Šviesos įtaka. Šviesos jautrumas

šviesios spalvos fiziologijos suvokimas

Norint sukurti saugias darbo sąlygas, reikalingas ne tik pakankamas darbinių paviršių apšvietimas, bet ir racionali šviesos kryptis, aštrių šešėlių ir akinimo, sukeliančio akinimą, nebuvimas.

Tinkamas įrangos apšvietimas ir dažymas, pavojingų vietų leidžia jas atidžiau stebėti (viena spalva nudažyta mašina), o įspėjamasis dažymas apie pavojingas vietas sumažins traumų. Be to, pasirinkus tinkamą spalvų derinį ir jų intensyvumą, sumažės laikas, per kurį akis prisitaiko žvelgiant nuo detalės į darbinį paviršių. Tinkamai parinkta spalva gali turėti įtakos darbuotojų nuotaikai, taigi ir darbo našumui. Taigi, neįvertinus apšvietimo įtakos, spalvos ir šviesos pasirinkimo atsiranda priešlaikinis kūno nuovargis, kaupiasi klaidos, mažėja produktyvumas, padaugėja laužo ir dėl to traumuojama. Tam tikras apšvietimo problemų nepaisymas kyla dėl to, kad žmogaus akis turi labai platų prisitaikymo diapazoną: nuo 20 liuksų (per pilnatį) iki 100 000 liuksų.

Natūrali šviesa yra matomas spinduliuotės spektras elektromagnetines bangas saulės energija ilgis 380 - 780 nm (1 nm = 10 -9 m). Matoma šviesa (balta) susideda iš spalvų spektro: violetinė (390 - 450 nm), mėlyna (450 - 510 nm), žalia (510 - 575 nm), geltona (575 - 620 nm), raudona (620 - 750 nm). ). Spinduliuotė, kurios bangos ilgis didesnis nei 780 nm, vadinama infraraudonaisiais spinduliais, o kurių bangos ilgis mažesnis nei 390 nm – ultravioletine.

Spalva ir šviesa yra tarpusavyje susijusios. Žmonių stebimos spalvos skirstomos į chromatines ir achromatines. Achromatinės spalvos (balta, pilka, juoda) turi skirtingus atspindžio koeficientus, todėl pagrindinė jų savybė yra ryškumas. Chromatinėms spalvoms (raudonai, oranžinei, geltonai, žaliai, žalsvai mėlynai, indigo ir violetinei) pirmiausia būdingas atspalvis, kurį nulemia bangos ilgis ir grynumas arba sodrumas (bazinės spalvos „praskiedimo“ baltumo laipsnis). Dažymo įranga, medžiagos ir t.t juoda spalva žmogų slegia. Nešini standartinėmis baltomis ir juodomis dėžėmis visi darbuotojai teigė, kad juodosios dėžės buvo sunkesnės. Juodas siūlas baltame fone matomas 2100 kartų geriau nei juodame, tačiau tuo pat metu yra ryškus kontrastas (ryškumo santykis). Didėjant ryškumui ir apšvietimui iki žinomos ribos didėja regėjimo aštrumas ir ryškumas, kuriuo akis skiria atskirus objektus, t.y. diskriminacijos greitis. Per didelis šviesos ryškumas neigiamai veikia regėjimo organus, sukelia aklumą ir skausmą akyse. Akių prisitaikymas prie ryškumo pokyčių vadinamas tamsos ir šviesos prisitaikymu. Dirbdamas su tamsiai pilka mašina (atspindinčia 5 % šviesos) ir su blizgia dalimi (atspindinčia 95 % spalvos), darbuotojas kartą per minutę žiūri iš mašinos į detalę ir užtrunka maždaug 5 sekundes. akis prisitaikyti. Per septynių valandų darbo dieną bus prarastos 35 minutės. Jei tomis pačiomis eksploatavimo sąlygomis adaptacijos laikas pakeičiamas į 1 sekundę dėl teisingas pasirinkimas priešingai, darbo laiko praradimas bus lygus 7 minutėms.

Neteisingai parinktas apšvietimas turi įtakos ne tik darbo laiko praradimui ir darbuotojų nuovargiui, bet ir padidina traumų skaičių adaptacijos laikotarpiu, kai darbuotojas nemato arba blogai mato detalę, o darbo operacijas atlieka automatiškai. Panašios sąlygos stebimos atliekant montavimo darbus, eksploatuojant kraną ir atliekant kitus darbus vakare esant dirbtiniam apšvietimui. Todėl ryškumo santykis (kontrasto esmė) neturėtų būti didelis.

Žmogaus spalvų suvokime svarbus vaidmuo vaidina spalvų kontrastą, t.y. tikrojo skirtumo tarp vienalaikių suvokimų perdėjimas. Vienas prancūzas prekybos įmonė Užsisakiau partiją raudonos, violetinės ir mėlynos spalvos audinio su juodu raštu. Atlikus užsakymą, įmonė atsisakė jį priimti, nes... ant raudono audinio buvo ne juodas, o žalsvas raštas; ant mėlynos - oranžinės, ant violetinės - geltonai žalsvos. Teismas kreipėsi į specialistus, o kai jie uždarė audinį, popieriuje esančiuose plyšiuose dizainas buvo juodas.

Dabar nustatyta, kad raudona spalva žmogų jaudina, bet ir greitai pavargsta; žalia yra naudinga žmonėms; geltona sukelia pykinimą ir galvos svaigimą. Natūrali šviesa laikoma geriausia žmogaus sveikatai.

Saulės šviesa turi biologinis poveikis ant kūno, todėl natūrali šviesa yra higieniška. Pakeisti natūralų apšvietimą dirbtiniu apšvietimu leidžiama tik tada, kai dėl kokių nors priežasčių neįmanoma naudoti (arba negalima naudoti) natūralaus apšvietimo darbo vietoje.

Todėl gamybinių patalpų ir darbo vietų apšvietimo reguliavimas vykdomas moksliniu pagrindu, atsižvelgiant į šiuos pagrindinius reikalavimus:

• 1. Pakankamas ir vienodas darbo vietų ir ruošinių apšvietimas;
• 2. Šviesumo trūkumas, blukimas ir akinimas darbuotojų regėjimo lauke;
• 3. Aštrių šešėlių ir kontrastų trūkumas;
• 4. Optimalus apšvietimo sistemų efektyvumas ir saugumas.

Vadinasi, teisingam apšvietimo režimui būtina atsižvelgti į visą higienos sąlygų kompleksą, t.y. kiekybiniai ir kokybiniai apšvietimo aspektai.

Apšviestoms darbo vietoms ir bendram patalpų apšvietimui matuoti naudokite Yu-116, Yu-117 tipo liuksometrą, universalų liukso matuoklį - šviesumo matuoklį TES 0693, 1105 tipo fotometrą iš Brühl and Care. Prietaisų veikimo principas pagrįstas fotoelektrinio efekto panaudojimu – elektronų emisija veikiant šviesai (2.4.1 pav.).

Atliekant įvairaus pobūdžio darbus, naudojamas natūralus, dirbtinis ir mišrus apšvietimas, kurio parametrus reglamentuoja GOST 12.1.013-78, SNiP II-4-79 „Natūralus ir dirbtinis apšvietimas“, statybos aikštelių elektros apšvietimo projektavimo instrukcijos (SN 81-80). Visose patalpose, kuriose nuolat gyvena žmonės, turi būti natūralus apšvietimas.

Kai neįmanoma užtikrinti natūralaus apšvietimo arba jei jo nereglamentuoja SNiP P-4-79, naudojamas dirbtinis arba mišrus apšvietimas.

Optinės spektro dalies, kurią sudaro ultravioletinė, matoma ir infraraudonoji spinduliuotė, bangos ilgis yra nuo 0,01 iki 340 mikronų. Akies suvokiama matoma spinduliuotė vadinama šviesa ir jos bangos ilgis yra nuo 0,38 iki 0,77 mikrono, o tokios spinduliuotės galia vadinama šviesos srautu (F). Šviesos srauto vienetas yra liumenas. Tai yra 1/621 šviesos vato vertė. Lumenas [lm] apibrėžiamas kaip šviesos srautas, kurį skleidžia visas spinduolis (absoliutus juodasis kūnas) esant platinos kietėjimo temperatūrai, kurio plotas yra 530,5–10 m2 (šviesos srautas iš atskaitos taško šaltinio 1 kandela). esantis erdvės kampo viršūnėje per 1 steradianą). Steradianas yra vienetinis erdvės kampas u, kuris yra 1 m spindulio terpės dalis ir sferinio paviršiaus, kurio pagrindas yra 1 m2, plotas.

kur u yra erdvės kampo vienetas, 1 era;

S - sferinio paviršiaus plotas, 1 m2;

R - sferinio paviršiaus spindulys, 1 m.

