това, физиологичният механизъм на цветоусещане позволява да се разграничат не всички лъчения. Така смесите от червено и зелено в определени пропорции са неразличими от жълто-зелените, жълтите и оранжевите лъчения; смеси от синьо и оранжево могат да бъдат приравнени със смеси от червено и циан или синьо-зелено. Някои хора наследствено нямат един (виж) или два от три светлинни детектора, в последния случай няма цветно зрение.

Цветното зрение е характерно за много животински видове. При гръбначните животни (маймуни, много видове риби, земноводни) и сред насекомите при пчелите и земните пчели цветното зрение е трихроматично, както при хората. При земните катерици и много видове насекоми той е двуцветен, т.е. основава се на работата на два вида светлинни детектори, при птици и костенурки, може би четири. За насекомите видимата област на спектъра е изместена към късовълнова радиация и включва ултравиолетов диапазон. Следователно светът на цветовете на насекомите е значително различен от човешкия.

Основното биологично значение на цветното зрение за хората и животните, които съществуват в света на несветещи обекти, е правилното разпознаване на техния цвят, а не само разграничаването на радиацията. Спектралния състав на отразената светлина зависи както от цвета на обекта, така и от падащата светлина и следователно е обект на значителни промени с променящите се условия на осветление. Способност зрителен апаратправилното разпознаване (идентифициране) на цвета на обектите чрез техните отразяващи свойства при променящи се условия на осветление се нарича постоянство на цветовото възприятие (виж Цвят).

цветно зрение - важен компонентвизуална ориентация на животните. В хода на еволюцията много животни и растения са придобили различни сигнални средства, предназначени за способността на животните "наблюдатели" да възприемат цветовете. Такива са ярко оцветените венчета на цветовете на растенията, които привличат насекоми и опрашващи птици; ярък цвят на плодове и плодове, привличащи животни - дистрибутори на семена; предупредително и плашещо оцветяване на отровни животни и видове, които ги имитират; "плакатно" оцветяване на много тропически риби и гущери, което има сигнално значение в териториалните взаимоотношения; ярко сватбено облекло, което е сезонно или постоянно, характерно за много видове риби, птици, влечуги, насекоми; накрая, специални средствасигнализиране, което улеснява връзката между родители и потомство при риби и птици.

Прочетете повече за цветното зрение в литературата:

• Нюберг Н. Д., Курс на цветознанието, М. - Л., 1932;
• Кравков С. В., Цветно зрение, М., 1951;
• Канаев II, Очерци по историята на проблема с физиологията на цветното зрение от древността до 20 век, L., 1971;
• Физиология на сензорните системи, част 1, L., 1971 (Ръководство по физиология);
• Орлов О. Ю., За еволюцията на цветното зрение при гръбначните животни, в книгата: Проблеми на еволюцията, том 2, Новосибирск, 1972 г. О. Ю. Орлов.

ЦВЕТНА ВИЗИЯ(синоним: цветово възприятие, цветова дискриминация, хроматопсия) - способността на човек да различава цвета на видимите обекти.

Цветът оказва влияние върху общото психофизиологично състояние на човека и до известна степен влияе върху неговата работоспособност. Ето защо голямо значениедават цветово оформление на помещения, оборудване, инструменти и други предмети около хората на работа и у дома. Повечето благоприятно влияниезрението се влияе от ниско наситени цветове от средната част на видимия спектър (жълто-зелено-синьо), така наречените оптимални цветове. За цветна сигнализация, напротив, се използват наситени (безопасни) цветове.

Цвят - свойството на светлината да предизвиква определено зрително усещане в съответствие със спектралния състав на отразеното или излъчено лъчение. Има седем основни цвята: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго и виолетово. В зависимост от дължината на вълната на светлината се разграничават три групи цветове: дълговълнови (червено, оранжево-червено, оранжево), средновълнови (жълто, жълто-зелено, зелено) и късовълнови (синьо, индигово, виолетово) .

Цветовете се делят на хроматични и ахроматични. Хроматичните цветове имат три основни качества: цветен тон, който зависи от дължината на вълната на светлинното излъчване; наситеност, в зависимост от съотношението на основния цветен тон и примесите на други цветни тонове; яркостта на цвета, тоест степента на близостта му до бялото. Различна комбинация от тези качества дава голямо разнообразие от нюанси на хроматичен цвят. Ахроматичните цветове (бяло, сиво, черно) се различават само по яркост.

Когато се смесят два спектрални цвята с различни дължини на вълната, се образува полученият цвят. Всеки от спектралните цветове има допълнителен цвят, при смесване с който се образува ахроматичен цвят - бял или сив. Разнообразие от цветови тонове и нюанси може да се получи чрез оптично смесване само на три основни цвята - червен, зелен и син. Броят на цветовете и техните нюанси, възприемани от човешкото око, е необичайно голям и възлиза на няколко хиляди.

