Miért van az emberek színlátása? A színérzékelés fejlesztése. Az emberi és állati látás különbségei. Metamerizmus a fotózásban

A rovatról

Ez a rész olyan jelenségeknek vagy változatoknak szentelt cikkeket tartalmaz, amelyek valamilyen módon érdekesek vagy hasznosak lehetnek a megmagyarázhatatlan dolgok kutatói számára.
A cikkek kategóriákra vannak osztva:
Tájékoztató. Hasznos információkat tartalmaznak a különböző tudományterületek kutatói számára.
Elemző. Tartalmazzák a változatokról vagy jelenségekről felhalmozott információk elemzését, valamint a kísérletek eredményeinek leírását.
Műszaki. Információkat halmoznak fel olyan műszaki megoldásokról, amelyek felhasználhatók a megmagyarázhatatlan tények tanulmányozása terén.
Mód. Leírásokat tartalmaznak a csoporttagok által a tények és a jelenségek vizsgálata során alkalmazott módszerekről.
Média. Információkat tartalmaznak a szórakoztatóipar jelenségeinek tükröződéséről: filmek, rajzfilmek, játékok stb.
Ismert tévhitek. Ismert, megmagyarázhatatlan tények nyilvánosságra hozatala, beleértve a harmadik felektől származó forrásokat is.

Cikk típusa:

Tájékoztató

Az emberi észlelés jellemzői. Látomás

Az ember nem lát teljes sötétségben. Ahhoz, hogy egy személy lásson egy tárgyat, szükséges, hogy a fény visszaverődjön a tárgyról, és eltalálja a szem retináját. A fényforrások lehetnek természetesek (tűz, nap) és mesterségesek (különböző lámpák). De mi a fény?

A modern tudományos elképzelések szerint a fény egy bizonyos (meglehetősen magas) frekvenciatartományú elektromágneses hullámok. Ez az elmélet Huygenstől származik, és számos kísérlet (különösen T. Jung tapasztalata) igazolja. Ugyanakkor a fény természetében a carpuscularis-hullám dualizmus teljes mértékben megnyilvánul, ami nagyban meghatározza tulajdonságait: terjedésekor a fény hullámként, kibocsátásakor vagy elnyelésekor részecskeként (fotonként) viselkedik. Így a fény terjedése során fellépő fényhatásokat (interferencia, diffrakció stb.) a Maxwell-egyenletek, az elnyelése és emissziója során megjelenő hatásokat (fotoelektromos hatás, Compton-effektus) pedig a kvantum egyenletei írják le. mezőelmélet.

Egyszerűen fogalmazva, az emberi szem egy rádióvevő, amely képes fogadni egy bizonyos (optikai) frekvenciatartomány elektromágneses hullámait. E hullámok elsődleges forrásai az őket kibocsátó testek (a nap, lámpák stb.), a másodlagos források az elsődleges források hullámait visszaverő testek. A forrásokból származó fény bejut a szembe, és előállítja azt látható az ember számára. Így ha a test átlátszó a látható frekvenciatartomány hullámai számára (levegő, víz, üveg stb.), akkor azt a szem nem tudja regisztrálni. Ugyanakkor a szem, mint bármely más rádióvevő, egy bizonyos rádiófrekvencia-tartományra van „hangolva” (a szem esetében ez a tartomány 400-790 terahertz), és nem érzékeli azokat a hullámokat, amelyek magasabb (ultraibolya) vagy alacsonyabb (infravörös) frekvenciák. Ez a "hangolás" a szem teljes szerkezetében megnyilvánul - a lencsétől és az üvegtesttől kezdve, átlátszó ebben a frekvenciatartományban, és a fotoreceptorok méretével végződve, amelyek ebben az analógiában hasonlóak a rádióantennákhoz, és méreteik biztosítják a az adott tartomány rádióhullámainak leghatékonyabb vétele.

Mindez együtt meghatározza azt a frekvenciatartományt, amelyben az ember lát. Ezt látható fénytartománynak nevezik.

Látható sugárzás - észlelt elektromágneses hullámok emberi szem, amelyek a spektrum egy részét körülbelül 380 (ibolya) és 740 nm (piros) közötti hullámhosszúsággal foglalják el. Az ilyen hullámok a 400 és 790 terahertz közötti frekvenciatartományt foglalják el. Az ilyen frekvenciájú elektromágneses sugárzást is nevezik látható fény, vagy éppen könnyű (a szó szűk értelmében). Az emberi szem a legérzékenyebb a fényre 555 nm-en (540 THz), a spektrum zöld részén.

A fehér fényt prizma választja el a spektrum színeire

Ha egy fehér sugárnyalábot prizmában felbontunk, akkor spektrum keletkezik, amelyben a különböző hullámhosszú sugárzások különböző szögekben törnek meg. A spektrumban szereplő színeket, vagyis azokat a színeket, amelyek egy hullámhosszú (vagy nagyon szűk tartományú) fényhullámokkal nyerhetők, spektrális színeknek nevezzük. A fő spektrális színek (saját névvel), valamint ezeknek a színeknek a kibocsátási jellemzői a táblázatban találhatók:

Mit lát az ember

A látásnak köszönhetően a minket körülvevő világról szóló információk 90%-át megkapjuk, így a szem az egyik legfontosabb érzékszerv.
A szemet összetett optikai eszköznek nevezhetjük. Fő feladata a megfelelő kép "továbbítása" a látóidegbe.

Az emberi szem szerkezete

A szaruhártya egy átlátszó membrán, amely a szem elülső részét borítja. Hiányzik véredény, nagy a törőereje. Tartalmazza optikai rendszer szemek. A szaruhártya a szem átlátszatlan külső héjával – a sclerával – határos.

A szem elülső kamrája a szaruhártya és az írisz közötti tér. Tele van intraokuláris folyadékkal.

Az írisz kör alakú, benne lyuk (a pupilla). Az írisz izmokból áll, amelyek összehúzódásával és ellazulásával a pupilla mérete megváltozik. Behatol a szem érhártyájába. Az írisz felelős a szemek színéért (ha kék, az azt jelenti, hogy kevés pigmentsejt van benne, ha barna, akkor sok). Ugyanazt a funkciót látja el, mint a fényképezőgép rekesznyílása, szabályozva a fénykibocsátást.

A pupilla egy lyuk az íriszben. Mérete általában a megvilágítás mértékétől függ. Minél több a fény, annál kisebb a pupilla.

A lencse a szem "természetes lencséje". Átlátszó, rugalmas - szinte azonnal "fókuszálva" tudja változtatni az alakját, aminek köszönhetően az ember jól lát közelre és távolra is. A kapszulában található, amelyet a ciliáris öv tartja. A lencse, akárcsak a szaruhártya, a szem optikai rendszerének része. Az emberi szem lencséjének átlátszósága kiváló - a legtöbb 450 és 1400 nm közötti hullámhosszú fényt áteresztik. A 720 nm-nél nagyobb hullámhosszú fényt nem érzékeljük. Az emberi szem lencséje születéskor szinte színtelen, de megszerzi sárgás színű az életkorral. Ez megvédi a szem retináját az ultraibolya sugárzástól.

Az üvegtest egy gélszerű átlátszó anyag, amely a szem hátsó részén található. Az üvegtest fenntartja a szemgolyó alakját, és részt vesz az intraokuláris anyagcserében. A szem optikai rendszerébe tartozik.

A retina - fotoreceptorokból (fényérzékenyek) és idegsejtekből áll. A retinában található receptorsejtek két típusra oszthatók: kúpokra és rudakra. Ezekben a sejtekben, amelyek a rodopszin enzimet termelik, a fény energiája (fotonok) elektromos energiává alakul át. idegszövet, azaz fotokémiai reakció.

Sclera - a szemgolyó átlátszatlan külső héja, amely a szemgolyó előtt átlátszó szaruhártyába halad át. A sclerához csatlakozik a 6 oculomotoros izmok. Benne van kis mennyiségben idegvégződésekés hajók.

Choroid - bélés hátsó részleg sclera, vele szomszédos a retina, amellyel szorosan összefügg. Az érhártya felelős az intraokuláris struktúrák vérellátásáért. A retina betegségeiben nagyon gyakran érintett kóros folyamat. Az érhártyában nincsenek idegvégződések, ezért ha az érhártya megbetegszik, nem jelentkezik fájdalom, általában valamilyen meghibásodást jelez.

A látóideg - a segítséggel látóideg az idegvégződések jelei az agyba kerülnek.

Az ember nem vele született fejlett test látás: az élet első hónapjaiban megtörténik az agy és a látás kialakulása, és körülbelül 9 hónapos korukra szinte azonnal képesek feldolgozni a beérkező vizuális információkat. A látáshoz fény kell.