Šviesos srauto erdvinis tankis šia kryptimi vadinamas šviesos intensyvumu (I). Šviesos stiprio vienetas yra kandela [cd].

kur Y yra šviesos stipris, cd;

F - šviesos srautas, lm.

Šviesos srauto kiekis, tenkantis apšviesto paviršiaus vienetui, vadinamas apšvietimu (E). Apšvietimas matuojamas liuksais. Liuksas - 1 m 2 paviršiaus ploto apšvietimas tolygiai paskirstytu 1 lm šviesos srautu.

Objektų matomumas priklauso nuo objekto atspindimos šviesos dalies ir pasižymi ryškumu (B). Ryškumas matuojamas [cd/m2].

čia b yra kampas tarp normaliojo paviršiaus elemento S ir krypties, kuriai nustatomas šviesumas.

Ryškumas yra apšvietimo vertė, į kurią akis tiesiogiai reaguoja. Šviesumo lygis iki 5000 cd yra higieniškai priimtinas. 30 000 cd ir didesnis ryškumas yra akinantis. Kokybiniai apšvietimo rodikliai apima foną ir kontrastą, matomumą, akinimo indikatorių ir kt.

Fonas yra paviršius, esantis greta objekto (skirtumas). Fonas laikomas šviesiu, kai atspindžio koeficientas c > 0,4; vidurkis, kai c = 0,2-0,4; ir tamsu su< 0,2.

Kontrastas apibūdinamas nagrinėjamo objekto ryškumo ir fono santykiu:

Apšvietimo kontrastas laikomas dideliu, kai > 0,5; vidurkis esant = 0,2-0,5; ir mažas at< 0,2.

Apšvietimo tolygumas apibūdinamas minimalaus apšvietimo ir jo santykiu maksimali vertė visame kambaryje.

Natūrali šviesa

Natūrali šviesa yra tinkamiausia žmogui, todėl patalpose, kuriose nuolat gyvena, turėtų būti daugiausia natūralios šviesos. Natūralus apšvietimas suteikiamas per langus, duris, žibintus ir permatomus stogus. Todėl jis skirstomas į (2.4.2 pav.):

• a) viršutinis apšvietimas - per stoglangius, permatomus stogus;
• b) šoninis apšvietimas - per langus;
• c) kombinuotas apšvietimas – per langus ir žibintus ir kt.

Natūralaus apšvietimo kriterijus yra natūralaus apšvietimo koeficientas (KEO arba E N), kuris parodo natūralaus dangaus apšvietimo tam tikrame taške santykį. duotas lėktuvas patalpose E į tuo pačiu metu išorinio horizontalaus apšvietimo vertę, sukuriamą visiškai atviro dangaus šviesoje E nar, ir išreiškiama procentais:

KEO standartizavimas vykdomas pagal SNiP YY-4-79 "Natūralus ir dirbtinis apšvietimas. Projektavimo standartai" reikalavimus.

Pagal SNiP YY-4-79, su vienpusiu šoniniu apšvietimu, vertinimo kriterijus yra minimali vertė KEO taške, esančiame 1 m atstumu nuo sienos, toliausiai nuo šviesos angų, būdingos patalpos atkarpos vertikalios plokštumos ir įprasto darbinio paviršiaus arba grindų sankirtoje. Būdinga patalpos pjūvis suprantamas kaip patalpos skerspjūvis, kurio plokštuma statmena šviesos angų įstiklinimo plokštumai. Būdingoje kambario dalyje turėtų būti zonos su didžiausias skaičius darbo vietų. Įprastu darbiniu paviršiumi laikomas horizontalus paviršius, esantis 0,8 m aukštyje nuo grindų. Esant dvipusiam šoniniam apšvietimui, vertinimo kriterijus yra minimali KEO vertė patalpos viduryje, būdingos patalpos atkarpos vertikalios plokštumos ir įprasto darbinio paviršiaus (grindų) sankirtos taške.

Naudojant viršutinį, šoninį ir kombinuotą apšvietimą, vidutinė KEO reikšmė normalizuojama (2.4.1. lentelė).

Visus apšvietimo parametrus lemia vizualinio darbo lygis. Vaizdinio darbo kategorija, kai atstumas nuo skirtumo objekto iki darbuotojo akių yra didesnis nei 0,5 m, nustatoma pagal skirtumo objekto minimalaus dydžio (d) ir atstumo nuo šio objekto iki akių santykį. darbuotojo (l). Skirtumo objektas suprantamas kaip aptariamas daiktas, atskira jo dalis ar trūkumas, kurį reikia išskirti darbo proceso metu. Iš viso nustatytos aštuonios vizualinio darbo kategorijos (2.4.1 lentelė).

Normalizuota KEO vertė (E n) imama priklausomai nuo vizualinio darbo lygio, šviesaus klimato ir saulės klimato ypatybių.

Pastatams, esantiems NVS šalių I, II, JV ir V lengvo klimato zonose, priklausomai nuo apšvietimo tipo, šoninė arba viršutinė normalizuota KEO vertė (E n b, E n v) nustatoma pagal formulę:

kur m yra šviesos klimato koeficientas; c-klimato saulės spindulių koeficientas.

E n III reikšmė pateikta 2.4.1 lentelėje; šviesos klimato koeficientas (m) - pagal 2.4.2 lentelę; klimato saulės koeficientas (C) – pagal 2.4.3 lentelę. Netolygus natūralus gamybos apšvietimas ir visuomeniniai pastatai su viršutiniu arba viršutiniu ir šoniniu pagrindinių vaikų ir paauglių kambarių apšvietimu su šoniniu apšvietimu neturi viršyti 3:l.

Natūralaus apšvietimo netolygumai nestandartinami patalpoms su šoniniu apšvietimu, atliekant VYY, VIII kategorijų darbus su viršutiniu ir kombinuotu apšvietimu, YYY ir IV grupių pagalbiniams ir visuomeniniams pastatams (SNiP YY-4-79 1.2 punktas). Projektuojant pastatus YYY ir V klimato regionuose, kur atliekami I - IV kategorijų darbai, būtina pasirūpinti apsaugos nuo saulės priemonėmis. Kai kambariuose yra natūrali šviesa, labai svarbu rūpintis langais ir žibintais. Nešvarūs stiklo blokeliai sudaro iki 50% visos šviesos. Todėl reikėtų reguliariai valyti stiklus ir balinti patalpas. Esant nedideliam dulkių išmetimui, stiklas valomas kas šešis mėnesius, balinimas - kartą per trejus metus; dulkėtose - valymas keturis kartus per metus ir balinimas kartą per metus.

Projektuojant pastatus vieno iš svarbias užduotis yra teisingas šviesos angų ploto apskaičiavimas natūralioje šviesoje.

Jei šviesos angų plotas yra mažesnis nei reikalaujama, sumažės apšvietimas ir dėl to sumažės darbo našumas, padidės darbuotojų nuovargis, susirgimai ir traumos.

2.4.1 lentelė. Natūralaus apšvietimo koeficiento normalizavimas

2.4.2 lentelė. Šviesos klimato koeficiento vertė, m

2.4.3 lentelė. Klimato saulės šviesos koeficiento vertė, s

Ryžiai. 2.4.3

Norint ištaisyti šią klaidą, būtina papildomai įvesti dirbtinį apšvietimą, dėl kurio bus nuolatinės papildomos išlaidos. Jei šviesos angų plotas didesnis, tuomet reikės nuolatinių papildomų išlaidų pastatų šildymui. Todėl SNiP II-4-79 draudžia šildomuose pastatuose numatyti didesnį šviesos angų plotą, nei reikalaujama pagal šiuos standartus (2.4.5 pav.). Sumontuoti matmenysšviesos angos gali būti keičiamos +5, -10%.

