Человеческий глаз

Устройство глаза человекаНо мы достаточно углубились в премудрости дизайнерских и естественных наук, чтобы пока на этом остановиться (у нас впереди — целый тематический раздел) и вернуться к разговору о том, что же такое на самом деле свет и как он воспринимается человеческим глазом. Здесь нам поможет наука анатомия, которая предоставит сведения о строении уникального природного оптического прибора, прообраза видеокамеры, более известного как «человеческий глаз».

На рисунке в упрощенном виде показан этот самый «глаз». Он имеет оболочку «1», на внутренней стороне которой имеется светочувствительная поверхность «2», более известная как сетчатка. Информация с сетчатки по зрительному нерву «3» поступает в головной мозг. Для «настройки на резкость» и адаптации к различной яркости освещения служат стекловидное тело «4», линза «5» и радужная оболочка с хрусталиком «6». Внешне глаз защищен роговой оболочкой «7». Наиболее интересным элементом глаза является сетчатка. Она состоит из огромного количества ячеек, образованных так называемыми палочками и колбочками. Палочки чувствительны только к интенсивности света и различать цвета не в состоянии. Их функция — «работать» в условиях малой освещенности (так называемое «сумеречное зрение»). Другой вид светочувствительных элементов — колбочки — в состоянии различать и интенсивность света, и цвет («дневное зрение»). Всего в сетчатке глаза насчитывается около 120 миллионов палочек и 6 миллионов колбочек.

Колбочки в условиях низкой интенсивности освещения теряют возможность различать цвета, и этим объясняется потеря чувствительности глаза к цвету в условиях затемнения. Другими словами, бессмысленно искать «черную кошку в темной комнате», поскольку «ночью все кошки — серые». В темное время суток мы плохо различаем цвета, но в состоянии определить, что зеленый предмет субъективно светлее красного.

График относительной световой эффективностиЧувствительность глаза к различным длинам световых волн неоднородна, о чем свидетельствует рисунок, называемый «графиком относительной световой эффективности». Более того, чувствительность глаза зависит от интенсивности освещения. Как видно из рисунка, максимум чувствительности «дневного зрения» (кривая 1) приходится на длину волны порядка 555 нм («желтая» область), а максимум чувствительности «сумеречного зрения» (кривая 2) смещается в «зеленую» область — к длине волны 507 нм. Из графика также видно, что субъективно источники зеленого и синего света с одинаковой интенсивностью будут восприняты как источники со значительным отличием интенсивности.

Человеческий глаз — очень сложный, а потому и очень «гибкий» прибор, умеющий достаточно быстро адаптироваться к изменению условий окружающей среды. Сужением и расширением зрачка глаз настраивается на конкретную яркость освещения, причем адаптация сетчатки при переходе из темноты к свету происходит практически мгновенно, а при переходе из светлой среды в темную она займет несколько минут. По этой причине после резкого выключения света в помещении нам кажется, что вокруг «кромешная темень», и только спустя некоторое время начинаем различать предметы, контуры и т. д. В кинотеатрах и концертных залах по этой причине свет гасят не резко, а постепенно убавляют его интенсивность.

Глаз до некоторой степени может адаптироваться и к цветовой гамме, подгоняя ее под естественное (солнечное) освещение. Как это происходит? Например, вечером, за праздничным столом вам захотелось сфотографировать сидящих напротив друзей. Вы берете фотоаппарат, выдвигаете вспышку и нажимаете на спусковую кнопку, но вспышка — увы — не срабатывает., Позже, получив фотографии, вы отметите, что изображение «страдает» желтизной, и «спишите» дефект на недостаточное освещение. На самом деле «желтизну» фотографии придают лампы накаливания, которые имеют характерный спектр излучения. Глаз тоже чувствует «желтизну», но поскольку человеку более приятен солнечный свет, включается механизм компенсации. Кстати, современные цифровые фотоаппараты имеют опции настройки съемки в условиях искусственного освещения (под спектр ламп накаливания, люминесцентных ламп, галогенных ламп).