Физиологията на цветното зрение не е добре разбрана. От предложените хипотези и теории за цветното зрение най-разпространената е трикомпонентната теория, чиито основни положения са изразени за първи път от М. В. Ломоносов през 1756 г. По-късно тези разпоредби бяха потвърдени и развити от Юнг (T. Young, 1802) и G. Helmholtz (1866). Според трикомпонентната теория на Ломоносов-Юнг-Хелмхолц в ретината на окото има три възприемащи апарата (рецептори, елементи), които се възбуждат в различна степен под действието на светлинни стимули с различна дължина на вълната (спектрална чувствителност на око). Всеки тип рецептор се възбужда предимно от един от основните цветове - червен, зелен или син, но в известна степен реагира и на други цветове. Поради това кривите на спектралната чувствителност на някои видове цветовъзприемащи рецептори частично се припокриват. Изолираното възбуждане на един тип рецептори предизвиква усещане за основния цвят. При еднакво дразнене и на трите вида рецептори възниква усещане за бял цвят. В окото се извършва първичен анализ на спектъра на излъчване на разглежданите обекти с отделна оценка на участието в тях на червените, зелените и сините области на спектъра. В мозъчната кора се извършва окончателният анализ и синтез на светлинното облъчване, които се извършват едновременно. Благодарение на такова устройство на зрителния анализатор, човек може да разграничи доста добре много цветови нюанси.

Трикомпонентната теория за цветното зрение се потвърждава от данните от морфофизиологичните изследвания. Спектрофотометричните изследвания позволяват да се определят спектрите на абсорбция различни видовеединични фоторецепторни клетки. Според Dow (N. W. Daw, 1981), визуални пигменти(виж) конусите на човешката ретина имат следните максимуми на спектъра на поглъщане: чувствителен към червено - 570-590 nm, чувствителен към зелено - 535-555 nm и чувствителен към синьо - 440-450 nm. Съвременните електрофизиологични изследвания на органа на зрението, проведени от Л. П. Григориева и А. Е. Фурсова (1982), също потвърждават трикомпонентната теория за цветното зрение. Те показаха, че всеки от трите цветови стимула съответства на определен тип биопотенциал на ретината и зрителната област на мозъчната кора.

Има и други теории за цветното зрение, които обаче не са получили широко признание. Според теорията на Херинг за цветното зрение се разграничават три двойки противоположни цветове: червено и зелено, жълто и синьо, бяло и черно. Всяка двойка цветове в ретината съответства на специални - червено-зелено, жълто-синьо и бяло-черно вещество. Под действието на светлината тези вещества се разрушават (дисимилация), а на тъмно - възстановяване (асимилация). Различни комбинациипроцесите на дисимилация и асимилация създават разнообразие от цветови впечатления. Теорията на Херинг не обяснява редица явления, по-специално нарушения на цветното зрение. Йонната теория на Лазарев (1916) свързва цветовото възприятие с освобождаването на йони, които възбуждат цветоразпознаващите рецептори. Според неговата теория конусите на ретината съдържат три светлочувствителни вещества: едното от тях абсорбира предимно червена светлина, другото - зелено, третото - синьо; когато светлината се абсорбира, тези вещества се разлагат с освобождаване на йони, които възбуждат рецепторите за разпознаване на цветовете. Полихроматичната теория на Хартридж предполага, че има седем вида рецептори.

Човек прави разлика между нощно или скотопично зрение, здрач или мезопично и дневно или фотопично зрение (виж). Това се дължи преди всичко на наличието в ретината (виж) на човешкото око на два вида фоторецептори - конуси и пръчици, които послужиха като основа за обосноваване на теорията за двойствеността на зрението, представена от Шулце (M. J. Schultze, 1866) и доразвита от М. М. Войнов (1874), Парино (H. Pari-naud, 1881) и Крис (J. Kries, 1894). Колбичките са разположени предимно в централната част на ретината и осигуряват фотопично зрение – те възприемат формата и цвета на обектите в зрителното поле; пръчките са разположени в периферната област, осигуряват скотопично зрение и откриват слаби светлинни сигнали в периферията на зрителното поле.

Максималната спектрална чувствителност за колбичките е в зоната 556 nm, а за пръчиците - в зоната 510 nm. Тази разлика в спектралната чувствителност на конусите и пръчиците обяснява феномена на Пуркиние, който се състои в това, че при условия на слаба осветеност зелените и сините цветове изглеждат по-светли от червените и оранжевите, докато при условия на дневна светлина тези цветове са приблизително еднакви по светлота.

