Mislimo da vidimo svijet jasno iu stvarnom vremenu, ali vid funkcionira drugačije. Zašto vidimo predmete

U odjeljku o pitanju kakva je priroda boje? Zašto vidimo predmete, ali ne i zrak? dao autor ševron najbolji odgovor je zato što objekti ne prolaze kroz određeni sektor bijela boja to im daje boju koju mi ​​vidimo, a zrak prolazi kroz cijeli spektar bijele, tako da ga ne vidimo

Odgovor od Alexey N. Skvortsov (SPbSPU)[guru]
Boja je _subjektivna_ percepcija valne duljine vidljiva boja(ako želite - energija fotona). Dakle, 680 nm izgleda kao duboko crveno, a 420 nm izgleda kao plavo.
Dopustite mi da naglasim da je ovo subjektivno. Na primjer, ja sam genetski daltonist i ne vidim razliku između onoga što vi nazivate svijetlo lila i svijetlozelene.
Naše oko vidi samo raspršenu (uključujući - DIFUZNO reflektiranu) svjetlost. Ne vidimo paralelne svjetlosne zrake (pa ne vidimo površinu čistog zrcala). Čisti zrak vrlo slabo raspršuje svjetlost (u debljini atmosfere to postaje vidljivo i izgleda kao plava boja neba). Iz tog razloga ne vidimo laserska zraka prolazeći kroz zrak. Međutim, ako dodate difuzor, na primjer, podignete ga, zraka će postati vidljiva.
Boja predmeta ili tvari nastaje kada oni na različite načine apsorbiraju ili raspršuju zračenje u optičkom području (400-700 nm). Dodatno: tvar koja sve upija izgleda crna; tvar koja sve raspršuje izgleda bijela.

Odgovor od Kosovorotka[guru]
Objekte vidimo samo one koji ODBIJAJU svjetlost određenog raspona. Prema tome, zrak NE reflektira svjetlost, stoga je za nas proziran.

Linije stražnji zid očna jabučica i zauzima 72% njegove površine unutarnja površina. To se zove MREŽNICA. Mrežnica ima oblik ploče debljine oko četvrt milimetra i sastoji se od 10 slojeva.

Mrežnica je po svom podrijetlu izbočeni dio mozga: tijekom razvoja embrija mrežnica nastaje od očnih mjehurića, koji su izbočine prednje stijenke primarnog moždanog mjehurića. Glavni od njegovih slojeva je sloj svjetlosti osjetljive stanice - FOTORECEPTORI. Postoje dvije vrste: ŠTAPIĆI i ŠIŠERI. Dobili su takva imena zbog svog oblika:

U svakom oku ima oko 125-130 milijuna štapića. Karakteriziraju se visoka osjetljivost osvjetljavati i raditi pri slabom osvjetljenju, odnosno odgovorni su za vid u sumrak. Međutim, štapići nisu u stanju razlikovati boje, te uz njihovu pomoć vidimo crno-bijelo. Sadrže vizualni pigment RHODOPSIN.

Šipke se nalaze u cijeloj mrežnici, osim u samom središtu, pa se zahvaljujući njima otkrivaju objekti na periferiji vidnog polja.

Mnogo je manje čunjića nego štapića - oko 6-7 milijuna u mrežnici svakog oka. Čunjevi pružaju vid u boji, ali su 100 puta manje osjetljivi na svjetlost od štapića. Zato vid u boji- danju, au mraku, kada rade samo štapići, čovjek ne može razlikovati boje. Čunjevi su mnogo bolji od štapova u hvatanju brzih pokreta.

Pigment čunjića kojemu dugujemo vid boja zove se IODOPSIN. Šipke su "plave", "zelene" i "crvene", ovisno o valnoj duljini svjetlosti koju preferirano apsorbiraju.

Čunjići se nalaze uglavnom u središtu mrežnice, u tzv ŽUTA MRLJA(također se zove MAKULA). Na ovom mjestu, debljina retine je minimalna (0,05-0,08 mm) i svi slojevi su odsutni, osim sloja čunjića. Makula ima žuta boja zbog visok sadržajžuti pigment. žuta mrlja osoba vidi najbolje: sve svjetlosne informacije koje padaju na ovo područje mrežnice prenose se najpotpunije i bez izobličenja, s maksimalnom jasnoćom.