Az emberi szem fényérzékenysége

A szem képessége a fény érzékelésére és felismerésére változó mértékben fényerejét fényérzékelésnek, a különböző fényerősségű világításhoz való alkalmazkodás képességét pedig szemadaptációnak nevezzük; a fényérzékenységet a fényinger küszöbértékével becsüljük meg.
Ember jó látás képes éjszaka több kilométeres távolságból látni a fényt egy gyertyából. A maximális fényérzékenység kellően hosszú sötét adaptáció után érhető el. Fényáram hatására 50°-os térszögben, 500 nm hullámhosszon határozzák meg (a szem maximális érzékenysége). Ilyen körülmények között a fény küszöbenergiája körülbelül 10–9 erg/s, ami egyenértékű az optikai tartomány több kvantumának másodpercenkénti áramlásával a pupillán keresztül.
A pupilla hozzájárulása a szem érzékenységének beállításához rendkívül jelentéktelen. A teljes fényerő-tartomány, amelyet vizuális mechanizmusunk érzékelni képes, óriási: 10-6 cd m2-től egy teljesen sötéthez alkalmazkodó szemnél 106 cd m2-ig egy teljesen fényhez alkalmazkodó szemnél.. Az ilyen széles érzékenységi tartomány mechanizmusa abban rejlik a fényérzékeny pigmentek lebontásában és helyreállításában.a retina fotoreceptoraiban - kúpok és rudak.
Az emberi szem kétféle fényérzékeny sejtet (receptort) tartalmaz: a szürkületi (éjszakai) látásért felelős rendkívül érzékeny rudakat és a színlátásért kevésbé érzékeny kúpokat.

Normalizált grafikonok az emberi szem kúpjainak fényérzékenységéről S, M, L. A szaggatott vonal a rudak szürkületi, „fekete-fehér” érzékenységét mutatja.

Az emberi retinában háromféle kúp található, amelyek érzékenységi maximuma a spektrum vörös, zöld és kék részére esik. A kúptípusok eloszlása ​​a retinában egyenetlen: a "kék" kúpok közelebb vannak a perifériához, míg a "piros" és "zöld" kúpok véletlenszerűen oszlanak el. A kúptípusoknak a három „elsődleges” színhez való illesztése több ezer szín és árnyalat felismerését teszi lehetővé. Spektrális érzékenységi görbék három fajta a kúpok részben átfedik egymást, ami hozzájárul a metamerizmus jelenségéhez. A nagyon erős fény mindhárom típusú receptort gerjeszti, ezért vakítóan fehér sugárzásnak érzékeljük.

A súlyozott átlagos nappali fénynek megfelelő, mindhárom elem egyenletes stimulálása szintén fehér érzetet okoz.

A fényérzékeny opszin fehérjéket kódoló gének felelősek az emberi színlátásért. A háromkomponensű elmélet támogatói szerint a jelenléte három különböző a különböző hullámhosszokra reagáló fehérjék elegendő a színérzékeléshez.

A legtöbb emlősben csak kettő van ebből a génből, tehát fekete-fehér látásuk van.

A vörös fényre érzékeny opszint emberben az OPN1LW gén kódolja.
Más humán opszinok az OPN1MW, OPN1MW2 és OPN1SW géneket kódolják, amelyek közül az első kettő a közepes hullámhosszú fényre érzékeny fehérjéket, a harmadik pedig a rövid hullámhosszú fényérzékeny opzint kódolja.

rálátás

A látómező az a tér, amelyet a szem rögzített tekintettel és a fej rögzített helyzetével egyszerre érzékel. Vannak bizonyos határai, amelyek megfelelnek a retina optikailag aktív részének az optikailag vakba való átmenetének.
A látómezőt mesterségesen korlátozzák az arc kiálló részei - az orr hátsó része, a szempálya felső széle. Ezen túlmenően, határai a szemgolyó helyzetétől függenek a pályán. Ezenkívül az egészséges ember minden szemében van a retinának egy fényérzékeny területe, amelyet vakfoltnak neveznek. Idegrostok a receptoroktól a vakfoltig átmennek a retinán, és a látóidegben gyűlnek össze, amely a retinán keresztül a másik oldalára halad át. Így ezen a helyen nincsenek fényreceptorok.

Ezen a konfokális mikrofelvételen a látókorong feketével, az ereket bélelő sejtek pirossal, az erek tartalma pedig zölddel. A retinasejtek kék foltok formájában jelennek meg.

Mindkét szem vakfoltja bent van különböző helyeken(szimmetrikus). Ez a tény, és az a tény, hogy az agy korrigálja az észlelt képet, megmagyarázza, hogy mindkét szem normál használatával miért láthatatlan.

A vakfolt megfigyeléséhez csukja be a jobb szemét, és nézzen bal szemével a jobb oldali keresztre, amely be van karikázva. Tartsa függőlegesen az arcát és a monitort. Anélkül, hogy levenné a szemét a jobb oldali keresztről, vigye el (vagy távolítsa el) arcát a monitortól, és egyidejűleg kövesse a bal keresztet (anélkül, hogy ránézne). Egy ponton el fog tűnni.

Ezzel a módszerrel a holttér hozzávetőleges szögmérete is megbecsülhető.

Recepció a holttér észleléséhez

A látómezőnek is vannak paracentrális felosztásai. Az egyik vagy mindkét szem látásában való részvételtől függően megkülönböztetünk monokuláris és binokuláris látómezőt. A klinikai gyakorlatban általában a monokuláris látómezőt vizsgálják.

Binokuláris és sztereoszkópos látás

Egy személy vizuális elemzője normál körülmények között binokuláris látást biztosít, azaz két szem látást egyetlen vizuális észleléssel. Fő reflex mechanizmus A binokuláris látás egy képi fúziós reflex - egy fúziós reflex (fúzió), amely funkcionálisan eltérő egyidejű stimulációval lép fel. idegelemek mindkét szem retinája. Ennek eredményeként a fix ponthoz közelebb vagy távolabb eső tárgyak fiziológiai megkettőződése következik be (távcsöves fókuszálás). A fiziológiai megkettőzés (fókusz) segít felmérni egy tárgy távolságát a szemtől, és megkönnyebbülés érzetét, vagyis sztereoszkópikus látást kelt.

Félszemű látás esetén a mélység (domborzati távolság) érzékelését Ch. arr. a távoliság másodlagos kiegészítő jelei miatt (a tárgy látszólagos mérete, lineáris és légi perspektívák, egyes tárgyak akadályozása mások által, a szem alkalmazkodása stb.).

A vizuális elemző útvonalai
1 - Bal fele látótér, 2 - A látómező jobb fele, 3 - Szem, 4 - Retina, 5 - Látóidegek, 6 - Szemészeti ideg, 7 - Chiasma, 8 - Optikai traktus, 9 - Oldalsó geniculate, 10 - Superior colliculi, 11 - Nem specifikus vizuális útvonal, 12 - Vizuális kéreg.

Az ember nem a szemével lát, hanem a szemén keresztül, ahonnan az információ a látóideg, a látóideg, a látóideg által meghatározott területekre továbbítódik. nyakszirti lebenyek az agykéreg, ahol kialakul az a kép a külvilágról, amit látunk. Mindezek a szervek alkotják vizuális elemzőnket vagy vizuális rendszerünket.

A látás változása az életkorral

A retina elemek 6-10 hetesen kezdenek kialakulni prenatális fejlődés, a végső morfológiai érés 10-12 év múlva következik be. A test fejlődésének folyamatában a gyermek színérzékelése jelentősen megváltozik. Egy újszülöttben csak rudak működnek a retinában, biztosítva a fekete-fehér látást. A kúpok száma kicsi, és még nem érettek. Színfelismerés be fiatalon a fényerőtől függ, nem a szín spektrális jellemzőitől. Ahogy a kúpok érnek, a gyerekek először megkülönböztetik a sárgát, majd a zöldet, majd a vöröset (már 3 hónapos kortól lehetett fejlődni feltételes reflexek azokhoz a színekhez). A kúpok a 3. életév végére kezdenek teljes mértékben működni. NÁL NÉL iskolás korú a szem jellegzetes színérzékenysége megnő. A színérzékelés 30 éves korára éri el maximális kifejlődését, majd fokozatosan csökken.

Egy újszülöttnél a szemgolyó átmérője 16 mm, súlya 3,0 g A szemgolyó növekedése a születés után is folytatódik. A legintenzívebben az élet első 5 évében nő, kevésbé intenzíven - 9-12 évig. Az újszülötteknél a szemgolyó alakja gömbölyűbb, mint a felnőtteknél, ennek eredményeként az esetek 90% -ában van távollátó fénytörés.