Apskaičiuojamas šviesos angų plotas šviesoje

Su šoniniu apšvietimu, m 2:

• (2.4.8)
• - su viršutiniu apšvietimu, m 2:

kur yra normalizuota KEO vertė;

S 0 ir S f - langų ir žibintų plotas;

S p - grindų plotas;

z 0 ir z f - lango ir žibinto šviesos charakteristikos (apytiksliai priimtina langams 8.0 - 15.0, žibintams 3.0 - 5.0).

Langų šviesos charakteristikos (z o) vertinamos pagal 26 lentelę, atsižvelgiant į patalpos charakteristikas, o žibinto arba šviesos angos šviesos charakteristikos (z f) - pagal SNiP YY 5 priedo 31 ir 32 lenteles. -4-79, atsižvelgiant į patalpos ir žibintų charakteristikas.

Koeficientai, atsižvelgiant į priešingų pastatų langų šešėliavimą (K pastatas), žibinto tipą (K f) nustatomi pagal SNiP II-4-79 3 lentelę; Kz – saugos koeficientas imamas pagal 5 lentelę.

Esant šoniniam apšvietimui, prieš atliekant darbus, būtina įvertinti patalpų pločio (gylio) (B) santykį su atstumu nuo sąlyginio darbinio paviršiaus lygio iki viršutinio lango krašto (h 1) .

Bendras šviesos pralaidumo koeficientas (2.4.3 pav.) (f 0), priklauso nuo medžiagos šviesos pralaidumo koeficientų (f 1), koeficientai, atsižvelgiant į šviesos nuostolius šviesos angos rėmuose (ph 2) , šviesos nuostoliai laikančiose konstrukcijose (ph 3), šviesos nuostoliai apsaugos nuo saulės įrenginiuose (f 4), šviesos praradimas po lempomis sumontuotame apsauginiame tinkle (f 5 = 0,9). Koeficientų reikšmės pateiktos SNiP II-4-79 5 priedo 28, 29 lentelėse.

Koeficientai, kuriuose atsižvelgiama į KEO padidėjimą nuo šviesos atspindžio (r 1 ir r 2), rasti SNiP YY-4-79 5 priedo 30 ir 33 lentelėse, atsižvelgiant į atspindžio koeficientą (c sr) ir charakteristikas. kambario.

Norint teisingai apskaičiuoti šviesos angų plotą (šviesoje) su šoniniu (S 0) arba viršutiniu (S f) apšvietimu, reikia žinoti ne tik projektuojamos patalpos parametrus, bet ir jų tipus. darbai, kuriems projektuojamas pastatas, kokiam šviesiam Ukrainos ar NVS klimatui jis statomas objektas, santykinė padėtis objektų.

Regėjimo aparato (akies) ir smegenų dėka žmogus geba atskirti ir suvokti jį supančio pasaulio spalvas. Gana sunku analizuoti emocinį spalvų poveikį, palyginti su fiziologiniai procesai, atsirandantis dėl šviesos suvokimo. Tačiau didelis skaičiusžmonių teikia pirmenybę tam tikroms spalvoms ir mano, kad spalva turi tiesioginį poveikį nuotaikai. Sunku paaiškinti, kad daugeliui žmonių sunku gyventi ir dirbti erdvėse, kur spalvų schema atrodo netinkama. Kaip žinote, visos spalvos skirstomos į sunkias ir lengvas, stiprias ir silpnas, raminančias ir jaudinančias.

Žmogaus akies struktūra

Šiandieniniai mokslininkų eksperimentai įrodė, kad daugelis žmonių turi panašią nuomonę apie sąlyginį gėlių svorį. Pavyzdžiui, jų nuomone, raudona yra sunkiausia, po to oranžinė, tada mėlyna ir žalia, geltona ir balta.

Žmogaus akies struktūra yra gana sudėtinga:

sklera;
gyslainė;
regos nervas;
tinklainė;
stiklakūnio kūnas;
ciliarinis diržas;
objektyvas;
priekinė akies kamera užpildyta skysčiu;
mokinys;
rainelė;
ragena.

Kai žmogus stebi objektą, atspindėta šviesa pirmiausia patenka į jo rageną, tada praeina pro priekinę kamerą ir skylę rainelėje (vyzdyje). Šviesa patenka į akies tinklainę, bet pirmiausia ji prasiskverbia pro lęšį, kuris gali pakeisti jo kreivumą, ir stiklakūnį, kuriame atsiranda sumažintas veidrodinis-sferinis matomo objekto vaizdas.
Kad juostelės ant Prancūzijos vėliavos laivuose atrodytų tokio paties pločio, jos daromos santykiu 33:30:37

Akies tinklainėje yra dviejų tipų šviesai jautrios ląstelės (fotoreceptoriai), kurios, apšviestos, pakeičia visus šviesos signalus. Jie taip pat vadinami kūgiais ir strypais.

Jų yra apie 7 milijonai ir jie yra pasiskirstę visame tinklainės paviršiuje, išskyrus akląją zoną ir turi mažą jautrumą šviesai. Be to, kūgiai skirstomi į tris tipus: jie jautrūs atitinkamai raudonai, žaliai ir mėlynai šviesai, reaguoja tik į mėlyną, žalią ir raudoną matomų atspalvių dalis. Jei perduodamos kitos spalvos, pavyzdžiui, geltona, sužadinami du receptoriai (jautri raudonai ir žaliai). Esant tokiam reikšmingam visų trijų receptorių sužadinimui, atsiranda baltos spalvos pojūtis, o esant silpnam sužadinimui, priešingai, atsiranda pilka spalva. Jei nėra trijų receptorių stimuliavimo, atsiranda juodos spalvos pojūtis.

Taip pat galima pateikti tokį pavyzdį. Raudonos spalvos objekto paviršius, intensyviai apšviestas balta šviesa, sugeria mėlyną ir žalieji spinduliai ir atspindi raudoną bei žalią spalvą. Būtent dėl ​​įvairių spektro ilgių šviesos spindulių maišymo galimybių atsiranda tokia spalvų atspalvių įvairovė, iš kurių akis išskiria apie 2 mln. Taip spurgai suteikia žmogaus akiai spalvos suvokimą.

Juodame fone spalvos atrodo intensyvesnės nei šviesios.

Strypai, priešingai, turi daug didesnį jautrumą nei kūgiai, taip pat yra jautrūs mėlynai žaliai matomo spektro daliai. Akies tinklainėje yra apie 130 milijonų lazdelių, kurios paprastai neperduoda spalvų, bet veikia esant silpnam apšvietimui, veikdamos kaip prieblandos regėjimo aparatas.

Spalva gali pakeisti žmogaus supratimą apie tikrąjį objektų dydį, o tos spalvos, kurios atrodo sunkios, tokius dydžius pastebimai sumažina. Pavyzdžiui, Prancūzijos vėliava, susidedanti iš trijų spalvų, apima mėlynas, raudonas, baltas vertikalias tokio pat pločio juosteles. Savo ruožtu jūrų laivuose tokių juostų santykis keičiamas santykiu 33:30:37, kad ilgas atstumas jie atrodė lygiaverčiai.

Tokie parametrai, kaip atstumas ir apšvietimas, turi didžiulę įtaką stiprinant arba susilpninant akių kontrastingų spalvų suvokimą. Taigi, kuo didesnis atstumas tarp žmogaus akies ir kontrastingos spalvų poros, tuo jos mums atrodo ne tokios aktyvios. Fonas, kuriame yra tam tikros spalvos objektas, taip pat turi įtakos kontrastų stiprėjimui ir susilpnėjimui. Tai yra, juodame fone jie atrodo intensyvesni nei bet kuriame šviesiame fone.

Mes dažniausiai nesusimąstome, kas yra šviesa. Tuo tarpu būtent šios bangos neša didelį kiekį energijos, kurią sunaudoja mūsų organizmas. Šviesos trūkumas mūsų gyvenime gali turėti neigiamos įtakos mūsų kūnui. Ne veltui šių elektromagnetinių spindulių įtaka pagrįstas gydymas (spalvų terapija, chromoterapija, aurosoma, spalvų dieta, grafochromoterapija ir daug daugiau) dabar tampa vis populiaresnis.

Kas yra šviesa ir spalva?

Šviesa yra elektromagnetinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra nuo 440 iki 700 nm. Žmogaus akis suvokia dalį saulės šviesa ir apima spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra nuo 0,38 iki 0,78 mikrono.

Šviesos spektrą sudaro labai sočiųjų spalvų spinduliai. Šviesa sklinda 186 000 mylių per sekundę (300 milijonų kilometrų per sekundę) greičiu.