Ljudska mrežnica uređena je na neobičan način: okrenuta je naopako. Sloj mrežnice sa stanicama osjetljivim na svjetlo nije ispred, sa strane staklasto tijelo, kao što se moglo očekivati, ali straga, sa strane žilnice. Da bi došla do štapića i čunjića, svjetlost prvo mora proći kroz preostalih 9 slojeva mrežnice.

između mrežnice i žilnica postoji pigmentni sloj koji sadrži crni pigment - melanin. Ovaj pigment apsorbira svjetlost koja prolazi kroz mrežnicu i sprječava da se ona reflektira natrag, raspršujući unutar oka. U albina - ljudi s urođenim nedostatkom melanina u svim stanicama tijela - pri jakom osvjetljenju, svjetlost unutar očne jabučice se reflektira u svim smjerovima od površina mrežnice. Kao rezultat toga, jedna diskretna točka svjetlosti koja bi normalno pobudila samo nekoliko štapića ili čunjića reflektira se posvuda i pobuđuje mnoge receptore. Stoga je kod albina vidna oštrina rijetko veća od 0,2-0,1 pri stopi od 1,0.

Pod utjecajem svjetlosnih zraka u fotoreceptorima dolazi do fotokemijske reakcije – raspadanja vidnih pigmenata. Kao rezultat ove reakcije oslobađa se energija. Ta se energija u obliku električnog signala prenosi do međustanica - BIPOLARNI(nazivaju se i interneuroni ili interneuroni), a zatim na GANGLIONSKE STANICE koji stvaraju živčane impulse i živčana vlakna poslati ih u mozak.

Svaki čunjić povezan je preko bipolarne stanice s jednom ganglijskom stanicom. Ali signali štapića koji idu prema ganglijskim stanicama prolaze kroz takozvanu konvergenciju: nekoliko štapića spojeno je na jednu bipolarnu stanicu, ona zbraja njihove signale i prenosi ih jednoj ganglijskoj stanici. Konvergencija omogućuje povećanje svjetlosne osjetljivosti oka, kao i osjetljivost perifernog vida na pokrete, dok kod čunjića izostanak sumacije omogućuje povećanje vidne oštrine, ali se smanjuje osjetljivost "čunjića" vida.

Preko vidnog živca informacije o slici s mrežnice ulaze u mozak i tamo se obrađuju, na način da vidimo konačna slika okolni svijet.

Opširnije: mozak vizualni sustav(vizualni analizator)

Struktura vizualni aparat ljudski
1 - mrežnica,
2 - neukrštena vlakna optički živac,
3 - ukrštena vlakna vidnog živca,
4 - optički trakt,
5 - vanjsko koljenasto tijelo,
6 - vizualni sjaj,
7 - vidni korteks
8 - okulomotorni živac
9 - gornji tuberkuli kvadrigemine

Kod čovjeka i viših majmuna sijeku se polovice vlakana svakog vidnog živca desne i lijeve strane (tzv. optička kijazma, odn. KIJAZMA). U hijazmi se križaju samo ona vlakna koja prenose signal s unutarnje polovice mrežnice oka. A to znači da je vid lijeve polovice slike svakog oka usmjeren na lijeva hemisfera, a vid desne polovice svakog oka - na desno!

Nakon prolaska kroz kijazu, vlakna svakog vidnog živca formiraju optički trakt. Optički putovi prolaze duž baze mozga i dopiru do subkortikalnog dijela vizualni centri- vanjski koljenasta tijela. Procesi živčanih stanica koji se nalaze u tim centrima tvore vizualni sjaj, koji tvori najviše bijela tvar temporalni režanj mozak, kao i parijetalni i okcipitalni režanj.

U konačnici, sve vizualne informacije prenose se u obliku živčanih impulsa u mozak, njegov najviši autoritet – korteks, gdje se odvija formiranje vizualne slike.

Vidni korteks nalazi se – zamislite! - u okcipitalni režanj mozak.

Trenutno se već mnogo zna o mehanizmima vidnog sustava, ali to moramo iskreno priznati moderna znanost još ne zna u potpunosti kako se mozak nosi sa složenim zadatkom pretvaranja električnih signala mrežnice u vizualni prizor kakav opažamo – sa svom složenošću oblika, dubine, pokreta i boja. Ali proučavanje ovog pitanja ne stoji mirno i, nadamo se, znanost će u budućnosti razotkriti sve tajne vizualnog analizatora i moći ih koristiti u praksi - u medicini, kibernetici i drugim područjima.

Edukativni video:
Građa i rad vidnog analizatora

Ekologija života: Fiksirajte pogled na redak teksta i ne pomičite oči. U isto vrijeme pokušajte svoju pozornost prebaciti na redak ispod. Zatim još jedan. I dalje. Nakon pola minute osjetit ćete da vam se oči kao da su se zamaglile: jasno se vidi samo nekoliko riječi na koje gledate, a sve ostalo je mutno. Zapravo, tako vidimo svijet. Je uvijek. I pritom mislimo da sve vidimo kristalno jasno.