Цветовото възприятие се влияе от силата на цветовия стимул и цветовия контраст. За цветовата дискриминация има значение яркостта (лекотата) на околния фон. Черният фон подобрява яркостта на цветните полета, тъй като изглеждат по-светли, но в същото време леко намалява цвета. Цветовото възприемане на обектите също се влияе значително от цвета на околния фон. Фигури от един и същи цвят на жълт и син фон изглеждат различно. Това е феноменът на едновременен цветен контраст.

Постоянният цветови контраст се появява като виждане на допълнителен цвят след излагане на основния цвят върху окото. Например, след като разгледате зеления абажур на лампа, бялата хартия първоначално изглежда оцветена в червеникаво. При продължително излагане на цвят на окото се наблюдава намаляване на цветовата чувствителност поради цветовата "умора" на ретината, до състояние, при което два различни цвята се възприемат като еднакви. Това явление се наблюдава при хора с нормално цветно зрение и е физиологично. Въпреки това, с увреждане на макулата на ретината, неврит и атрофия на оптичния нерв, явленията на цветовата умора се появяват по-бързо.

В съответствие с трикомпонентната теория за цветното зрение нормалното цветоусещане се нарича нормална трихромация, а хората с нормално цветно зрение се наричат ​​нормални трихромати. Количествено цветното зрение се характеризира с прага на цветово възприятие, тоест най-малката стойност (сила) на цветен стимул, възприеман като определен цвят.

Нарушения на цветното зрение

Нарушенията на цветното зрение могат да бъдат вродени или придобити. Вродените нарушения на цветното зрение са по-чести при мъжете. Тези нарушения, като правило, са стабилни и се появяват и в двете очи, чувствителността е по-често намалена до червени или зелени цветове. В тази връзка групата с първоначални увреждания на цветното зрение включва лица, които, въпреки че различават всички основни цветове на спектъра, но имат намалена цветова чувствителност, т.е. повишени прагове за възприемане на цветовете.

Класификацията на Chris-Nagel за вродени нарушения на цветното зрение предвижда три вида нарушения на цветното зрение: 1 - анормална трихромазия, 2 - дихромазия, 3 - монохромазия. В зависимост от дължината на вълната на светлинния стимул и местоположението му в спектъра, цветовъзприемащите рецептори се обозначават с гръцки думи: червено - протос (първо), зелено - дейтерос (второ), синьо - тритос (трето). В съответствие с това, с анормална трихромазия, се разграничава отслабване на възприемането на основните цветове: червено - протаномалия, зелено - дейтераномалия, синьо - тританомалия. Дихромазията се характеризира с по-дълбоко увреждане на цветното зрение, при което напълно липсва възприемането на един от трите цвята: червен (протанопия), зелен (деутеранопия) или син (тританопия). Монохромазия (ахромазия, ахроматопсия) означава липса на цветно зрение, цветна слепота; запазвайки само черно-бялото възприятие. В допълнение към тази класификация Е. Б. Рабкин (1937) идентифицира три степени (вида) нарушения на цветното зрение при протанома и дейтераномалия: тежко увреждане - тип А, умерено - тип В и леко - тип С.

Вродените нарушения на цветното зрение обикновено се наричат ​​цветна слепота, на името на английския учен Дж. Далтън, който страда от нарушение на възприемането на червеното и описва това явление.

Най-честата сред вродените нарушения на цветното зрение (до 70%) е аномалната трихромазия. Вродените нарушения на цветното зрение не са придружени от нарушение на други зрителни функции. Хората с вродено нарушение на цветното зрение обикновено не се оплакват, а нарушенията на цветното зрение се откриват само със специално изследване.

При заболявания възникват придобити нарушения на цветното зрение ретината(см.), оптичен нерв(вижте) или централната нервна система; могат да се наблюдават в едното или в двете очи, обикновено са придружени от нарушение на възприятието на всичките 3 цвята, възникват в комбинация с други зрителни нарушения. Придобитите нарушения на цветното зрение могат да се проявят като ксантопсия(виж), цианопсия и еритропсия(см.). Ксантопсия - виждане на предмети в жълто, наблюдава се при жълтеница, отравяне с определени вещества и лекарства(пикринова киселина, сантонин, хинакрин, амилнитрит). Цианопсия - възприемането на обекти в синьо, наблюдавано след отстраняване катаракта(см.). Еритропсията е нарушение на зрителното възприятие, при което видимите обекти изглеждат боядисани в червеникав цвят. Наблюдава се при хора с нормално цветоусещане в резултат на продължителна фиксация на окото върху ярък източник на светлина, богат на UV лъчи, както и след операция на катаракта. За разлика от вродени нарушенияцветното зрение, което е постоянно, цветното зрение, променено в резултат на изброените по-горе заболявания, се нормализира, след като бъдат излекувани.