Spalva yra pagrindinis požymis, pagal kurį išskiriami šviesos spinduliai, tai yra, tai yra atskiri šviesos skalės skyriai. Spalvos suvokimas susidaro dėl to, kad akis sudirgino elektromagnetinės vibracijos, perduoda jį į aukštesnes žmogaus smegenų dalis. Spalvų pojūčiai yra dvejopi: jie atspindi savybes, viena vertus, išorinis pasaulis, o iš kitos – mūsų nervų sistema.

Minimalios reikšmės atitinka mėlyną spektro dalį, o didžiausios – raudonąją spektro dalį. Žalia– yra pačiame šios skalės viduryje. Skaitmenine prasme spalvas galima apibrėžti taip:
raudona - 0,78-9,63 mikronai;
oranžinė - 0,63-0,6 mikronai;
geltona - 0,6-0,57 mikronai;
žalia - 0,57-0,49; mikronų
mėlyna - 0,49-0,46 mikronai;
mėlyna - 0,46-0,43 mikronai;
violetinė - 0,43-0,38 mikronai.

Balta šviesa yra visų matomo spektro bangų suma.

Už šio diapazono yra ultravioletiniai (UV) ir infraraudonieji (IR) šviesos bangos, žmogus jų nebesuvokia vizualiai, nors labai stipriai veikia organizmą.

Spalvos charakteristikos

Sodrumas yra spalvos intensyvumas.
Ryškumas yra šviesos spindulių, atspindėtų tam tikros spalvos paviršiuje, skaičius.
Ryškumą lemia apšvietimas, tai yra atspindėto šviesos srauto kiekis.
Gėlės turi būdingą savybę maišytis viena su kita ir taip suteikti naujų atspalvių.

Atstumas ir apšvietimas įtakoja, ar kontrastingų spalvų suvokimas didėja, ar susilpnėja. Kuo didesnis atstumas tarp kontrastingos spalvų poros ir akies, tuo jos atrodo mažiau aktyvios ir atvirkščiai. Kontrastų stiprėjimui ar susilpnėjimui įtakos turi ir aplinkinis fonas: juodame fone jie stipresni nei bet kuriame šviesiame.

Visos spalvos yra suskirstytos į šias grupes

Pagrindinės spalvos: raudona, geltona ir mėlyna.
Antrinės spalvos, kurios susidaro derinant pagrindines spalvas viena su kita: raudona + geltona = oranžinė, geltona + mėlyna = žalia. Raudona + mėlyna = violetinė. Raudona + geltona + mėlyna = ruda.
Tretinės spalvos yra tos spalvos, kurios buvo sukurtos maišant antrines spalvas: oranžinė + žalia = geltonai ruda. Oranžinė + violetinė = raudonai ruda. Žalia + violetinė = mėlynai ruda.

Spalvos ir šviesos privalumai

Norėdami atkurti sveikatą, turite perduoti atitinkamą informaciją kūnui. Ši informacija užkoduota spalvų bangomis. Viena iš pagrindinių daugelio vadinamųjų civilizacijos ligų – hipertenzijos, didelio cholesterolio, depresijos, osteoporozės, diabeto ir kt. – priežasčių galima pavadinti natūralios šviesos trūkumą.

Keičiant šviesos bangos ilgį, ląstelėms galima perduoti būtent tą informaciją, kuri reikalinga jų gyvybinėms funkcijoms atkurti. Spalvų terapija siekiama užtikrinti, kad organizmas gautų spalvinę energiją, kurios jam trūksta.

Mokslininkai dar nepasiekė bendro sutarimo, kaip šviesa prasiskverbia ir veikia žmogaus kūną.

Veikdama akies rainelę, spalva sužadina tam tikrus receptorius. Tie, kuriems bent kartą buvo diagnozuota naudojant akies rainelę, žino, kad galima „perskaityti“ bet kurio organo ligą. Tai suprantama, nes „rainelė“ yra refleksiškai susijusi su visais vidaus organais ir, žinoma, su smegenimis. Iš čia nesunku atspėti, kad ta ar kita spalva, veikdama akies rainelę, taip refleksiškai veikia mūsų kūno organų gyvybines funkcijas.

Galbūt šviesa prasiskverbia pro tinklainę ir stimuliuoja hipofizę, kuri savo ruožtu stimuliuoja vieną ar kitą organą. Bet tada neaišku, kodėl toks metodas kaip atskirų žmogaus kūno sektorių spalvinė punkcija yra naudingas.

Tikėtina, kad mūsų kūnas gali pajusti šią spinduliuotę, naudodamas odos receptorius. Tai patvirtina radionikos mokslas – pagal šį mokymą šviesos virpesiai sukelia virpesius mūsų kūne. Šviesa vibruoja mums judant, mūsų kūnas pradeda vibruoti judant. energijos spinduliuotė. Šį judesį galima pamatyti Kirliano nuotraukose, kurios gali būti panaudotos aurai užfiksuoti.

Galbūt šios vibracijos pradeda veikti smegenis, stimuliuoja jas ir sukelia hormonų gamybą. Vėliau šie hormonai patenka į kraują ir pradeda veikti žmogaus vidaus organus.

Kadangi visos spalvos skiriasi savo struktūra, nesunku atspėti, kad kiekvienos atskiros spalvos poveikis bus skirtingas. Spalvos skirstomos į stiprias ir silpnas, raminančias ir jaudinančias, net sunkias ir lengvas. Sunkiausia buvo pripažinta raudona, po to vienodo svorio spalvos: oranžinė, mėlyna ir žalia, tada geltona ir galiausiai balta.

Bendra spalvos įtaka žmogaus fizinei ir psichinei būklei

Daugelį amžių žmonės visame pasaulyje sukūrė tam tikrą asociaciją su tam tikra spalva. Pavyzdžiui, romėnai ir egiptiečiai juodą asocijavo su liūdesiu ir liūdesiu, baltą su tyrumu, tačiau Kinijoje ir Japonijoje balta yra sielvarto simbolis, tačiau tarp Pietų Afrikos gyventojų liūdesio spalva buvo raudona, Birmoje – priešingai. , liūdesys buvo siejamas su geltona spalva, o Irane – su mėlyna.

Spalvos įtaka žmogui gana individuali, priklauso ir nuo tam tikrų patirčių, pavyzdžiui, nuo spalvų parinkimo būdo tam tikroms šventėms ar kasdieniams darbams.

Priklausomai nuo poveikio žmogui laiko arba spalvos užimamo ploto kiekio, ji sukelia teigiamą arba neigiamos emocijos, ir veikia jo psichiką. Žmogaus akis gali atpažinti 1,5 milijono spalvų ir atspalvių, o spalvas suvokia net oda, jos taip pat turi įtakos akliesiems. Vienoje mokslininkų atliktų tyrimų metu buvo atlikti bandymai užrištomis akimis. Žmonės buvo įvesti į kambarį su raudonomis sienomis, po to jų pulsas padažnėjo, tada jie buvo patalpinti į kambarį su geltonomis sienomis ir pulsas staiga normalizavosi, o kambaryje su mėlynomis sienomis jis pastebimai sumažėjo. Be to, žmogaus amžius ir lytis turi pastebimą įtaką spalvų suvokimui ir spalvų jautrumo sumažėjimui. Iki 20-25 suvokimas didėja, o po 25 mažėja tam tikrų atspalvių atžvilgiu.

Amerikos universitetuose atlikti tyrimai įrodė, kad pagrindinės spalvos, vyraujančios vaiko kambaryje, gali turėti įtakos vaikų slėgio pokyčiams, sumažinti arba padidinti jų agresyvumą tiek regintiems, tiek akliesiems. Galima daryti išvadą, kad spalvos gali turėti neigiamą ir teigiamą poveikį žmogui.

Spalvų ir atspalvių suvokimą galima palyginti su muzikanto derinimu savo instrumentą. Visi atspalviai gali sukelti sunkiai suvokiamus atsakymus ir nuotaikas žmogaus sieloje, todėl jis siekia spalvų bangų virpesių rezonanso su vidiniais savo sielos aidais.