Fiksirajte pogled na redak teksta i ne pomičite oči. U isto vrijeme pokušajte svoju pozornost prebaciti na redak ispod. Zatim još jedan. I dalje. Nakon pola minute osjetit ćete da vam se oči kao da su se zamaglile: jasno se vidi samo nekoliko riječi na koje gledate, a sve ostalo je mutno. Zapravo, tako vidimo svijet. Je uvijek. I pritom mislimo da sve vidimo kristalno jasno.

Imamo malu, malu točku na mrežnici, u kojoj ima dovoljno osjetljivih stanica – štapića i čunjića – da se sve može normalno vidjeti. Ta se točka naziva "središnja fovea". Fovea pruža kut gledanja od oko tri stupnja - u praksi to odgovara veličini nokta palac na ispruženoj ruci.

Na ostatku površine mrežnice ima mnogo manje osjetljivih stanica - dovoljno da se razaznaju nejasni obrisi predmeta, ali ne više. Postoji rupa u mrežnici koja ne vidi baš ništa - "slijepa pjega", točka gdje se živac spaja s okom. Vi to, naravno, ne primjećujete. Ako vam ovo nije dovoljno, podsjetit ću vas da i trepnete, odnosno svakih nekoliko sekundi isključite vid. Na što ni ti ne obraćaš pažnju. Iako sada plaćate. I smeta ti.

Kako uopće išta vidimo? Čini se da je odgovor očit: mičemo očima vrlo brzo, u prosjeku tri do četiri puta u sekundi. Ovi oštri, sinkronizirani pokreti očiju nazivaju se "sakade". Usput, obično ih i ne primjećujemo, što je dobro: kao što ste možda pogodili, vid ne radi tijekom sakade. Ali uz pomoć sakada stalno mijenjamo sliku u fovei - i kao rezultat toga pokrivamo cijelo vidno polje.

Mir kroz slamku

Ali ako bolje razmislite, ovo objašnjenje nije dobro. Uzmite slamku za koktel u šaku, prislonite je na oko i pokušajte pogledati takav film – ne govorim o izlasku u šetnju. Kako je normalno vidjeti? Ovo je vaš pogled od tri stupnja. Pomičite slamku koliko god želite - normalan vid neće funkcionirati.

Općenito, pitanje nije trivijalno. Kako to da vidimo sve ako ne vidimo ništa? Postoji nekoliko opcija. Prvo: još uvijek ništa ne vidimo – samo imamo osjećaj da sve vidimo. Kako bismo provjerili je li taj dojam pogrešan, pomaknemo oči tako da fovea bude usmjerena točno na točku koju testiramo.

A mi mislimo: pa još se vidi! I s lijeve strane (zatvarač očiju nalijevo), i s desne (zatvarač očiju s desne strane). To je kao s hladnjakom: na temelju našeg vlastite osjećaje tada svjetlo uvijek gori.

Druga opcija: ne vidimo sliku koja dolazi iz mrežnice, već potpuno drugačiju - onu koju mozak gradi za nas. Odnosno, mozak puzi naprijed-natrag poput slamke, marljivo sastavlja jednu sliku iz ovoga - i sada je već doživljavamo kao okolnu stvarnost. Drugim riječima, ne vidimo očima, već moždanom korom.

Obje opcije se slažu u jednom: jedini način vidjeti nešto - pomaknuti oči. Ali postoji jedan problem. Eksperimenti pokazuju da objekte razlikujemo fenomenalnom brzinom - brže nego što okulomotorni mišići imaju vremena za reakciju. A mi sami to ne razumijemo. Čini nam se da smo već pomaknuli oči i jasno vidjeli objekt - iako ćemo zapravo to tek učiniti. Ispostavilo se da mozak ne analizira samo sliku primljenu uz pomoć vida - on je također predviđa.

Nepodnošljivo tamne pruge

Njemački psiholozi Arvid Herwig i Werner Schneider proveli su eksperiment: fiksirali su njihove glave na volontere i snimali njihove pokrete očiju posebnim kamerama. Subjekti su gledali u prazno središte ekrana. Sa strane - u bočnom vidnom polju - na ekranu se prikazao prugasti krug na koji su volonteri odmah usmjerili pogled.