Az újszülötteknél a pupillák szűkek. Az írisz izmait beidegző szimpatikus idegek tónusának túlsúlya miatt a pupillák 6-8 éves korban kitágulnak, ami növeli a kockázatot. leégés retina. 8-10 éves korban a pupilla szűkül. 12-13 éves korban a pupilla fényreakciójának sebessége és intenzitása megegyezik a felnőttekével.

Újszülötteknél és gyermekeknél óvodás korú a lencse domborúbb és rugalmasabb, mint egy felnőttnél, a törőereje nagyobb. Ez lehetővé teszi a gyermek számára, hogy tisztán lássa a tárgyat a szemtől kisebb távolságra, mint egy felnőtt. És ha egy csecsemőnél átlátszó és színtelen, akkor felnőtteknél a lencse enyhén sárgás árnyalatú, amelynek intenzitása az életkorral nőhet. Ez nem befolyásolja a látásélességet, de befolyásolhatja a kék és lila színek érzékelését.

Érintse meg és motoros funkciók a látás egyidejűleg fejlődik. A születés utáni első napokban a szemmozgások nem szinkronok, az egyik szem mozdulatlanságával a másik szem mozgása figyelhető meg. A tárgy egy pillantással történő rögzítésének képessége 5 napos és 3-5 hónapos korban alakul ki.

Egy tárgy alakjára adott reakció már 5 hónapos gyermeknél megfigyelhető. Az óvodásoknál az első reakció a tárgy formája, majd a mérete, és nem utolsósorban a színe.
A látásélesség az életkorral növekszik, és javul a sztereoszkópikus látás. A sztereoszkópos látás 17-22 éves korára éri el optimális szintjét, és 6 éves kortól a lányok sztereoszkópikus látásélessége magasabb, mint a fiúké. A látómező jelentősen megnő. 7 éves korára mérete megközelítőleg a felnőtt látómező méretének 80%-a.

40 év után csökken a perifériás látás szintje, vagyis a látómező beszűkül és az oldallátás romlik.
Körülbelül 50 éves kor után a könnyfolyadék termelése csökken, így a szem kevésbé hidratált, mint fiatalabb korban. A túlzott szárazság a szem vörösségében, görcsökben, szél vagy erős fény hatására szakadásban nyilvánulhat meg. Ez nem biztos, hogy attól függ hétköznapi tényezők (gyakori feszültségek szem- vagy levegőszennyezés).

Az életkor előrehaladtával az emberi szem halványabban érzékeli a környezetet, csökken a kontraszt és a fényerő. A színárnyalatok felismerésének képessége, különösen azok, amelyek színükhöz közel állnak, szintén károsodhat. Ez közvetlenül összefügg a színárnyalatokat, kontrasztot és fényerőt észlelő retinasejtek számának csökkenésével.

Egyes életkorral összefüggő látáskárosodást a presbyopia okoz, amely homályosodásban, a kép elmosódásában nyilvánul meg, amikor a szemhez közeli tárgyakat próbálnak látni. A kis tárgyakra való fókuszálás képességéhez körülbelül 20 dioptriás akkomodáció szükséges (a megfigyelőtől 50 mm-re lévő tárgyra fókuszálva), gyermekeknél 25 éves korban legfeljebb 10 dioptria (100 mm) és 0,5-1 dioptriás szint a megfigyelőtől. 60 éves kor (lehetőség 1-2 méteres témára fókuszálni). Úgy gondolják, hogy ennek oka a pupillát szabályozó izmok gyengülése, miközben a pupillák reakciója a szembe jutó fényáramra is romlik. Emiatt nehézségekbe ütközik a gyenge fényben történő olvasás, és az alkalmazkodási idő a megvilágítás változásával növekszik.

Az életkorral gyorsabban is fejlődik. vizuális fáradtságés még fejfájást is.

Színérzékelés

A színérzékelés pszichológiája az emberi képesség a színek érzékelésére, azonosítására és megnevezésére.

A színérzékelés fiziológiai, pszichológiai, kulturális és társadalmi tényezők együttesétől függ. Kezdetben színészlelési vizsgálatokat végeztek a színtudomány keretein belül; később etnográfusok, szociológusok és pszichológusok csatlakoztak a problémához.

A vizuális receptorokat jogosan tekintik "az agy azon részének, amelyet a test felszínére hoztak". Eszméletlen feldolgozás és korrekció vizuális észlelés biztosítja a látás "helyességét", és bizonyos körülmények között a színértékelés "hibáinak" is az oka. Így a szem "háttér" megvilágításának megszüntetése (például távoli tárgyakra keskeny csövön keresztül nézve) jelentősen megváltoztatja ezen tárgyak színének érzékelését.

Ugyanazon nem világító tárgyak vagy fényforrások egyidejű, normál színlátással rendelkező megfigyelő általi, azonos nézési körülmények között történő egyidejű megtekintése lehetővé teszi, hogy egy az egyhez megfelelést állapítsunk meg spektrális összetételeösszehasonlították az általuk okozott sugárzásokat és színérzékeléseket. A színmérés (kolorimetria) ezen alapul. Az ilyen megfeleltetés egyértelmű, de nem egy az egyhez: ugyanazok a színérzések különböző spektrális összetételű sugárzási fluxusokat (metamerizmust) okozhatnak.

A színnek mint fizikai mennyiségnek számos meghatározása létezik. De még a legjobbaknál is kolorimetriai szempontból gyakran kimarad az említés, hogy a meghatározott (nem kölcsönös) egyértelműség csak szabványos megfigyelési, megvilágítási stb. feltételek mellett érhető el, a színérzékelés változása egy az azonos spektrális összetételű sugárzás intenzitásának változását nem vesszük figyelembe.(Bezold - Brucke jelenség), az ún. a szem színadaptációja stb.. Ezért a valós fényviszonyok között fellépő színérzékelések változatossága, az elemek színben összehasonlított szögméreteinek változása, a retina különböző részein való rögzítése, a megfigyelő eltérő pszichofiziológiai állapota stb. , mindig gazdagabb, mint a kolorimetriás színváltozat.

Például egyes színek (például narancs vagy sárga) a kolorimetriában ugyanúgy definiáltak, amelyeket a mindennapi életben (a világosságtól függően) barnának, „gesztenyének”, barnának, „csokoládénak”, „olívabogyónak” stb. A színfogalom meghatározásának egyik legjobb kísérlete Erwin Schrödingernek köszönhetően a nehézségeket azáltal oldja meg, hogy egyszerűen hiányoznak a színérzékelések számos speciális megfigyelési körülménytől való függésére utaló jelek. Schrödinger szerint a szín a sugárzások spektrális összetételének olyan tulajdonsága, amely minden olyan sugárzásra jellemző, amely az ember számára vizuálisan megkülönböztethetetlen.

A szem természetéből adódóan az azonos színű (például fehér) érzetet okozó fény, vagyis a három látóreceptor azonos fokú gerjesztése eltérő spektrális összetételű lehet. A legtöbb esetben az ember nem veszi észre ezt a hatást, mintha „gondolná” a színt. Ugyanis bár a különböző világítás színhőmérséklete azonos lehet, az azonos pigment által visszavert természetes és mesterséges fény spektruma jelentősen eltérhet, és eltérő színérzetet okozhat.

Az emberi szem sokféle árnyalatot érzékel, de vannak "tiltott" színek, amelyek hozzáférhetetlenek számára. Példa erre egy szín, amely egyszerre játszik sárga és kék tónusokkal. Ez azért történik, mert az emberi szem színérzékelése, mint sok más dolog testünkben, az ellentét elvén épül fel. A szem retinájában speciális neuronok-ellenfelek vannak: ezek egy része aktiválódik, amikor vöröset látunk, és a zöld elnyomja őket. Ugyanez történik a sárga-kék párral. Így a piros-zöld és a kék-sárga párban lévő színek ellentétes hatást fejtenek ki ugyanazon neuronokon. Amikor a forrás mindkét színt kibocsátja egy párból, a neuronra gyakorolt ​​hatásuk kompenzálódik, és a személy nem látja egyik színt sem. Ráadásul ezeket a színeket az ember normál körülmények között nem csak látni, de elképzelni sem tudja.

Az ilyen színeket csak egy tudományos kísérlet részeként lehet tekinteni. Például Hewitt Crane és Thomas Pyantanida tudósok a kaliforniai Stanford Intézetből olyan speciális vizuális modelleket hoztak létre, amelyekben a "vitatkozó" árnyalatok csíkjai váltakozva gyorsan felváltották egymást. Ezeket a képeket, amelyeket egy speciális eszközzel rögzítettek az ember szeme szintjén, több tucat önkéntesnek mutatták meg. A kísérlet után az emberek azt állították, hogy egy bizonyos ponton az árnyalatok közötti határok eltűntek, és egyetlen színbe olvadtak össze, amivel korábban soha nem találkoztak.