Mokslininkai skirtingos šalys Pasaulis teigia, kad raudona spalva padeda gaminti raudonuosius kraujo kūnelius kepenyse, taip pat padeda greitai pašalinti nuodus iš žmogaus kūno. Manoma, kad raudona spalva gali sunaikinti įvairius virusus ir žymiai sumažinti uždegimą organizme. Dažnai į specializuota literatūra Yra nuomonė, kad kiekvienas žmogaus organas turi tam tikrų spalvų vibracijas. Įvairiaspalves žmogaus vidaus spalvas galima rasti senovės kinų piešiniuose, iliustruojančiuose rytietiškos medicinos metodus.

Be to, spalvos veikia ne tik žmogaus nuotaiką ir psichinę būseną, bet ir sukelia tam tikrus fiziologinius organizmo sutrikimus. Pavyzdžiui, kambaryje su raudonais arba oranžiniais tapetais pulsas pastebimai padažnėja ir pakyla temperatūra. Kambario dažymo procese spalvos pasirinkimas dažniausiai apima labai netikėtą efektą. Žinome tokį atvejį, kai restorano savininkas, norėjęs pagerinti lankytojų apetitą, liepė sienas nudažyti raudonai. Po to svečių apetitas pagerėjo, bet skaičius sulūžę indai ir muštynių bei avarijų skaičius.

Taip pat žinoma, kad net daugelį rimtų ligų galima išgydyti spalva. Pavyzdžiui, daugelyje pirčių ir saunų tam tikros įrangos dėka galima pasiimti gydomųjų spalvų vonias.

Norėdami pamatyti, mums reikia šviesos. Šis punktas gali atrodyti per daug akivaizdus, ​​kad jį būtų verta paminėti, tačiau jis ne visada buvo toks įprastas. Platonas taip manė vizualinis suvokimas egzistuoja ne todėl, kad šviesa patenka į akį, o todėl, kad iš akių sklindančios dalelės apgaubia aplinkinius objektus. Dabar sunku įsivaizduoti, kodėl Platonas nebandė išspręsti problemos padedamas paprasti eksperimentai. Nors klausimas, kaip mes matome, visada buvo mėgstamiausia filosofų mąstymo ir teorijos tema, tik praėjusį šimtmetį ši problema tapo aktuali. sisteminiai tyrimai; tai gana keista, nes viskas mokslinių stebėjimų priklauso nuo žmogaus jutimų rodmenų ir daugiausia nuo regėjimo.

Per pastaruosius 300 metų buvo dvi konkuruojančios teorijos apie šviesos prigimtį. Isaacas Newtonas (1642–1727) tikėjo, kad šviesa yra dalelių srautas, o Christiaanas Huygensas (1629–1695) teigė, kad šviesa yra mažų elastingų sferinių darinių, besiliečiančių vienas kitą ir judančių viską persmelkiančioje terpėje, vibracija. eteris. Bet koks šios terpės sutrikimas, jo manymu, sklis visomis kryptimis bangos pavidalu, ir ši banga yra šviesa.

Ginčai dėl šviesos prigimties yra vienas įspūdingiausių ir įdomiausių mokslo istorijoje. Pagrindinis klausimas pradiniame diskusijos etape buvo, ar šviesa sklinda tam tikru greičiu, ar akimirksniu pasiekia tikslą. Atsakymą į šį klausimą gana netikėtai gavo danų astronomas Roemeris (1644-1710). Jis ištyrė keturių šviesių mėnulių, skriejančių aplink Jupiterį, užtemimus ir nustatė, kad laikotarpiai tarp užtemimų buvo nereguliarūs ir priklausė nuo atstumo tarp Jupiterio ir Žemės.

1675 m. jis padarė išvadą, kad šį faktą nulėmė laikas, per kurį iš Jupiterio palydovų sklindanti šviesa pasiekė eksperimentuojančiojo akį; laikas ilgėja didėjant atstumui dėl riboto šviesos greičio. Iš tiesų, atstumas nuo Žemės iki Jupiterio yra maždaug 299 274 000 km – tai dvigubai didesnis atstumas nuo Žemės iki Saulės; didžiausias jo pastebėtas laiko skirtumas buvo 16 minučių. 36 sek. - šiuo laikotarpiu anksčiau ar vėliau nei tikėtasi prasidėjo palydovų užtemimas. Remdamasis kiek klaidingu atstumo iki Saulės įvertinimu, jis apskaičiavo, kad šviesos greitis yra 308 928 km/sek. Šiuolaikinės žinios apie žemės orbitos skersmenį leidžia mums patikslinti šią reikšmę ir laikyti ją lygia 299 274 km/sek, arba 3x10 10 cm/sek. Taigi šviesos greitis labai tiksliai matuojamas nedideliais atstumais nuo Žemės, ir dabar mes jį laikome viena iš pagrindinių Visatos konstantų.

Dėl riboto šviesos greičio ir tam tikro nervinių impulsų, patenkančių į smegenis, vėlavimo mes visada matome praeitį. Mūsų Saulės suvokimas vėluoja 8 minutes; visi žino, kad tolimiausias plika akimi matomas objektas – Andromedos ūkas – nebeegzistuoja ir tai, ką matome, įvyko prieš milijoną metų iki žmogaus atsiradimo Žemėje.

Šviesos greitis, lygus 3x10 10 cm/sek, griežtai išsaugomas tik visiškame vakuume. Kai šviesa praeina per stiklą ar vandenį ar kitą šviesą praleidžiančią terpę, jos greitis mažėja pagal šviesos lūžio rodiklį (maždaug pagal tos terpės tankį). Šis šviesos greičio sulėtėjimas yra nepaprastai svarbus, nes būtent ši šviesos savybė leidžia prizmei laužti šviesą, o lęšiui sukurti vaizdą. Lūžio dėsnį (šviesos spindulio nukreipimą, priklausantį nuo lūžio rodiklio pokyčio) pirmasis nustatė matematikos profesorius Snell 1621 metais Leidene. Snellas mirė sulaukęs 35 metų, palikdamas savo kūrinius neskelbtus. Po vienuolikos metų Dekartas suformulavo lūžio dėsnį. Lūžio dėsnis sako:

„Kai šviesa pereina iš terpės A į terpę B, kritimo kampo sinuso ir šviesos lūžio kampo sinuso santykis yra pastovus.

Kaip tai vyksta, matome iš paprastos diagramos (2, 3 pav.): jei AB yra spindulys, einantis per tankią terpę į vakuumą (arba orą), tai ore jis pasirodys kampu i išilgai linijos BD. .

Įstatymas teigia, kad sin i/sin r yra konstanta. Ši konstanta yra lūžio rodiklis arba lūžio rodiklis, žymimas v.

Niutonas manė, kad šviesos dalelės (kūneliai) traukiasi į tankios terpės paviršių, Huygensas tikėjo, kad refrakcija atsiranda dėl to, kad tankioje terpėje mažėja šviesos greitis. Šios prielaidos buvo padarytos gerokai anksčiau nei prancūzų fizikas Foucault tiesioginiais matavimais įrodė, kad šviesos greitis tankioje terpėje iš tikrųjų mažėja. Kurį laiką tuo buvo tikima korpuskulinė teorija Niutono šviesa yra visiškai neteisinga ir ta šviesa yra tik bangų, einančių per terpę, eterį, seka; Tačiau šio amžiaus pradžia buvo pažymėta svarbiais įrodymais, kad šviesos bangų teorija nepaaiškina visų šviesos reiškinių. Dabar manoma, kad šviesa yra ir dalelės, ir bangos.

Šviesa susideda iš energijos vienetų – kvantų. Juose sujungiamos ir dalelių, ir bangų savybės. Trumpųjų bangų šviesoje yra daugiau bangos kiekviename pluošte nei ilgosios bangos. Šis faktas atsispindi taisyklėje, pagal kurią vieno kvanto energija yra dažnio funkcija, kitaip tariant, E = hv, kur E yra energija erg/sek; h yra maža konstanta (Planko konstanta), o υ yra spinduliavimo dažnis.

Kai šviesa lūžta prizme, kiekvienas dažnis nukrypsta šiek tiek skirtingu kampu, todėl šviesos spindulys iš prizmės išeina spindulių vėduoklės pavidalu, nuspalvintu visomis spektro spalvomis. Niutonas tai atrado balta šviesa susideda iš visų spektro spalvų, skylančių saulės spindulys spektrą ir tada atrado, kad jis vėl gali maišyti spalvas ir sukurti baltą šviesą, paleisdamas spektrą per antrą panašią prizmę, nustatytą priešingoje padėtyje.