Ovdje su psiholozi napravili lukav trik. Tijekom sakade vid ne radi - osoba postaje slijepa na nekoliko milisekundi. Kamere su uhvatile da je subjekt počeo pomicati oči prema krugu, au tom trenutku računalo je prugasti krug zamijenilo drugim, koji se razlikovao od prvog broja pruga. Sudionici eksperimenta nisu primijetili promjenu.

Pokazalo se sljedeće: periferni vid dobrovoljcima je prikazan krug s tri pruge, au fokusiranoj ili središnjoj traci, na primjer, bile su četiri.

Na taj su način dobrovoljci bili obučeni povezati nejasnu (bočnu) sliku jedne figure s jasnom (središnjom) slikom druge figure. Operacija je ponovljena 240 puta unutar pola sata.

Nakon treninga počelo je polaganje ispita. Glava i pogled ponovno su fiksirani, au bočnom vidnom polju ponovno je nacrtan prugasti krug. Ali sada, čim je dobrovoljac počeo micati očima, krug je nestao. Sekundu kasnije na ekranu se pojavio novi krug s nasumičnim brojem pruga.

Sudionici eksperimenta zamoljeni su da tipkama podese broj pruga kako bi dobili lik koji su upravo vidjeli perifernim vidom.

Volonteri iz kontrolne skupine, kojima su prikazane iste brojke u bočnom i središnjem vidu u fazi treninga, prilično su točno odredili "stupanj pruga". Ali oni koji su bili naučeni pogrešnom asocijacijom vidjeli su brojku drugačije. Ako se tijekom treninga povećao broj pruga, tada su u fazi ispitivanja ispitanici krugove s tri pruge prepoznali kao krugove s četiri pruge. Ako su ga smanjili, krugovi su im se činili dvotračnima.

Iluzija vida i iluzija svijeta

Što to znači? Ispostavilo se da naši mozgovi neprestano uče udruživati izgled objekt u perifernom vidu kako taj objekt izgleda kada ga gledamo. I dalje koristi te asocijacije za predviđanja. To objašnjava fenomen našeg vizualna percepcija: objekte prepoznajemo i prije nego što ih, strogo govoreći, vidimo, jer naš mozak analizira mutnu sliku i na temelju prethodnog iskustva pamti kako ta slika izgleda nakon fokusiranja. Radi to toliko brzo da stječemo dojam jasna vizija. Ovaj osjećaj je iluzija.

Također je iznenađujuće koliko učinkovito mozak uči stvarati takva predviđanja: samo pola sata neusklađenih slika u bočnom i središnjem vidu bilo je dovoljno da dobrovoljci počnu krivo vidjeti. S obzirom na to da je u stvaran život mičemo oči stotine tisuća puta dnevno, zamislite terabajte videa iz mrežnice koje mozak izbacuje svaki put kad hodate ulicom ili gledate film.

Ne radi se čak ni o vidu kao takvom – on je samo najživopisniji prikaz kako percipiramo svijet.

Čini nam se da sjedimo u prozirnom svemirskom odijelu i usisavamo okolnu stvarnost. Zapravo, uopće ne komuniciramo izravno s njom. Ono što nam se čini kao otisak svijeta koji nas okružuje, zapravo gradi mozak virtualna stvarnost, koji se izdaje svijesti po nominalnoj vrijednosti.

Ovo će vas zanimati:

Mozgu je potrebno oko 80 milisekundi da obradi informaciju i od obrađenog materijala izgradi koliko-toliko cjelovitu sliku. Tih 80 milisekundi je kašnjenje između stvarnosti i naše percepcije te stvarnosti.

Uvijek živimo u prošlosti – točnije, u bajci o prošlosti, koja nam se priča nervne ćelije. Svi smo sigurni u istinitost ove bajke - to je također svojstvo našeg mozga i od toga se ne može pobjeći. Ali kada bi se svatko od nas barem povremeno sjetio ovih 80 milisekundi samozavaravanja, tada bi svijet, čini mi se, bio malo ljubazniji. Objavljeno

Kandidat kemijskih znanosti O. BELOKONEVA.

Znanost i život // Ilustracije

Znanost i život // Ilustracije

Znanost i život // Ilustracije

Zamislite da stojite na suncem obasjanoj livadi. Koliko svijetlih boja ima okolo: zelena trava, žuti maslačak, crvene jagode, lila-plava zvona! Ali svijet je svijetao i šaren samo danju, u sumrak svi predmeti postaju jednako sivi, a noću su potpuno nevidljivi. Svjetlost je ta koja vam omogućuje da vidite svijet u svoj svojoj šarenoj raskoši.

Glavni izvor svjetlosti na Zemlji je Sunce, ogromna vruća lopta, u čijim dubinama se neprekidno odvijaju nuklearne reakcije. Dio energije tih reakcija Sunce nam šalje u obliku svjetlosti.