Az emberi és állati látás különbségei. Metamerizmus a fotózásban

Az emberi látás három ingerelemző, vagyis a szín spektrális jellemzői mindössze három értékben fejeződnek ki. Ha az összehasonlított, eltérő spektrális összetételű sugárzási fluxusok ugyanazt a hatást fejtik ki a kúpokon, akkor a színeket azonosnak érzékeljük.

Az állatvilágban léteznek négy, sőt öt ingerből álló színanalizátorok, így az emberek által azonosnak érzékelt színek eltérőnek tűnhetnek az állatok számára. Különösen a ragadozó madarak látják a rágcsálók nyomait az üreges ösvényeken, kizárólag a vizeletkomponenseik ultraibolya lumineszcenciáján keresztül.
Hasonló helyzet alakul ki a digitális és analóg képregisztrációs rendszerekkel is. Bár többnyire három ingerből állnak (három réteg filmemulzió, háromféle mátrix sejt digitális kamera vagy szkenner), metamerizmusuk eltér az emberi látásétól. Ezért a szem által azonosnak érzékelt színek eltérően jelenhetnek meg a fényképen, és fordítva.

Források

O. A. Antonova, Életkor anatómiája és fiziológiája, szerk.: Felsőoktatás, 2006

Lysova N. F. Életkori anatómia, élettan és iskolai higiénia. Proc. juttatás / N. F. Lysova, R. I. Aizman, Ya. L. Zavyalova, V.

Pogodina A.B., Gazimov A.Kh., A gerontológia és a geriátria alapjai. Proc. Juttatás, Rostov-on-Don, Szerk. Főnix, 2007 - 253 p.

színérzékelés(színérzékenység, színérzékelés) - a látás képessége egy bizonyos spektrális összetételű fénysugárzás érzékelésére és érzetté alakítására különféle színek th árnyalatok és tónusok, holisztikus szubjektív érzetet képezve („chroma”, „color”, color).

A színt három tulajdonság jellemzi:

• színtónus, amely a szín fő jellemzője, és a fény hullámhosszától függ;
• telítettség, amelyet a fő tónus aránya határozza meg a különböző színű szennyeződések között;
• világosság vagy világosság, amely a fehérhez való közelség mértékében (a fehérrel való hígítás mértékében) nyilvánul meg.

Az emberi szem csak akkor veszi észre a színváltozást, ha az úgynevezett színküszöböt (a szem számára látható minimális színváltozást) túllépi.

A fény és a szín fizikai esszenciája

A látható elektromágneses rezgéseket fénynek vagy fénysugárzásnak nevezzük.

A fénykibocsátás a következőkre oszlik összetettés egyszerű.

fehér napfény- összetett sugárzás, amely egyszerű színkomponensekből áll - monokromatikus (egyszínű) sugárzás. A monokromatikus sugárzás színeit spektrálisnak nevezzük.

Ha egy fehér sugarat prizma segítségével spektrummá bontunk, akkor folyamatosan változó színek sorozata látható: sötétkék, kék, cián, kék-zöld, sárga-zöld, sárga, narancs, piros.

A sugárzás színét a hullámhossz határozza meg. A sugárzás teljes látható spektruma a 380-720 nm hullámhossz-tartományban helyezkedik el (1 nm = 10-9 m, azaz a méter egy milliárdod része).

A spektrum teljes látható része három zónára osztható

• A 380-490 nm hullámhosszú sugárzást a spektrum kék zónájának nevezzük;
• 490-570 nm - zöld;
• 580-720 nm - vörös.

Az ember különböző színekre festett különböző tárgyakat lát, mert a monokromatikus sugárzások különböző módon, eltérő arányban verődnek vissza róluk.

Minden szín fel van osztva akromatikus és kromatikus

• Az akromatikus (színtelen) különböző világosságú szürke színek, fehér és fekete színek. Az akromatikus színeket a könnyedség jellemzi.
• Az összes többi szín kromatikus (színes): kék, zöld, piros, sárga stb. A kromatikus színeket árnyalat, világosság és telítettség jellemzi.

Színtónus- ez a szín szubjektív jellemzője, amely nemcsak a megfigyelő szemébe jutó sugárzás spektrális összetételétől függ, hanem attól is, pszichológiai jellemzők egyéni észlelés.

Könnyűség szubjektíven jellemzi egy szín fényerejét.

Fényerősség meghatározza az egységnyi felületről arra merőleges irányban kibocsátott vagy visszavert fény intenzitását (a fényerő mértékegysége kandela per méter, cd / m).

Telítettség szubjektíven jellemzi egy színtónus érzetének intenzitását.
Mivel nem csak a sugárzás forrása és a színes tárgy, hanem a megfigyelő szeme és agya is részt vesz a színek vizuális érzetének megjelenésében, figyelembe kell venni néhány alapvető információt a színlátás folyamatának fizikai természetéről.

A szem színének érzékelése

Ismeretes, hogy a szem egy kamerához hasonlít, amelyben a retina egy fényérzékeny réteg szerepét tölti be. A különböző spektrális összetételű emissziókat a retina idegsejtjei (receptorai) rögzítik.

A színlátást biztosító receptorok három típusra oszthatók. Mindegyik receptortípus más-más módon nyeli el a spektrum három fő zónájának - kék, zöld és piros - sugárzását, azaz. eltérő spektrális érzékenységgel rendelkezik. Ha a kék zóna sugárzása bejut a szem retinájába, akkor azt csak egy típusú receptor fogja fel, amely információt továbbít a sugárzás erejéről a megfigyelő agyába. Ennek eredményeként érzés lesz kék színű. Hasonlóan fog lezajlani a folyamat a spektrum zöld és vörös zónáinak sugárzása esetén a retinára való kitettség esetén. Két vagy három típusú receptorok egyidejű gerjesztésével színérzékelés lép fel, a spektrum különböző zónáinak sugárzási teljesítményének arányától függően.

A sugárzást észlelő receptorok, például a spektrum kék és zöld zónáinak egyidejű gerjesztésével fényérzés léphet fel, sötétkéktől sárga-zöldig. Több kék színárnyalat érzékelése a kék zóna sugárzásának nagyobb teljesítménye esetén, zöld árnyalatok - a spektrum zöld zónájának nagyobb teljesítménye esetén jelentkezik. Az egyenlő erejű kék ​​és zöld zóna a kék, a zöld és a piros zóna - a sárga, a piros és a kék zóna - a bíbor érzetét okozza. A ciánt, a bíbort és a sárgát ezért kétzónás színeknek nevezik. A spektrum mindhárom zónájának azonos teljesítményű sugárzása érzetet kelt szürke színű eltérő világosság, amely megfelelő sugárzási teljesítménnyel fehér színűvé válik.

Additív fényszintézis

Ez a különböző színek megszerzésének folyamata a spektrum három fő zónájának - kék, zöld és piros - sugárzásának keverésével (hozzáadásával).

Ezeket a színeket az adaptív szintézis elsődleges vagy elsődleges sugárzásainak nevezzük.

Különböző színek nyerhetők így, például fehér képernyőn három kivetítővel, kék (kék), zöld (zöld) és piros (piros) színszűrőkkel. A különböző kivetítőkről egyidejűleg megvilágított képernyőterületeken bármilyen szín elérhető. A színváltozás ebben az esetben a fő sugárzások teljesítményarányának változtatásával érhető el. A sugárzás hozzáadása a megfigyelő szemén kívül történik. Ez az additív szintézis egyik fajtája.

Az additív szintézis másik típusa a térbeli eltolás. A térbeli elmozdulás azon a tényen alapul, hogy a szem nem különbözteti meg a kép külön-külön elhelyezkedő kis, többszínű elemeit. Ilyenek például a raszteres pontok. Ugyanakkor a kép apró elemei a szem retináján mozognak, így ugyanazokra a receptorokra egymás után hat a szomszédos, különböző színű raszterpontokból származó különböző sugárzás. Tekintettel arra, hogy a szem nem tesz különbséget a sugárzás gyors változásai között, azokat a keverék színeként érzékeli.

Szubtraktív színszintézis

Ez az a folyamat, amely a fehér sugárzás elnyelésével (levonásával) színeket nyer.

A kivonó szintézis során a festékrétegek segítségével új színt kapnak: cián (cián), bíbor (magenta) és sárga (sárga). Ezek a szubtraktív szintézis elsődleges vagy elsődleges színei. A ciánfesték elnyeli (levonja a fehérből) a vörös sugárzást, a bíbor - zöld, a sárga - a kék.