Niutonas paskyrė septynias savo spektro spalvas taip: raudona, oranžinė, geltona, žalia, mėlyna, indigo, violetinė. Niekas tikrai nemato mėlynos jos grynos formos, yra dar labiau abejotina. Šis spektro padalijimas į spalvas paaiškinamas tuo, kad Niutonas mėgo skaičių 7 ir jis pridėjo oranžinę ir mėlyną spalvą, kad gautų stebuklingą skaičių!

Dabar žinome tai, ko Niutonas nežinojo, būtent, kad kiekvienas spektrinė spalva, arba atspalvis, yra tam tikro dažnio šviesa. Taip pat žinome, kad vadinamoji elektromagnetinė spinduliuotė iš esmės nesiskiria nuo šviesos. Fizinis skirtumas tarp radijo bangų, infraraudonųjų spindulių, matoma šviesa, ultravioletinių ir rentgeno spinduliai susideda iš jų dažnumo. Tik labai siauras šių dažnių diapazonas sužadina akį ir sukuria vaizdą bei spalvų pojūtį. Diagrama (2, 5 pav.) rodo, kokia siaura yra ši juosta fiziniame bangų paveiksle. Pažvelkite į šį piešinį, nes mes beveik akli!

Jei žinome šviesos greitį ir jos dažnį, nesunku apskaičiuoti bangos ilgį, tačiau iš tikrųjų šviesos dažnį tiesiogiai išmatuoti sunku. Lengviau išmatuoti šviesos bangos ilgį nei jos dažnį, nors tai netaikoma žemo dažnio radijo bangoms. Šviesos bangos ilgis matuojamas skaidant šviesą ne prizme, o specialios plonų linijų, kruopščiai nubrėžtų pagal tam tikras taisykles, groteles, dėl kurių atsiranda ir spektro spalvos. (Tai galima pamatyti, jei šviesos poliarizatoriaus diską laikote įstrižai, po bukas kampas prie šviesos šaltinio: tuomet atspindys susidės iš ryškių spalvų.) Jei atstumai tarp išilgai nubrėžtų linijų tam tikras modelis ir gardelės komponentai, ir kampas, dėl kurio atsiranda tam tikros spalvos šviesos spindulys, tada bangos ilgį galima nustatyti labai tiksliai. Panašiu būdu Galima nustatyti, kad mėlynos šviesos bangos ilgis yra maždaug 1/100 000 cm, o raudonos šviesos bangos ilgis yra 1/175 000 cm. Šviesos bangos ilgis yra svarbus nustatant optinių prietaisų skiriamosios gebos ribas.

Plika akimi nematome nė vieno šviesos kvanto, tačiau tinklainės receptoriai yra tokie jautrūs, kad juos gali stimuliuoti vienas šviesos kvantas. Tačiau norint gauti šviesos blyksnio pojūtį, reikia kelių (nuo penkių iki aštuonių) šviesos kvantų. Atskiri tinklainės receptoriai yra tokie jautrūs, kiek gali būti bet kuris šviesos detektorius, nes kvantas yra mažiausias spinduliavimo energijos kiekis, koks tik gali egzistuoti. Deja, skaidrios laidžios akies terpės toli gražu nėra tobulos ir slepia tinklainės gebėjimą suvokti šviesą. Tik apie 10% į akį patenkančios šviesos pasiekia receptorius, likusi dalis prarandama dėl absorbcijos ir skilimo akyje, kol šviesa pasiekia tinklainę. Nepaisant šių nuostolių, tai įmanoma su idealios sąlygos pamatyti vieną žvakę 27 353 m atstumu.

Kvantinės šviesos prigimties idėja yra svarbi norint suprasti vizualinį suvokimą; ši idėja įkvėpė daugybę elegantiškų eksperimentų, kuriais siekiama išsiaiškinti fizines šviesos savybes ir tai, kaip ją suvokia akis ir smegenys. Pirmąjį eksperimentą, skirtą šviesos kvantinės prigimties tyrimui, 1942 m. atliko trys fiziologai – Hechtas, Schleris ir Pirenas. Dabar jų darbai yra klasikiniai. Darydami prielaidą, kad akies jautrumas turėtų būti beveik arba toks pat, koks yra teoriškai įmanomas, jie sumanė labai išradingą eksperimentą, siekdami išsiaiškinti, kiek šviesos kvantų turi suvokti receptoriai, kad pamatytume šviesos blyksnį. Įrodymas buvo pagrįstas Puasono skirstinio naudojimu. Jame aprašomas numatomas smūgių į taikinį pasiskirstymas. Idėja tokia, kad bent iš dalies akies jautrumo pokyčiai laikui bėgant yra susiję ne su pačios akies ar nervų sistemos būkle, o su silpno šviesos šaltinio energijos svyravimais. Įsivaizduokite atsitiktinį kulkų srautą, jie nepataikys į taikinį pastoviu greičiu, greitis skirsis, panašiai yra ir akį pasiekiančių šviesos kvantų skaičiaus svyravimai. Šioje blykstėje gali būti mažų arba didelis skaičiusšviesos kvantų, o tikimybė jį aptikti bus didesnė, tuo daugiau ji viršys vidutinį kvantų skaičių žaibiškai. Už ryški šviesašis poveikis yra nereikšmingas, tačiau, kadangi akis yra jautri keliems kvantams, svarbu atsižvelgti į šviesos energijos svyravimus esant minimalioms šios energijos vertėms, reikalingoms pojūčiui atsirasti.

Suprasti šviesos kvantinę prigimtį taip pat svarbu norint suprasti akies gebėjimą atskirti smulkias detales. Viena iš priežasčių, kodėl mes galime skaityti didelius laikraščius tik mėnulio šviesoje, yra ta, kad į tinklainę patenkančių kvantų skaičiaus nepakanka, kad būtų sukurtas pilnas vaizdas per trumpą laiką, kurio reikia akiai energijai integruoti. dešimtosios sekundės eilės tvarka. Tiesą sakant, tai dar ne viskas, ką galima pasakyti šia tema; grynai fizinis veiksnys dėl kvantinė gamtašviesa, prisideda prie gerai žinomo regėjimo reiškinio atsiradimo – regėjimo aštrumo pablogėjimo esant silpnai šviesai. Dar visai neseniai šis reiškinys buvo aiškinamas išskirtinai kaip akies savybė. Tiesą sakant, dažnai gana sunku nustatyti, ar tam tikrą vizualinį reiškinį reikėtų priskirti psichologijos, fiziologijos ar fizikos sričiai.

Kaip atsiranda vaizdai? Lengviausias būdas gauti vaizdą yra su kaiščio skyle. Nuotraukoje parodyta, kaip tai daroma. Spindulys iš objekto x dalies gali pasiekti tik vieną ekrano y dalį – tą dalį, kuri yra tiesioje linijoje, einančioje per skylutę. Kiekviena objekto dalis apšviečia atitinkamą ekrano dalį, todėl ekrane sukuriamas apverstas objekto vaizdas. Vaizdas, pagamintas naudojant skylutę, bus gana blankus, nes norint gauti aiškų vaizdą reikia dar mažesnės skylutės (nors jei skylutė per maža, vaizdas bus neryškus, nes sutrinka šviesos bangų struktūra).

Objektyvas iš tikrųjų yra prizmių pora. Jie nukreipia šviesos srautą iš kiekvieno objekto taško į atitinkamą ekrano tašką ir taip suteikia ryškų vaizdą. Skirtingai nuo skylutės, lęšiai gerai veikia tik tada, kai yra tinkamo dydžio ir tinkamai sumontuoti. Objektyvas gali būti netinkamai išlygiuotas ir gali netikti akiai, kurioje jis yra. Objektyvas gali sufokusuoti vaizdą prieš tinklainę arba už jos, o ne į pačią tinklainę, o tai gali sukelti trumparegystę arba toliaregystę. Objektyvo paviršius gali būti nepakankamai sferinis ir dėl to vaizdas gali iškraipyti arba prarasti aiškumą. Ragena gali būti netaisyklingos formos arba turėti netobulumų (galbūt dėl ​​metalo drožlių pažeidimo darbe arba smėlio grūdelio važiuojant be apsauginių akinių). Šiuos optinius defektus galima kompensuoti dirbtinių lęšių – akinių pagalba. Akiniai koreguoja akomodacijos defektus keičiant lęšio stiprumą; jie koreguoja astigmatizmą pridėdami nesferinį komponentą. Įprasti akiniai negali ištaisyti ragenos paviršiaus defektų, tačiau ant pačios akies uždėti nauji ragenos lęšiai sukuria naują ragenos paviršių.