Što je svjetlost? O tome znanstvenici raspravljaju stoljećima. Neki su vjerovali da je svjetlost tok čestica. Drugi su provodili eksperimente iz kojih je jasno slijedilo: svjetlost se ponaša kao val. Pokazalo se da su i jedni i drugi bili u pravu. Svjetlost je elektromagnetsko zračenje koje se može smatrati putujućim valom. Val nastaje fluktuacijama električnog i magnetskog polja. Što je viša frekvencija osciliranja, to zračenje nosi više energije. A pritom se zračenje može smatrati strujom čestica – fotona. Zasad nam je važnije da je svjetlost val, iako ćemo se na kraju morati sjetiti i fotona.

Ljudsko oko (nažalost, a možda i na sreću) može percipirati elektromagnetsko zračenje samo u vrlo uskom području valnih duljina, od 380 do 740 nanometara. Ovu vidljivu svjetlost emitira fotosfera - relativno tanka (debela manje od 300 km) ljuska Sunca. Ako razložimo "bijelo" sunčeva svjetlost po valnim duljinama dobivate vidljivi spektar - svima dobro poznatu dugu u kojoj valovi različite dužine percipiramo kao različite boje: od crvene (620-740 nm) do ljubičaste (380-450 nm). Zračenje valne duljine veće od 740 nm (infracrveno) i manje od 380-400 nm (ultraljubičasto) za ljudsko oko nevidljiv. Retina oka ima posebni kavezi- receptori odgovorni za percepciju boja. Stožastog su oblika, zbog čega se nazivaju češeri. Čovjek ima tri vrste čunjića: neki najbolje percipiraju svjetlost u plavo-ljubičastom području, drugi u žuto-zelenom, a treći u crvenom.

Što određuje boju stvari oko nas? Da bi naše oko moglo vidjeti bilo koji predmet, potrebno je da svjetlost prvo padne na taj predmet, a tek onda na mrežnicu. Predmete vidimo jer oni reflektiraju svjetlost, a ta reflektirana svjetlost, prolazeći kroz zjenicu i leću, pogađa mrežnicu. Svjetlost koju apsorbira predmet ne može se vidjeti okom. Čađa, na primjer, apsorbira gotovo svo zračenje i čini nam se crnom. Snijeg, s druge strane, ravnomjerno reflektira gotovo svu svjetlost koja pada na njega i stoga izgleda bijelo. A što se događa ako sunčeva svjetlost udari u plavo obojeni zid? Od nje će se reflektirati samo plave zrake, a ostale će biti apsorbirane. Stoga boju zida doživljavamo kao plavu, jer apsorbirane zrake jednostavno nemaju priliku pogoditi mrežnicu.

Različiti predmeti, ovisno o tome od koje su tvari napravljeni (ili kojom bojom su obojeni), upijaju svjetlost na različite načine. Kada kažemo: "lopta je crvena", mislimo na to da svjetlost koja se reflektira s njene površine utječe samo na one receptore mrežnice koji su osjetljivi na crveno. A to znači da boja na površini lopte apsorbira sve svjetlosne zrake osim crvenih. Sam objekt nema boju, boja nastaje kada se od njega reflektiraju elektromagnetski valovi vidljivog raspona. Ako su vas pitali da pogodite koje je boje papirić u zatvorenoj crnoj koverti, nećete se nimalo ogriješiti o istinu ako odgovorite: “Ništa!”. A ako je crvena površina osvijetljena zelenim svjetlom, izgledat će crno, jer zeleno svjetlo ne sadrži zrake koje odgovaraju crvenoj. Najčešće, tvar apsorbira zračenje različite dijelove vidljivi spektar. Molekula klorofila, na primjer, apsorbira svjetlost u crvenom i plavom području, a reflektirani valovi daju zelene boje. Zahvaljujući tome, možemo se diviti zelenilu šuma i trava.

Zašto neke tvari apsorbiraju zelenu svjetlost, dok druge apsorbiraju crvenu? To je određeno strukturom molekula od kojih se tvar sastoji. Međudjelovanje materije sa svjetlosnim zračenjem događa se na način da jedna molekula u jednom trenutku “proguta” samo jedan dio zračenja, odnosno jedan kvant svjetlosti ili foton (tu dolazi ideja o svjetlosti kao struja čestica mi je dobro došla!). Energija fotona izravno je povezana s frekvencijom zračenja (što je energija veća, to je frekvencija veća). Nakon što apsorbira foton, molekula ide na viši nivo razina energije. Energija molekule ne raste glatko, već naglo. Dakle, molekula ne apsorbira nikakve elektromagnetske valove, već samo one koji joj odgovaraju po veličini “porcije”.