Ahhoz, hogy például vörös színt szubtraktív módon kapjunk, sárga és bíbor szűrőket kell elhelyezni a fehér sugárzás útján. Elnyelik (levonják) a kék és zöld sugárzást. Ugyanezt az eredményt kapjuk, ha sárga és lila festéket viszünk fel fehér papírra. Ekkor már csak vörös sugárzás éri el a fehér papírt, amely visszaverődik róla és belép a megfigyelő szemébe.

• Az additív szintézis elsődleges színei a kék, zöld és piros és
• a szubtraktív szintézis elsődleges színei - a sárga, a bíbor és a cián komplementer színpárokat alkotnak.

A további színek két sugárzás vagy két szín színei, amelyek a keverékben akromatikus színt adnak: W + C, P + W, G + K.

Az additív szintézisben a további színek szürke és fehér színt adnak, mivel ezek összességében a spektrum teljes látható részének kisugárzását jelentik, a kivonó szintézisben pedig ezeknek a színeknek a keveréke ad szürke és fekete színt olyan formában, ahogyan a rétegek. ezek a színek elnyelik a sugárzást a spektrum minden zónájából.

A színképzés figyelembe vett alapelvei a nyomdai színes képek előállítását is megalapozzák. A színes nyomtatási képek előállításához úgynevezett folyamatnyomtató tintákat használnak: cián, bíbor és sárga. Ezek a színek átlátszóak, és mindegyikük, mint már említettük, kivonja az egyik spektrális sáv sugárzását.

Azonban a gyártás során a szubaktív szintézis összetevőinek tökéletlensége miatt nyomtatványok használja a negyedik további fekete festéket.

A sémából látható, hogy ha a folyamatfestékeket különféle kombinációkban alkalmazzuk fehér papírra, akkor az összes elsődleges (elsődleges) szín megkapható mind az additív, mind a szubtraktív szintézishez. Ez a körülmény bizonyítja a szükséges tulajdonságokkal rendelkező színek elérésének lehetőségét a színes nyomdatermékek technológiai tintákkal történő gyártása során.

A színvisszaadási jellemzők a nyomtatási módtól függően eltérően változnak. A mélynyomtatásban a kép világos területeiről a sötét területekre való átmenet a tintaréteg vastagságának változtatásával történik, ami lehetővé teszi a reprodukált szín főbb jellemzőinek beállítását. A mélynyomtatásban a színképzés szubtraktív módon történik.

A magasnyomásban és az ofszetnyomtatásban a kép különböző területeinek színeit különböző területek raszterelemei továbbítják. Itt a reprodukált szín jellemzőit a különböző színű raszterelemek mérete szabályozza. Korábban már megjegyezték, hogy a színek ebben az esetben additív szintézissel jönnek létre - a kis elemek színeinek térbeli keverésével. Ahol azonban a különböző színű raszterpontok egybeesnek egymással, és a festékek egymásra helyezkednek, a pontok új színe szubtraktív szintézissel jön létre.

Színbesorolás

A színinformációk méréséhez, továbbításához és tárolásához szabványos mérőrendszerre van szükség. Az emberi látás az egyik legpontosabb mérőműszernek tekinthető, de nem képes bizonyos színeket a színekhez rendelni. számértékek sem pontosan megjegyezni őket. A legtöbb ember nem veszi észre, hogy a szín milyen jelentős hatással van rájuk mindennapi élet. Ha ismételt szaporodásról van szó, az egyik személy számára "vörösnek" tűnő színt mások "vöröses-narancssárgaként" érzékelik.

Kolorimetriás módszereknek nevezzük azokat a módszereket, amelyekkel a színek és színkülönbségek objektív kvantitatív jellemzését végzik.

A háromszínű látáselmélet lehetővé teszi számunkra, hogy megmagyarázzuk a különböző színtónusú, világosságú és telítettségű érzések megjelenését.

Színterek

Színkoordináták
L (Lightness) - a színek fényerejét 0 és 100% között mérik.
a - színtartomány a színkörön zöld -120-tól piros +120-ig,
b - színtartomány kék -120-tól sárga +120-ig

1931-ben a Nemzetközi Világítási Bizottság – CIE (Commission Internationale de L`Eclairage) egy matematikailag kiszámított XYZ színteret javasolt, amelyben az emberi szem által látható teljes spektrum benne van. A valódi színek (piros, zöld és kék) rendszerét választották alapnak, és egyes koordináták szabad átalakítása más koordinátákká tette lehetővé különféle fajták mérések.

Az új tér hátránya az egyenetlen kontraszt volt. Ezt felismerve a tudósok további kutatásokat végeztek, és 1960-ban McAdam néhány kiegészítést és változtatást eszközölt a meglévő színtéren, elnevezte azt UVW-nek (vagy CIE-60-nak).

1964-ben aztán G. Visetszkij javaslatára bevezették az U*V*W* (CIE-64) űrt.
A szakértői várakozásokkal ellentétben a javasolt rendszer nem volt elég tökéletes. Egyes esetekben a színkoordináták számításánál használt képletek kielégítő eredményt adtak (főleg additív szintézisnél), máshol (szubtraktív szintézisnél) a hibák túlzottnak bizonyultak.

Ez arra kényszerítette a CIE-t, hogy új egyenlő kontrasztrendszert alkalmazzon. 1976-ban minden nézeteltérés megszűnt, és megszülettek a Luv és a Lab terek, ugyanazon XYZ alapján.

Ezeket a színtereket a független CIELuv és CIELab kolorimetriás rendszerek alapjául veszik. Úgy gondolják, hogy az első rendszer nagyobb mértékben megfelel az additív szintézis feltételeinek, a második pedig kivonó.

Jelenleg a CIELab (CIE-76) színtér szolgál nemzetközi szabvány színes munka. A tér fő előnye, hogy független a monitorokon lévő színvisszaadó eszközöktől és az információbeviteli és -kimeneti eszközöktől. A CIE szabványokkal minden szín leírható, amit az emberi szem érzékel.

A mért szín mennyiségét három számmal jellemezzük, amelyek a kevert sugárzás relatív mennyiségét mutatják. Ezeket a számokat színkoordinátáknak nevezzük. Összes kolorimetriás módszerek 3D alapján, azaz egyfajta volumetrikus színen.

Ezek a módszerek ugyanazt a megbízható mennyiségi színjellemzést adják, mint például a hőmérséklet vagy a páratartalom mérése. A különbség csak a jellemző értékek számában és azok kapcsolatában van. A három elsődleges színkoordinátának ez a kölcsönhatása következetes változást eredményez a megvilágítás színének változásával. Ezért a "tricolor" méréseket szigorúan meghatározott feltételek mellett, szabványos fehér megvilágítás mellett végzik.

Így a színt kolorimetrikus értelemben egyedileg a mért sugárzás spektrális összetétele határozza meg, míg a színérzékelést nem egyértelműen a sugárzás spektrális összetétele határozza meg, hanem a megfigyelési körülményektől, és különösen a színtől függ. a megvilágításról.

A retina receptorainak élettana

A színérzékelés összefügg a retina kúpos sejtjeinek működésével. A kúpokban található pigmentek elnyelik a rájuk eső fény egy részét, a többit pedig visszaverik. Ha a látható fény egyes spektrális komponensei jobban elnyelődnek, mint mások, akkor ezt a tárgyat színesnek érzékeljük.

Az elsődleges színmegkülönböztetés a retinában történik, a pálcikákban és a kúpokban a fény elsődleges irritációt okoz, amely elektromos impulzusokká alakul át az agykéregben észlelt színárnyalat végső kialakításához.

A rodopszint tartalmazó rudaktól eltérően a kúpok tartalmazzák a jodopszin fehérjét. A jodopszin a kúpokban lévő vizuális pigmentek általános neve. A jodopszin három típusa létezik:

• klorolab ("zöld", GCP),
• eritrolab ("piros", RCP) és
• cianolab ("kék", BCP).

Ma már ismert, hogy a fényérzékeny pigment jodopszin, amely a szem minden kúpjában megtalálható, olyan pigmenteket tartalmaz, mint a klorolab és az eritrolab. Mindkét pigment a látható spektrum teljes tartományára érzékeny, azonban az első a sárgászöldnek megfelelő abszorpciós maximummal rendelkezik (abszorpciós maximum kb. 540 nm), a második pedig sárga-piros (narancs) (abszorpciós maximum kb. 570 nm.) a spektrum részeit. Felhívjuk a figyelmet arra, hogy abszorpciós maximumuk a közelben található. Ez nem felel meg az elfogadott "elsődleges" színeknek, és nincs összhangban a háromkomponensű modell alapelveivel.

A harmadik, a spektrum ibolya-kék régiójára érzékeny hipotetikus pigmentet, amelyet korábban cianolabnak neveztek, a mai napig nem találták meg.