Тъй като редица професии изискват запазване на нормалното цветово възприятие, например за лица, заети във всички видове транспорт, в някои индустрии, военнослужещи от определени военни клонове, те преминават задължително изследване на цветното зрение. За целта се използват две групи методи - пигментни и спектрални. Пигментните изследвания включват изследвания с помощта на цветни (пигментни) таблици и различни тестови обекти (комплекти от многоцветни чилета вълна, парчета картон и др.), спектралните изследвания включват изследвания с помощта на спектрални аномалоскопи. Принципът за изучаване на цветното зрение с помощта на цветни таблици е предложен от J. Stilling. От цветните таблици най-широко приложение намират полихроматичните таблици на Рабкин. Основната група таблици е предназначена за диференциална диагностика на формите и степента на вродени нарушения на цветното зрение и тяхната разлика от придобитите; контролна група от таблици - за изясняване на диагнозата в сложни случаи. В таблиците сред фоновите кръгове от един и същи цвят има кръгове със същата яркост, но с различен цветен тон, представляващи някаква фигура или фигура, която лесно се различава от нормално виждащи хора. Хората с нарушение на цветното зрение не различават цвета на тези кръгове от цвета на кръговете на фона и следователно не могат да разграничат къдрави или цифрово изображение(цв. Фиг. 1-2). Таблиците на Ишихара служат за същата цел, те се използват за откриване на цветна слепота в червено и зелено.

По-фин метод за диагностициране на нарушения на цветното зрение е аномалоскопията - изследване, използващо специално устройство- аномалоскоп. В СССР масово произвеждано устройство е аномалоскопът AN-59 (фиг.) В чужбина, за изследване на цветното зрение, аномалоскопът Nagel е широко разпространен.

Принципът на работа на устройството се основава на трикомпонентното цветно зрение. Същността на метода се състои в цветовото уравнение на двуцветни тестови полета, едното от които е осветено с монохромен жълто, а вторият, осветен от червено и зелено, може да промени цвета си от чисто червено до чисто зелено. Субектът трябва да избере, чрез оптично смесване на червено и зелено, жълт цвят, съответстващ на контролата (уравнение на Rayleigh). Човек с нормално цветно зрение правилно избира двойка цветове чрез смесване на червено и зелено. Човек с нарушение на цветното зрение не може да се справи с тази задача. Методът на аномалоскопията ви позволява да определите прага (остротата) на цветното зрение отделно за червено, зелено, синьо, да идентифицирате нарушения на цветното зрение, да диагностицирате цветови аномалии.

Степента на нарушение на цветоусещането се изразява с коефициента на аномалия, който показва съотношението на зеления и червения цвят, когато контролното поле на устройството е изравнено с тестовото. При нормални трихромати коефициентът на аномалия варира от 0,7 до 1,3, с протаномалия е по-малък от 0,7, с дейтераномалия е повече от 1,3.

Спектралния аномалоскоп на Rabkin ви позволява да изследвате цветното зрение във всички части на видимия спектър. С помощта на устройството е възможно да се определят както вродени, така и придобити нарушения на цветното зрение, праговете на цветното зрение и степента на функционална стабилност на цветното зрение.

За диагностика на нарушения на цветното зрение се използва и стотонният тест на Farnsworth-Menzell. Тестът се основава на лошата цветова дискриминация на протанопи, дейтеранопи и тританопи в определени области на цветното колело. От субекта се изисква да подреди в реда на нюансите поредица от парчета картон различен цвятпод формата на цветно колело; в нарушение на цветното зрение парчетата картон не са подредени правилно, тоест не в реда, в който трябва да следват едно след друго. Тестът има висока чувствителности предоставя информация за вида на увреждането на цветното зрение. Използва се и опростен тест на Farnsworth, състоящ се от 15 цветни тестови обекта.

Библиография:Кравков С. В. Цветно зрение, М., 1951, библиогр.; Многотомно ръководство за очни заболявания, изд. В. Н. Архангелски, т. 1, кн. 1, стр. 425, М., 1962; PadhamCh. и Сондер с Дж. Възприятие за светлина и цвят, прев. от англ., М., 1978; Сензорни системи, Визия, изд. G. V. Gershuni и други, p. 156, JI., 1982; С около до около l в E. N. и Iz m и y l в Ch. A. Цветно зрение, М., 1984, библиогр.; Физиология на окото на Адлер, изд. от R. A. Moses, p. 545, St Louis a. о., 1981; H u r v i ch L. M. Цветно зрение, Съндърланд, 1981; Система по офталмология, изд. от S. Duke Elder, v. 4, стр. 617, L. * 1968.

А. А. Яковлев-Будников.