Tako ispada da niti jedan predmet nije oslikan sam po sebi. Boja nastaje selektivnom apsorpcijom tvari vidljivo svjetlo. A budući da u našem svijetu postoji mnogo tvari koje mogu apsorbirati - kako prirodnih, tako i onih koje su stvorili kemičari - svijet pod Suncem obojen je svijetlim bojama.

Frekvencija osciliranja ν, valna duljina svjetlosti λ i brzina svjetlosti c povezani su jednostavnom formulom:

Brzina svjetlosti u vakuumu je konstantna (300 milijuna nm/s).

Valna duljina svjetlosti obično se mjeri u nanometrima.

1 nanometar (nm) je jedinica za duljinu jednaka milijardnom dijelu metra (10 -9 m).

U jednom milimetru nalazi se milijun nanometara.

Frekvencija osciliranja mjeri se u hercima (Hz). 1 Hz je jedna oscilacija u sekundi.

Izuzetno važan oblik energije. Život na zemlji ovisi o energiji sunčeve svjetlosti. Osim toga, svjetlost je zračenje koje nam daje vizualne osjećaje. lasersko zračenje Primjenjuje se u mnogim područjima - od prijenosa informacija do rezanja čelika.

Predmete vidimo kada svjetlost s njih dopre do naših očiju. Ti objekti ili sami emitiraju svjetlost, ili reflektiraju svjetlost koju emitiraju drugi objekti, ili je propuštaju kroz sebe. Vidimo, na primjer, Sunce i zvijezde jer emitiraju svjetlost. Većinu predmeta oko nas vidimo zahvaljujući svjetlosti koju oni reflektiraju. A neki materijali, kao što su vitraji u katedralama, otkrivaju bogatstvo svojih boja propuštajući svjetlost kroz njih.

Jarka sunčeva svjetlost izgleda nam kao čisto bijela, to jest bezbojna. Ali tu griješimo, budući da se bijela svjetlost sastoji od mnogo boja. Vidljive su kada sunčeve zrake obasjaju kišne kapi i promatramo dugu. Višebojna traka nastaje i kada se sunčeva svjetlost reflektira od skošenog ruba zrcala ili prolazi kroz stakleni ukras ili posudu. Taj se pojas naziva svjetlosni spektar. Počinje crvenom bojom i, postupno mijenjajući, završava na suprotnom kraju ljubičastom bojom.

Obično ne uzimamo u obzir slabije nijanse boja i stoga smatramo da se spektar sastoji od svih sedam pojaseva boja. Boje spektra, koje se nazivaju sedam duginih boja, uključuju crvenu, narančastu, žutu, zelenu, cijan, indigo i ljubičastu.

Prizme

1760-ih Isaac Newton eksperimentirao je sa svjetlom. Za rastavljanje svjetlosti na komponente i dobivanje spektra upotrijebio je trokutnu staklenu prizmu. Znanstvenik je otkrio da skupljanjem fragmentirane zrake uz pomoć druge prizme ponovno možete dobiti bijelu svjetlost. Tako je dokazao da je bijela svjetlost mješavina različite boje.

Primarne boje svjetlosti su crvena, zelena i plava. Njihova kombinacija stvara bijelu svjetlost. Pomiješane u parovima, tvore žutu, plavu ili ljubičastu boju. Pigmenti ili primarne boje boja su ljubičasta, plava, žuta. Njihova kombinacija je prikazana na slici.

Svjetlosne zrake koje prolaze kroz prizmu se lome. Ali zrake različitih boja se lome različitim stupnjevima- crvena u najmanjem, ljubičasta u najvećem. Zato se bijela boja, prolazeći kroz prizmu, cijepa na složene boje.

Lom svjetlosti naziva se refrakcija, a razlaganje bijele svjetlosti na različite boje naziva se disperzija. Kada kišne kapi rasprše sunčevu svjetlost, nastaje duga.

Elektromagnetski valovi

Svjetlosni spektar je samo dio ogromnog raspona zračenja, koji se naziva elektromagnetski spektar. Uključuje gama, rendgensko, ultraljubičasto, infracrveno (toplinsko) zračenje i radiovalove. Sve vrste elektromagnetskog zračenja šire se u obliku valova električnih i magnetskih oscilacija brzinom svjetlosti - oko 300 000 km/s. Elektromagnetski valovi razlikuju se uglavnom po valnoj duljini. Određena je frekvencijom, odnosno brzinom kojom ti valovi nastaju. Što je veća frekvencija, to su bliže jedna drugoj i kraća je duljina svake od njih. U spektru, svjetlosni valovi zauzimaju mjesto između infracrvenog i ultraljubičastog područja.