Akiniai pailgina mūsų aktyvus gyvenimas. Su jų pagalba galime skaityti ir vykdyti sunkus darbas senatvėje. Prieš savo išradimą žinių darbuotojai ir fizinis darbas tapo bejėgiai dėl regėjimo defektų, nors vis dar buvo stiprūs galvoje.

Naudota literatūra: R. L. Gregory
Akys ir smegenys. Vaizdinio suvokimo psichologija: L.R. Grigalius
redagavo E. Pchelkina, S. Elinson.-m. 1970 m

Atsisiųsti santrauką: Jūs neturite prieigos atsisiųsti failus iš mūsų serverio.

Žmogaus akis, nepaisant viso savo tobulumo, užfiksuoja tik nedidelę viso spektro diapazono dalį elektromagnetinė spinduliuotė. Paprastais žodžiais, žmogaus suvokimas apie šviesos srautą nėra puikus. Pavyzdžiui, žmogaus akies jautrumas gerokai sumažėja esant trumpiems šviesos bangų ilgiams mėlyna. Iš viso yra 7 spalvos, pavyzdys yra vaivorykštė po lietaus. Šis reiškinys parodo visą elektromagnetinės spinduliuotės spektrą, kurį suvokia žmonės. Kur daugiausia ilgos bangos yra raudonos spalvos diapazone, o trumpi - violetinės-mėlynos spalvos diapazone.

Augalai yra daug jautresni. Tinkamam augimui ir vystymuisi reikalingas daug platesnis spektras, nei gali suvokti žmogaus regėjimas. Pavyzdžiui, optimaliausias šviesos srauto suvokimas žmonėms būna 380-780 nm diapazone. Floros atstovų jautrumą lemia platesnis spektras.

Sezoniškumo problema

Svarbus dalykas: jei žmogui daugeliu atvejų metų laikų kaita, palyginti su šviesos energijos kiekiu, praeina beveik nepastebimai, tada augalams tai kenkia. Nuolatinis šviesos srautas galimas tik pusiaujo dalyse gaublys, kur nėra staigios metų laikų kaitos. Dėl mūsų klimato zona Būdingi staigūs temperatūros pokyčiai, tačiau svarbiausia yra saulės šviesos kiekis.

Dirbtinėmis sąlygomis auginamiems augalams ypač reikia plataus spektro šviesos energijos. Šiuolaikinis mokslas Išeitį iš šios situacijos radau jau seniai. Dabar ūkininkams, veisėjams ir agrarininkams siūlomos LED lempos, tokios kaip PlantaLux-45. Tai speciali įranga, skatinanti floros atstovų augimą ir vystymąsi. Šio tipo fitolightų šviesos srautas yra būtent plataus spektro, reikalingo augalams. Juos galima naudoti kaip papildomą apšvietimą kai kurioms daržovėms, vaisiams, žolelėms ir gėlėms. Pagrindiniai privalumai

3-11-2012, 22:21

Aprašymas

Fotometrijos pagrindai

Pagrindinė tinklainės receptorių savybė- jautrumas šviesai, t. y. gebėjimas, sugeriant šviesą, inicijuoti pirmąjį sudėtingo regėjimo proceso etapą. Fotoreceptorių jautrumas šviesai itin didelis: receptorius sugeba generuoti sužadinimo impulsą, kai sugeria vos kelis, galbūt tik du, fotonus. Tačiau tikimybė, kad fotoną sugers šviesai jautri receptoriaus medžiaga, yra stiprus laipsnis priklauso nuo fotono energijos, t.y. nuo spinduliavimo dažnio arba bangos ilgio. Fotono sugerties tikimybės priklausomybė nuo jo bangos ilgio yra šviesos fotometrija, nustatanti energijos kiekių pavertimo šviesa būdą, pirmiausia spinduliavimo galią P (W) į šviesos srautą F (lm). Pirmieji fotometriniai matavimai, dar XVIII a. buvo atliekami esant pakankamam apšvietimui, kai aiškiai išsiskiria spalvos, t.y. kai veikia kūgiai. Todėl pagrindinės fotometrinės vertės buvo nustatytos dienos, kūgio matymui. Jis buvo pagrįstas šviesos intensyvumo vienetu – žvake. Iš pradžių tai buvo tik vaškinė arba stearinė žvakė, tada buvo bandoma nustatyti žvakės medžiagą ir skersmenį, tada jie atkartojo standartą liepsnos lempos pavidalu su tam tikrais konstrukcijos parametrais (Gefnerio žvakė). XX amžiuje buvo sukurti šviesos standartai kaitinamųjų lempų pavidalu. Antroje mūsų amžiaus pusėje šviesos stiprio standartas buvo pagrįstas juodo kūno spinduliuote platinos kietėjimo temperatūroje. Vieno šviesos galia kvadratinis centimetras juodo kūno, esant 2042 K temperatūrai, imamas lygus 60 žvakių arba, šiuolaikine terminija kalbant, 60 kandelų (60 cd). Pirminio apšvietimo standarto dizainas yra gana sudėtingas.

Siekdami geriau jį išsaugoti ir supaprastinti patikrinimo testus, jie sukuria antrinio ir darbinio apšvietimo standartai. Jie gaminami iš specialiai atrinktų ir atkaitintų kaitinamųjų lempų. Tiesioginis palyginimas su pirminiu standartu nustato antrinių standartų šviesos charakteristikas, pagal kurias tikrinami darbo standartai. Laboratorinių fotometrinių matavimų praktikoje naudojamos standartinės šviesos matavimo lempos, kurios laikas nuo laiko lyginamos su metrologijos įstaigose saugomais darbiniais etalonais. Palyginimo schema su pirminiu standartu parodyta fig. 19.

Ryžiai. 19. Kaitinamosios lempos šviesos stiprio palyginimas su standartu

Kvarcinis indas 2 pripildytas torio oksido 1, į kurį panardinamas tiglis 4 su vamzdeliu 5 iš lydyto torio oksido. Tiglis pripildytas chemiškai grynos platinos 3, palaikoma 2042 K temperatūra. Spinduliuotė palieka krosnį pro žiūrėjimo langą 6 ir, naudojant prizmę 7 bei lęšį 8, per diafragmą 9 nukreipiama į plokštę 10, kuri iš kitos pusės apšviesta antriniu etalonu kaitinamosios lempos pavidalu 11. Abiejose plokštės pusėse išsklaidyta šviesa nukreipiama į fotometrinį kubą 12. Žiūrėdamas į jį pro okuliarą, stebėtojas mato paveikslėlį, pavaizduotą Fig. 20.

Ryžiai. 20. Skaisčio pasiskirstymas, sukurtas fotometriniu kubu

3 raide pažymėti laukai apšviečiami pirminio standarto šviesa, o raide L - kaitrinėmis lempomis. Judindamas lempą 11, stebėtojas tam tikru atstumu l tarp plokštės 10 ir lempos 11 pasiekia vienodą laukų ryškumą. Abiejų plokštės pusių šviesumas yra proporcingas jų apšvietimui, o kadangi abiejų plokštės pusių medžiaga ir apdirbimas yra vienodi, proporcingumo koeficientai tarp ryškumo ir apšvietimo abiem atvejais yra vienodi. Todėl galime parašyti lygtį

kur Je ir Jl yra pirminio ir antrinio etalono šviesos stipris; koeficientas a atsižvelgia į 8 lęšio šviesos pluošto transformaciją iš pirminio standarto ir nuostolius prizmėje 7 ir 5 lęšyje; ?c yra dviejų fotometro prizmių sistemos, per kurią sklaidosi 10 plokštelėje, prasiskverbia šviesa.

Taip galima rasti antrinis standartinis stiprumas

Pažymėtina, kad nors čia matuojamas šviesos intensyvumas, dviejų laukų ryškumas išlyginamas tiesiai fotometre. Šviesos stipris gaunamas skaičiuojant. Ši aplinkybė būdinga visai vizualinei fotometrijai: akis gali palyginti tik šviesumą, o matavimų metu veikia kaip nulinis prietaisas. Ryškumo lygybė geros sąlygos galime sumontuoti labai tiksliai, su mažesne nei vieno procento paklaida. Tačiau bandymas nustatyti, kiek kartų vienas ryškumas viršija kitą, sukelia labai didelių klaidų.