Ráadásul nem lehetett különbséget találni a retinában lévő kúpok között, és nem lehetett bizonyítani, hogy minden kúpban csak egyfajta pigment jelenléte van. Ezenkívül felismerték, hogy a chlorolab és az eritrolab pigmentek egyidejűleg vannak jelen a kúpban.

A klorolab (az OPN1MW és az OPN1MW2 gének által kódolt) és az eritrolab (az OPN1LW gén által kódolt) nem allél génjei az X kromoszómákon találhatók. Ezeket a géneket régóta jól izolálták és tanulmányozták. Ezért a színvakság leggyakoribb formája a deuteronopia (a klorolab képződésének megsértése) (a férfiak 6% -a szenved ebben a betegségben) és a protanopia (az eritolab képződésének megsértése) (a férfiak 2% -a). Ugyanakkor egyesek, akiknek romlott a vörös és zöld árnyalatok érzékelése, jobb emberek normál színérzékeléssel más színek árnyalatait is érzékeli, például a khakit.

Az OPN1SW cyanolalab gén a hetedik kromoszómán található, így a tritanopia (a színvakság autoszomális formája, amelyben a cianolalab képződése károsodott) ritka betegség. A tritanópiás ember mindent zöld és piros színben lát, és alkonyatkor nem különbözteti meg a tárgyakat.

A látás nemlineáris kétkomponensű elmélete

Egy másik modell szerint (S. Remenko nemlineáris kétkomponensű látáselmélete) a harmadik „hipotetikus” pigment-cianolabra nincs szükség, a rúd a spektrum kék részének vevőjeként szolgál. Ez azzal magyarázható, hogy amikor a megvilágítás fényereje elegendő a színek megkülönböztetéséhez, a rúd maximális spektrális érzékenysége (a benne lévő rodopszin fakulása miatt) a spektrum zöld területéről kékre tolódik el. Ezen elmélet szerint a kúpnak csak két szomszédos érzékenységi maximummal rendelkező pigmentet kell tartalmaznia: a klorolabot (érzékeny a spektrum sárga-zöld tartományára) és az eritrolabot (érzékeny a spektrum sárga-piros részére). Ezt a két pigmentet régóta megtalálták és alaposan tanulmányozták. Ugyanakkor a kúp egy nem lineáris arányérzékelő, amely nemcsak a vörös és a Zöld szín, hanem kiemelve a sárga szintjét ebben a keverékben.

Annak bizonyítéka, hogy a spektrum kék részének vevője a szemben egy rúd, az is lehet, hogy a harmadik típusú színanomáliával (tritanopia) az emberi szem nem csak a spektrum kék részét nem érzékeli, de nem különbözteti meg a tárgyakat alkonyatkor ( éjszakai vakság), és ez pontosan a botok normál működésének hiányát jelzi. A háromkomponensű elméletek hívei megmagyarázzák, hogy a kék vevőegység működésének leállásával egy időben miért nem működhetnek a pálcák.

Ráadásul ezt a mechanizmust erősíti meg a régóta ismert Purkinje-effektus, melynek lényege, hogy alkonyatkor, amikor leesik a fény, a vörös színek feketévé válnak, a fehérek pedig kékesek. Richard Phillips Feynman megjegyzi, hogy: "Ez azért van, mert a rudak jobban látják a spektrum kék végét, mint a kúpok, de a kúpok például sötétvöröst látnak, míg a rudak egyáltalán nem látják."

Éjszaka, amikor a fotonfluxus nem elegendő a szem normál működéséhez, a látást főleg rudak biztosítják, így éjszaka az ember nem tudja megkülönböztetni a színeket.

A mai napig még nem sikerült konszenzusra jutni a szem színérzékelésének elvét illetően.

Az ember és számos nappali aktivitású állatfaj megkülönbözteti a színeket, azaz különbséget érez a látható sugárzás spektrális összetételében és a tárgyak színében. A spektrum látható része különböző hullámhosszú sugárzást tartalmaz, amelyet a szem különböző színek formájában érzékel.

színlátás a retina különböző típusú, spektrális érzékenységében eltérő fényvevők, azaz fotoreceptorok (Lásd Fotoreceptorok) együttes munkája miatt. A fotoreceptorok a sugárzási energiát fiziológiás gerjesztéssé alakítják át, amit az idegrendszer különböző színekben érzékel, mert. A sugárzások különböző mértékben gerjesztik a vevőket. A különböző típusú fotoreceptorok spektrális érzékenysége eltérő, és a vizuális pigmentek abszorpciós spektruma határozza meg (lásd: Vizuális pigment).

Minden fénydetektor külön-külön nem képes megkülönböztetni a színeket: minden sugárzás csak egy paraméterben különbözik - látszólagos fényességben vagy világosságban, mert. Bármilyen spektrális összetételű fény minőségileg azonos élettani hatást fejt ki az egyes fotopigmentekre. Ebben a tekintetben bármely sugárzás az intenzitásuk bizonyos arányában teljesen megkülönböztethetetlen lehet egymástól egy vevő által. Ha több vevő van a retinában (lásd retina), akkor az egyenlőség feltételei mindegyiknél eltérőek lesznek. Ezért több vevő kombinációja esetén sok sugárzást nem lehet kiegyenlíteni az intenzitásuk megválasztásával.

Alapok kortárs elképzelések az emberi színlátásról a 19. században T. Jung angol fizikus és Hermann Helmholtz német tudós alakította ki az ún. háromkomponensű, vagy trikromatikus színérzékelési elmélet. Ezen elmélet szerint a retinában háromféle fotoreceptor található (kúpsejtek (lásd Cone Cells)), amelyek különböző mértékben érzékenyek a vörös, zöld és kék fényre. A színérzékelés élettani mechanizmusa azonban nem minden sugárzás megkülönböztetését teszi lehetővé. Így a vörös és zöld bizonyos arányú keverékei megkülönböztethetetlenek a sárga-zöld, sárga és narancssárga sugárzástól; a kék és a narancssárga keverékek a vörös és a cián vagy a kék-zöld keverékével azonosíthatók. Vannak, akiknél örökletesen hiányzik háromból egy (lásd) vagy kettő fénydetektor, utóbbi esetben nincs színlátás.

A színlátás számos állatfajra jellemző. Gerinceseknél (majmok, sok halfaj, kétéltűek), valamint a rovaroknál a méheknél és poszméheknél a színlátás háromszínű, akárcsak az embernél. Az ürgéknél és számos rovarfajnál kétszínű, azaz kétféle fényérzékelő munkáján alapul, madarakban és teknősökben talán négy. A rovarok esetében a spektrum látható tartománya a rövidhullámú sugárzás felé tolódik el, és magában foglalja az ultraibolya tartományt is. Ezért a rovarok színvilága jelentősen eltér az emberi világtól.

A színlátás fő biológiai jelentősége a nem világító tárgyak világában élő emberek és állatok számára a színük helyes felismerése, és nem csak a sugárzás megkülönböztetése. A visszavert fény spektrális összetétele mind a tárgy színétől, mind a beeső fénytől függ, ezért a változó fényviszonyok mellett jelentős változásoknak van kitéve. Képesség vizuális berendezés a tárgyak színének helyes felismerését (azonosítását) a változó fényviszonyok melletti visszaverő tulajdonságaik alapján a színérzékelés állandóságának nevezzük (lásd Szín).

színlátás - fontos összetevője az állatok vizuális orientációja. Az evolúció során sok állat és növény sokféle jelzőeszközre tett szert, amelyeket arra terveztek, hogy az állati "megfigyelők" képesek legyenek érzékelni a színeket. Ilyenek a rovarokat és beporzó madarakat vonzó növények virágainak élénk színű korolái; a gyümölcsök és bogyók élénk színe, vonzza az állatokat - vetőmag-forgalmazókat; mérgező állatok és azokat utánzó fajok figyelmeztető és ijesztő színezése; számos trópusi hal és gyík "plakát" színezése, amely területi kapcsolatokban jelzésértékű; fényes esküvői ruha, amely szezonális vagy állandó, sok halfajra, madárra, hüllőre, rovarra jellemző; végül, speciális eszközök jelzés, amely megkönnyíti a szülők és az utódok közötti kapcsolatot halakban és madarakban.

További információ a színlátásról a szakirodalomban:

• Nyuberg N. D., Színtudományi tanfolyam, M. - L., 1932;
• Kravkov S. V., Színlátás, M., 1951;
• Kanaev II, Esszék a színlátás fiziológiájának történetéről az ókortól a XX. századig, L., 1971;
• Érzékszervi rendszerek élettana, 1. rész, L., 1971 (Útmutató a fiziológiához);
• Orlov O. Yu., A gerincesek színlátásának evolúciójáról, a könyvben: Az evolúció problémái, 2. kötet, Novoszibirszk, 1972. O. Yu. Orlov.