Sunce emitira širok raspon elektromagnetska radijacija. Ljestvica daje valne duljine u nanometrima (milijarditi dio metra) i većim jedinicama.

leće

Slika u fotoaparatima i optičkim instrumentima dobiva se pomoću leća i pojave loma svjetlosnih zraka u njima. Možda ste primijetili da se u lećama jeftinih teleskopa, na primjer, oko obrisa slike formira rub u boji. To se događa jer, poput prizme, jednostavna leća, izrađen od jednog komada stakla ili plastike, lomi zrake različitih boja u različitim stupnjevima. U kvalitetnijim uređajima ovaj se nedostatak uklanja uporabom dvije spojene leće. Prvi dio takve kompozitne leće razlaže bijelu svjetlost na različite boje, a drugi dio ih opet spaja i tako uklanja nepotrebnu granicu.

Primarne boje

Kao što je Newton pokazao, bijela svijeća može se dobiti miješanjem sedam duginih boja. Ali to se još lakše može učiniti miješanjem samo tri boje - crvene, zelene i plave. Nazivaju se primarnim bojama svjetlosti. Druge boje dobit ćemo kombiniranjem glavnih. Tako, na primjer, mješavina crvene i zelene daje žutu.

Konveksna leća fokusira paralelne zrake. Budući da se bijela svjetlost sastoji od više od jedne boje, njihove se zrake lome u različitim stupnjevima i fokusiraju na različitim udaljenostima od leće. Kao rezultat toga, oko kontura slike formira se rub u boji.

Za dobivanje slika bez ruba u boji može se koristiti leća izrađena od dvije vrste stakla. Prvi dio leće lomi zrake različitih boja u različitim stupnjevima, uzrokujući njihovo odstupanje. Drugi ih ponovno prikuplja, eliminirajući izobličenja boja.

Činjenica da se bijela svjetlost sastoji od više boja objašnjava zašto vidimo predmete u jednoj ili drugoj boji. (Radi jednostavnosti, pretpostavimo da se bijela svjetlost sastoji samo od crvene, zelene i plave.) Predmet vidimo bijel ako reflektira sve tri komponente bijele svjetlosti, a crn ako ne reflektira niti jednu od njih. Ali crveni objekt osvijetljen bijelom svjetlošću izgleda crven jer uglavnom reflektira crvenu komponentu bijele i apsorbira većinu plave i zelene komponente. Kao rezultat toga, vidimo uglavnom crveno. Slično tome, plavi objekt reflektira plave zrake dok apsorbira crvene i zelene. Zeleni objekt reflektira zelene zrake, apsorbirajući crvenu i plavu.

Složene oči muha sastoje se od tisuća leća. Svaki fokusira svjetlost na samo nekoliko stanica osjetljivih na svjetlo, tako da muha ne može vidjeti sve detalje objekta. Cvijet, očima muhe, izgleda kao slika koja se sastoji od tisuća komadića.

WebProm banner mreža

Ako miješate boje različite boje, tada će svaki apsorbirati (apsorbirati) različite komponente bijelog svjetla, smjesa će postati tamnija. Dakle, miješanje boja je suprotan proces od miješanja zraka boja. Da biste dobili određeni raspon boja, trebate koristiti drugačiji skup primarnih boja. Primarne boje koje se koriste u slikanju nazivaju se primarnim pigmentnim bojama. Ovo je magenta boja ili "savršena crvena", plava i žuta se obično (ali netočno) nazivaju crvenom, plavom i žutom. Crna se dodaje kako bi se povećala gustoća tamnih područja, a bogata mješavina svih primarnih boja još uvijek donekle reflektira svjetlost. Rezultat je tamno smeđa umjesto crne.

Valovi i čestice

Kako nastaju i šire se svjetlosne zrake stoljećima je ostala potpuna misterija. I danas ovaj fenomen nije u potpunosti istražen od strane znanstvenika.

U 17. stoljeću Isaac Newton i drugi vjerovali su da je svjetlost sastavljena od čestica koje se brzo kreću zvanih korpuskula. Danski znanstvenik Christian Huygens tvrdio je da se svjetlost sastoji od valova.

Godine 1801. engleski znanstvenik Thomas Young napravio je niz eksperimenata s difrakcijom svjetlosti.Ovaj fenomen se sastoji u tome da se svjetlost pri prolasku kroz vrlo uski prorez lagano raspršuje, a ne širi pravocrtno. Young je objasnio difrakciju kao širenje svjetlosti u obliku valova. A 60-ih godina XIX stoljeća, škotski znanstvenik James Clark Maxwell sugerirao je da se elektromagnetska energija širi u valovima, a da je svjetlost posebna vrsta ovu energiju.

Mirage je optička iluzija promatrano u vrućim pustinjama (gore). Kada sunce zagrijava zemlju, zagrijava se i zrak iznad nje. Kada se temperatura promijeni u različite visine, svjetlost u zraku se lomi, kao što je prikazano na slici. Da bi vidio vrh stabla, promatrač mora pogledati dolje, tako da se stablo čini naglavačke. Ponekad svjetlost koja pada s neba izgleda kao lokve razlivene po tlu. Slojevi hladnog zraka nad morem mogu uzrokovati suprotnu pojavu (ispod). Svjetlost odbijena od udaljenog broda se lomi tako da se čini da brod lebdi na nebu.

No početkom 20. stoljeća njemački znanstvenik Max Planck u svojim je radovima dokazao da energija zračenja može postojati samo u obliku sićušnih nakupina – kvanta. Ovaj dokaz je temelj Planckove kvantne teorije, za koju je 1918. dobio nagradu Nobelova nagrada u području fizike Kvant svjetlosnog zračenja je čestica koja se naziva foton. Kada se emitira ili apsorbira, svjetlost se uvijek ponaša kao tok fotona.

Dakle, ponekad se svjetlost ponaša kao valovi, ponekad kao čestice. Stoga se smatra da ima dvostruku prirodu. Znanstvenici, kada objašnjavaju opažajne podatke, mogu koristiti ili teoriju valova ili teoriju čestica.

Howliod ribe emitiraju bioluminiscentnu svjetlost iz trbušnih organa (fotofora). Riba prilagođava svoju svjetlinu kako bi odgovarala svjetlini koja dolazi s površine.

Stvaranje svjetlosti

Kao električna struja, svjetlost se može generirati drugim oblicima energije. Sunce stvara svjetlost i drugo elektromagnetsko zračenje kroz snažne reakcije fuzije koje pretvaraju vodik u helij. Kada se izgara ugljen ili drvo, kemijska energija goriva pretvara se u toplinu i svjetlost. Prolazak struje kroz tanku žarnu nit u električnoj žarulji daje isti rezultat. Lampa za dnevno svjetlo radi na drugom principu. Visoki napon se dovodi na krajeve cijevi ispunjene parom (obično živinom) pod visokim pritiskom. Para počinje svijetliti, emitirajući ultraljubičasto zračenje, koji djeluje na kemijski premaz unutarnji zidovi cijevi. Premaz apsorbira nevidljivo ultraljubičasto zračenje i sam emitira svjetlosnu energiju. Ovaj proces pretvaranja zračenja naziva se fluorescencija.

Fosforescencija je fenomen iste vrste, ali sjaj traje prilično dugo čak i nakon uklanjanja izvora zračenja. Svjetleća boja fosforescentna. Nakon kratkog izlaganja jakom svjetlu, svijetli satima. Fluorescencija i fosforescencija su oblici luminescencije – emitiranja svjetlosti bez utjecaja topline.

bioluminiscencija

Neki živi organizmi, uključujući kukce krijesnice, određene vrste ribe, gljive i bakterije, stvaraju svjetlost na način bioluminiscencije. U ovoj vrsti luminiscencije, izvor svjetlosti je kemijska energija proizvedena oksidacijom tvari koja se zove luciferin.

Jedan od naj korisnih izvora svjetlost je laser. Ova se riječ sastoji od prvih slova punog izraza "pojačanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja". U laserskoj cijevi se pod utjecajem elektriciteta iz atoma oslobađaju fotoni. Oni izlaze iz cijevi kao uski snop svjetlosti ili neki drugi oblik elektromagnetskog zračenja, ovisno o tvari koja se koristi za proizvodnju fotona.

Efekti koji oduzimaju dah na rock koncertima postižu se uz pomoć generatora dima. Njegove čestice raspršuju zrake reflektora, dajući im vidljive obrise.

Za razliku od obične svjetlosti, laserska svjetlost je koherentna. To znači da se emitirani svjetlosni valovi dižu i spuštaju zajedno. Rezultirajuće svjetlosno zračenje je visoko usmjereno i visoka gustoća energija ima razna područja primjene, uključujući šivanje tkiva u kirurgiji, rezanje čelika, ciljanje projektila na ciljeve, prijenos informacija.