SZÍNLÁTÁS(szinonima: színérzékelés, színdiszkrimináció, kromatopsia) - egy személy azon képessége, hogy meg tudja különböztetni a látható tárgyak színét.

A szín hatással van az ember általános pszicho-fiziológiai állapotára, és bizonyos mértékig befolyásolja munkaképességét. Ezért nagyon fontos színeket adjon az embereket a munkahelyen és otthon körülvevő helyiségeknek, berendezéseknek, műszereknek és egyéb tárgyaknak. A legtöbb kedvező befolyást a látást befolyásolják a látható spektrum középső részének gyengén telített színei (sárga-zöld-kék), az úgynevezett optimális színek. A színjelzéshez éppen ellenkezőleg, telített (biztonsági) színeket használnak.

Szín - a fény azon tulajdonsága, hogy a visszavert vagy kibocsátott sugárzás spektrális összetételének megfelelően bizonyos vizuális érzetet kelt. Hét alapszín létezik: piros, narancs, sárga, zöld, kék, indigó és lila. A fény hullámhosszától függően három színcsoportot különböztetnek meg: hosszúhullámú (piros, narancs-piros, narancssárga), középhullámú (sárga, sárga-zöld, zöld) és rövidhullámú (kék, indigó, ibolya) .

A színeket kromatikusra és akromatikusra osztják. A kromatikus színeknek három fő tulajdonságuk van: színtónus, amely a fénysugárzás hullámhosszától függ; telítettség, a fő színtónus és a többi színtónus szennyeződéseinek arányától függően; a szín fényereje, vagyis a fehérhez való közelségének mértéke. E tulajdonságok eltérő kombinációja a kromatikus színek sokféle árnyalatát adja. Az akromatikus színek (fehér, szürke, fekete) csak a fényerőben különböznek.

Ha két különböző hullámhosszú spektrális színt összekeverünk, a kapott szín keletkezik. Mindegyik spektrális színnek van egy további színe, amelyhez keverve akromatikus szín képződik - fehér vagy szürke. Csak három alapszín – piros, zöld és kék – optikai keverésével sokféle színtónus és árnyalat érhető el. Az emberi szem által érzékelt színek és árnyalataik száma szokatlanul nagy, több ezerre tehető.

A színlátás fiziológiája nem teljesen ismert. A színlátás javasolt hipotézisei és elméletei közül a legelterjedtebb a háromkomponensű elmélet, amelynek főbb rendelkezéseit először M. V. Lomonoszov fogalmazta meg 1756-ban. Később ezeket a rendelkezéseket Jung (T. Young, 1802) és G. Helmholtz (1866) megerősítette és továbbfejlesztette. A Lomonosov-Jung-Helmholtz háromkomponensű elmélet szerint a szem retinájában három észlelő apparátus (receptor, elem) található, amelyek különböző hullámhosszú fényingerek hatására különböző mértékben gerjesztődnek (a szem spektrális érzékenysége). szem). Mindegyik receptortípust főként az egyik elsődleges szín - piros, zöld vagy kék - gerjeszti, de bizonyos mértékig más színekre is reagál. Ezért bizonyos típusú színérzékelő receptorok spektrális érzékenységének görbéi részben átfedik egymást. Az egyik típusú receptor izolált gerjesztése az elsődleges szín érzetét okozza. Mindhárom típusú receptor egyenlő stimulálásával fehér szín érzete lép fel. A szemben a vizsgált objektumok sugárzási spektrumának elsődleges elemzése történik, külön értékelve a spektrum vörös, zöld és kék régióinak részvételét. Az agykéregben a fényexpozíció végső elemzése és szintézise zajlik, amelyet egyidejűleg hajtanak végre. A vizuális analizátor ilyen eszközének köszönhetően az ember számos színárnyalatot elég jól megkülönböztethet.

A színlátás háromkomponensű elméletét morfofiziológiai vizsgálatok adatai igazolják. A spektrofotometriás vizsgálatok lehetővé tették az abszorpciós spektrumok meghatározását különféle típusok egyetlen fotoreceptor sejtek. Dow szerint (N. W. Daw, 1981) vizuális pigmentek(lásd) Az emberi retina kúpjai a következő abszorpciós spektrum maximummal rendelkeznek: vörösre érzékeny - 570-590 nm, zöldre érzékeny - 535-555 nm és kékre érzékeny - 440-450 nm. A látásszerv modern elektrofiziológiai vizsgálatai, amelyeket L. P. Grigorieva és A. E. Fursova (1982) végeztek, szintén megerősítették a színlátás háromkomponensű elméletét. Megmutatták, hogy a három színinger mindegyike megfelel a retina és az agykéreg vizuális területének egy bizonyos típusú biopotenciáljának.

A színlátásnak vannak más elméletei is, amelyek azonban nem kaptak széles körű elismerést. Hering színlátáselmélete szerint három ellentétes színpárt különböztetnek meg: piros és zöld, sárga és kék, fehér és fekete. A retina minden színpárja speciális - vörös-zöld, sárga-kék és fehér-fekete anyagoknak felel meg. A fény hatására ezek az anyagok megsemmisülnek (disszimiláció), sötétben pedig - helyreállítás (asszimiláció). Különféle kombinációk a disszimilációs és asszimilációs folyamatok sokféle színbenyomást keltenek. Hering elmélete nem magyaráz meg számos jelenséget, különösen a színlátás zavarait. Lazarev (1916) ionelmélete összekapcsolja a színérzékelést a színfelismerő receptorokat gerjesztő ionok felszabadulásával. Elmélete szerint a retina kúpjai három fényérzékeny anyagot tartalmaznak: az egyik főként vörös fényt nyel el, a másik zöld, a harmadik kék; a fény elnyelésekor ezek az anyagok színfelismerő receptorokat gerjesztő ionok felszabadulásával bomlanak le. Hartridge polikromatikus elmélete szerint hétféle receptor létezik.

Az ember különbséget tesz éjszakai, vagy scotopikus, látás, alkonyati vagy mezopos és nappali, vagy fotopikus látás között (lásd). Ez elsősorban annak köszönhető, hogy az emberi szem retinájában (lásd) kétféle fotoreceptor található - kúpok és rudak, amelyek alapul szolgáltak a látás kettősségének Schultze által előadott elméletéhez (M. J. Schultze, 1866). és továbbfejlesztették M. M. Voinov (1874), Parino (H. Pari-naud, 1881) és Chris (J. Kries, 1894). A kúpok főként a retina központi részében helyezkednek el, és fotopikus látást biztosítanak - érzékelik a látómezőben lévő tárgyak alakját és színét; A rudak a perifériás régióban helyezkednek el, scotopikus látást biztosítanak, és érzékelik a gyenge fényjeleket a látómező perifériáján.

A maximális spektrális érzékenység a kúpoknál 556 nm, a rudaknál pedig az 510 nm zónában van. A kúpok és rudak spektrális érzékenységének ez a különbsége magyarázza a Purkinje-jelenséget, amely abban áll, hogy gyenge fényviszonyok mellett a zöld és a kék szín világosabbnak tűnik, mint a vörös és a narancs, míg nappali fényviszonyok között ezek a színek közelítőleg megegyeznek a világosságban.

A színérzékelést a színinger erőssége és a színkontraszt befolyásolja. A színek megkülönböztetéséhez a környező háttér világossága (világossága) számít. A fekete háttér növeli a színmezők fényerejét, mivel világosabbnak tűnnek, ugyanakkor kissé csökkenti a színt. A tárgyak színérzékelését jelentősen befolyásolja a környező háttér színe is. Az azonos színű figurák sárga és kék alapon eltérően néznek ki. Ez az egyidejű színkontraszt jelensége.

A konzisztens színkontraszt egy kiegészítő szín látásaként jelenik meg az elsődleges színnek való kitettség után a szemen. Például egy lámpa zöld lámpaernyőjének vizsgálata után a fehér papír először vöröses színűnek tűnik. A szem színének hosszan tartó expozíciója esetén a színérzékenység csökken a retina szín-"fáradása" miatt, egészen addig az állapotig, amikor két különböző színt azonosnak érzékel. Ez a jelenség normál színlátású személyeknél figyelhető meg, és fiziológiás. A retina makula károsodásával, ideggyulladással és a látóideg sorvadásával azonban gyorsabban jelentkeznek a színfáradás jelenségei.

A színlátás háromkomponensű elméletének megfelelően a normál színérzékelést normál trikromátiának, a normál színlátással rendelkező személyeket pedig normál trikromátoknak nevezzük. Mennyiségileg a színlátást a színérzékelési küszöb jellemzi, vagyis egy bizonyos színként észlelt színinger legkisebb értéke (erőssége).

Színlátás zavarai

A színlátás zavarai lehetnek veleszületettek vagy szerzettek. A veleszületett színlátási rendellenességek gyakoribbak a férfiaknál. Ezek a zavarok általában stabilak és mindkét szemen megjelennek, az érzékenység gyakrabban csökken vörös vagy zöld színre. E tekintetben a kezdeti színlátássérültek csoportjába azok a személyek tartoznak, akik bár a spektrum összes fő színét megkülönböztetik, de csökkent a színérzékenységük, vagyis megnövekedett színérzékelési küszöbük.

A veleszületett színlátási rendellenességek Chris-Nagel osztályozása háromféle színlátási rendellenességet ír elő: 1 - kóros trichromasia, 2 - dichromasia, 3 - monochromasia. A fényinger hullámhosszától és a spektrumban elfoglalt helyétől függően a színérzékelő receptorokat görög szavakkal jelölik: piros - protos (első), zöld - deuteros (második), kék - tritos (harmadik). Ennek megfelelően a kóros trichromasia esetén az elsődleges színek észlelésének gyengülése megkülönböztethető: piros - protanomaly, zöld - deuteranomaly, kék - tritanomaly. A dichromasia jellemzője a színlátás mélyebb károsodása, amelyben a három szín egyikének észlelése teljesen hiányzik: vörös (protanopia), zöld (deuteranopia) vagy kék (tritanopia). A monochromasia (achromasia, achromatopsia) a színlátás hiányát, színvakságot jelenti; miközben csak a fekete-fehér érzékelést tartja meg. E besoroláson kívül E. B. Rabkin (1937) a színlátás zavarainak három fokozatát (típusát) azonosította a protanomáliában és a deuteranomáliában: súlyos károsodás - A típusú, közepes - B típusú és enyhe - C típusú.

A színlátás veleszületett rendellenességeit általában színvakságnak nevezik, J. Dalton angol tudós után, aki a vörös színérzékelésének megsértésétől szenvedett, és leírta ezt a jelenséget.

A veleszületett színlátási rendellenességek közül a leggyakoribb (legfeljebb 70%) az anomális trichromasia. A színlátás veleszületett rendellenességei nem járnak más vizuális funkciók zavarával. A veleszületett színlátászavarban szenvedők általában nem panaszkodnak, a színlátási zavarokat csak speciális vizsgálattal mutatják ki.

A szerzett színlátási zavarok betegségekben fordulnak elő retina(cm), látóideg(lásd) vagy központi idegrendszer; az egyik vagy mindkét szemen megfigyelhetők, általában mind a 3 szín észlelésének megsértésével járnak, más látászavarokkal kombinálva fordulnak elő. A szerzett színlátás zavarai úgy nyilvánulhatnak meg xanthopsia(lásd), cianopszia és erythropsia(cm.). Xanthopsia - sárga színű tárgyak látása, sárgasággal, bizonyos anyagokkal való mérgezéssel és gyógyszerek(pikrinsav, szantonin, kinakrin, amil-nitrit). Cyanopsia - a tárgyak kék színben való érzékelése, eltávolítás után megfigyelhető szürkehályog(cm.). Az eritropszia a vizuális észlelés megsértése, amelyben a látható tárgyak vöröses színűnek tűnnek. Normál színérzékeléssel rendelkező személyeknél figyelhető meg a szem tartós, erős, UV-sugarakban gazdag fényforrásra való rögzítésének eredményeként, valamint szürkehályog műtét után. nem úgy mint veleszületett rendellenességek Az állandó színlátás, a fent felsorolt ​​betegségek következtében megváltozott színlátás a gyógyulás során normalizálódik.

Mivel számos szakma megköveteli a normál színérzékelés megőrzését, például az összes közlekedési módban alkalmazott személyek, egyes iparágakban, bizonyos katonai ágak katonái esetében kötelező színlátás-vizsgálaton esnek át. Erre a célra két módszercsoportot használnak - pigment és spektrális. A pigmentvizsgálatok magukban foglalják a színes (pigment) táblázatokkal és különféle vizsgálati objektumokkal (többszínű gyapjúgombolyag-készletek, kartondarabok stb.) végzett vizsgálatokat, a spektrális vizsgálatok a spektrális anomaloszkópokkal végzett vizsgálatokat. A színlátás színtáblázatok segítségével történő tanulmányozásának elvét J. Stilling javasolta. A színtáblák közül a Rabkin-féle polikromatikus táblázatokat használják legszélesebb körben. A táblázatok fő csoportja a veleszületett színlátási rendellenességek formáinak és mértékének, valamint a szerzetttől való eltérésének differenciáldiagnózisára szolgál; táblázatok kontrollcsoportja - összetett esetekben a diagnózis tisztázása érdekében. A táblázatokban az azonos színű háttérkörök között azonos fényességű, de eltérő színtónusú körök találhatók, amelyek valamilyen figurát vagy figurát alkotnak, amelyet a normálisan látó emberek könnyen megkülönböztetnek. A színlátászavarban szenvedő személyek nem különböztetik meg e körök színét a háttér köreinek színétől, ezért nem tudnak különbséget tenni a göndör ill. digitális képalkotás(szín. 1-2. ábra). Az Ishihara asztalok ugyanezt a célt szolgálják, a színvakság kimutatására szolgálnak piros és zöld színben.

A színlátási zavarok diagnosztizálásának finomabb módszere az anomaloszkópia – egy olyan tanulmány, amely ezt alkalmazza speciális eszköz- anomaloszkóp. A Szovjetunióban sorozatgyártású eszköz az AN-59 anomaloszkóp (ábra).Külföldön a színlátás vizsgálatára a Nagel anomaloszkóp elterjedt.

A készülék működési elve a háromkomponensű színlátáson alapul. A módszer lényege a kétszínű tesztmezők színegyenletében rejlik, amelyek közül az egyiket monokromatikus lámpával világítják meg. sárga, a második pedig, amely pirossal és zölddel világít, színét tiszta vörösről tiszta zöldre változtathatja. Az alanynak a vörös és a zöld optikai keverésével kell kiválasztania a kontrollnak megfelelő sárga színt (Rayleigh-egyenlet). A normál színlátású személy a piros és a zöld keverésével helyesen választ ki egy színpárt. Egy színlátászavarban szenvedő személy nem tud megbirkózni ezzel a feladattal. Az anomaloszkópia módszere lehetővé teszi a színlátás küszöbének (élességének) külön-külön történő meghatározását vörös, zöld, kék esetében, a színlátási zavarok azonosítására, a színrendellenességek diagnosztizálására.

A színérzékelés megsértésének mértékét az anomália együtthatója fejezi ki, amely a zöld és a piros színek arányát mutatja, amikor a készülék vezérlőmezője kiegyenlítődik a teszttel. Normál trikromátokban az anomália együtthatója 0,7 és 1,3 között mozog, protanomáliával kisebb, mint 0,7, deuteranomáliával több mint 1,3.

A Rabkin spektrális anomaloszkóp lehetővé teszi a színlátás felfedezését a látható spektrum minden részén. A készülék segítségével mind a veleszületett, mind a szerzett színlátási zavarok, színlátási küszöbök és a színlátás funkcionális stabilitásának mértéke meghatározható.

A színlátási zavarok diagnosztizálására a Farnsworth-Menzell száztónusos tesztet is használják. A teszt a protanopok, deuteranopok és tritanópok gyenge színmegkülönböztetésén alapul a színkör bizonyos területein. Az alany köteles árnyalatok sorrendjében elrendezni egy sor kartondarabot különböző színű színkör formájában; a színlátást megsértve a kartondarabok nem megfelelően vannak elrendezve, vagyis nem abban a sorrendben, ahogyan egymást követniük kellene. A tesztnek van nagy érzékenységés tájékoztatást ad a színlátásromlás típusáról. Egy egyszerűsített Farnsworth-tesztet is használnak, amely 15 színes tesztobjektumból áll.

Bibliográfia: Kravkov S. V. Színlátás, M., 1951, bibliogr.; Többkötetes útmutató a szem betegségek, szerk. V. N. Arhangelszkij, 1. kötet, könyv. 1. o. 425, M., 1962; PadhamCh. és Sonder J.-vel. Fény- és színérzékelés, ford. angolból, M., 1978; Érzékelő rendszerek, Vision, szerk. G. V. Gershuni és mások, p. 156, JI., 1982; Körülbelül körülbelül l-ig E. N. és Iz m és y l körülbelül Ch. A. Color vision, M., 1984, bibliogr.; Adler szemfiziológiája, szerk. írta: R. A. Moses, p. 545, St Louis a. o., 1981; H u r v i c h L. M. Color vision, Sunderland, 1981; Szemészet rendszere, szerk. írta: S. Duke Elder, v. 4. o. 617, L.* 1968.

A. A. Jakovlev-Budnyikov.