Šviesos kiekius grindžiant šviesos stipriu ir nustatant jo vienetą - kandela, galime toliau kurti visą fotometrinių šviesos kiekių ir vienetų sistemą. Šviesos srauto vienetas yra liumenas. Vienodas taškinis šaltinis, kurio šviesos stipris yra 1 cd, skleidžia 1 lm šviesos srautą 1 sr erdviniu kampu. Šiuo atveju yra ryšys tarp šviesos stiprio J ir šaltinio srauto Ф

Apšvietimas matuojamas srautu ploto vienetui:

Apšvietimo vienetas yra liuksas (lx), lygus vienam liumenui vienam kvadratinis metras, lm/m2.

Šviečiančio paviršiaus ryškumas normalios jo kryptimi matuojamas šio paviršiaus šviesos stiprio ir jo ploto santykiu.

Apšviestas baltas ekranas, turintis tolygiai išsklaidytą atspindį su atspindžio koeficientu p, įgauna ryškumą, kurį galima apskaičiuoti pagal formulę

Spektrinis jautrumas

Kasdieniame gyvenime šviesos šaltinio stiprumą vertiname pagal jo galią. Žinome, kad šimto vatų lemputė skleidžia daugiau šviesos nei dvidešimt penkių vatų lemputė. Tačiau šviesos intensyvumą pagal galią galima įvertinti tik vieno tipo šaltiniams. Taip pat šviečia elektrinė viryklė su atvira spirale. Tačiau visi žino, kad šešių šimtų vatų plytelė šviečia daug prasčiau nei dvidešimt penkių vatų lemputė. Dėl žemos plytelės temperatūros ji beveik visą energiją išspinduliuoja infraraudonųjų spindulių srityje, o matomų spindulių ilgųjų bangų diapazone – tik šiek tiek. Ir vis dėlto galima taip sakyti šaltinio šviesos srautas proporcingas jo galiai, tačiau proporcingumo koeficientas priklauso nuo spinduliuotės spektrinės sudėties. Norėdami išsiaiškinti ryšį tarp šviesos srauto ir galios, pirmiausia turime kreiptis į monochromatinę spinduliuotę, tai yra į spinduliuotę, kurios bangos ilgiai yra siaurame intervale d? Tada galime parašyti formulę

čia dФ yra šviesos srautas per siaurumą spektrinė sritis d?; R? - galios spektrinis tankis, t.y. dP/d?; Km – maksimalus spektrinis šviesos efektyvumas lygus 683 lm/W; V(?) – santykinis spektrinis spinduliuotės šviesos efektyvumas matant dieną. Šis bematis dydis dažnai vadinamas pasenusiu, bet lakonišku ir patogiu pavadinimu – santykinė svarba. Ši reikšmė apibūdina akies jautrumą skirtingo bangos ilgio šviesai. Kiekvienas bangos ilgis? atitinka vieną reikšmę V(?). Tokia funkcija V(?) gali būti aiškiai suvokiama naudojant tokią jos nustatymo procedūrą.

Netoliese yra du balti ekranai, kurių plotai yra vienodi. Į pirmąjį ekraną siunčiama 1 W galios spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra ?1 = 555 nm (geltonai žalia šviesa), o į antrąjį siunčiama kita, tarkime žalia, spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra ?2 = 500 nm. ekranas. Jei jo galia taip pat yra 1 W, pamatysime, kad antrasis ekranas yra daug tamsesnis nei pirmasis. Norint išlyginti ryškumą, antrosios spinduliuotės galia turės būti padidinta iki 3 W. Tai reiškia, kad akies jautrumas spinduliuotei?2 yra trečdalis jautrumo spinduliuotei?1 Priimant jautrumą?1 = 555 nm (tai yra didžiausias) kaip vieną, nustatome, kad jautrumas šviesai, kurio bangos ilgis ?2 = 500 nm yra lygus 1/3 ( tikslią vertę V(?) =0,323). Lygiai taip pat galime rasti V(?) visiems kitiems bangos ilgiams ir gauti K(X) priklausomybę lentelės arba grafiko pavidalu. Taip pat galite rasti koeficiento Km reikšmę. Siaurame bangos ilgių diapazone AX esanti spinduliuotės galia gali būti išreikšta kaip

ir atitinkamas šviesos srautas bus

Nusiuntę šį srautą į ekraną, kurio plotas Aa, turintis savybes, užtikrinančias lygybę (31), jo ryškumą gauname naudodami (29), (31) ir (34) formules:

Jei dabar tiesiogiai išmatuosime L, tai formulėje (35) bus žinomi visi dydžiai, išskyrus Km, nuo kurių

Tiesą sakant, V(?) ir Km apibrėžimas yra labai sunki užduotis, pirma, dėl poreikio atlikti heterochrominę fotometriją, t.y., suvienodinti skirtingų spalvų laukų šviesumą, antra, dėl individualūs skirtumai spektriniu jautrumu.

Remiantis analize eksperimentinis darbas Tarptautinė apšvietimo komisija priėmė CIE standartinio fotometrinio stebėtojo santykines spektrinio efektyvumo vertes. Remiantis šiomis vertybėmis, pagrindinis fotometrinė sistema. Remiantis ICE patvirtintomis V(?) reikšmėmis, kreivė, parodyta Fig. 21 (ištisinė linija).

Ryžiai. 21. Funkcijos V(?) grafikas

Apibendrinkime kai kuriuos rezultatus.

Šviesa, kaip ir bet kuris materialus objektas, turi masę ir energiją. Todėl fotometrija gali būti sukurta kaip šviesos energijos tyrimas, pagrįstas radiacijos galia. Tokia fotometrija iš tikrųjų egzistuoja, ir ji laikoma grynai energijos kiekiai: šviesos energijos intensyvumas, spinduliuotės galia arba srautas, energijos apšvietimas, energijos ryškumas. Energetinės fotometrijos matavimams geriausiai tinka neselektyvūs imtuvai, pirmiausia šiluminiai, kurie konvertuoja į šiluminė energija bet kokio bangos ilgio spinduliuote. Tačiau tokiai svarbiai mokslo šakai ir praktinė veikla, kaip apšvietimo inžinerija, grynos energijos fotometrija yra nepatogu. Apšvietimo inžinieriui svarbu atsižvelgti į šviesos poveikį selektyviniam imtuvui – žmogaus akiai. Taigi dar prieš energetinę fotometriją atsirado privati ​​jos atšaka – vizualinė fotometrija su šviesos vienetų sistema – šviesos srautas, apšvietimas, šviesumas.

Šviesos srautas- tai spinduliuotės galia, įvertinta pagal jos poveikį akims. Taip pat reikėtų pridėti - ant akies, pritaikytą aukštam ryškumo lygiui, kai kūgiai tarnauja kaip šviesos imtuvas (dienos matymas). Galima manyti, kad į šviesos kiekius įvedamas subjektyvumo elementas. Įvertinta pagal poveikį akiai... Kieno akiai? Tačiau sureguliavus santykinio matomumo funkcijos reikšmes, subjektyvumas išnyksta.

Šviesos srautas (taigi ir visi kiti šviesos dydžiai) tampa objektyviu fizikiniu dydžiu, nulemtu (32) formule ir standartizuotomis V(?) ir Km reikšmėmis. Į nuo spektrinis srautas bangos ilgio intervale eikite į srautą Ф, turėtumėte integruoti (32) diapazone nuo nulio iki begalybės.

Integralas visada konverguoja, nes už santykinai siauros matomo spektro srities V(?) = 0. Praktiškai pakanka paimti integralą diapazone nuo 380 iki 760 nm.

Jei fotometrija būtų konstruojama ne istoriškai, o logiškai, jos formules būtų galima supaprastinti. Dėl pradinės vizualinės fotometrijos nepriklausomybės nuo energijos reikėjo įvesti koeficientą Km, kurį vėliau teko nustatyti eksperimentiniu būdu. Galima pateikti Km = 1, tai supaprastintų energijos ir šviesos kiekių ryšį.

Purkinje efektas

Žymiai sumažėjus ryškumo lygiui, prasidėjus nakčiai, šviesos suvokimas pereina į strypus, kurių spektrinis jautrumas labai skiriasi nuo kūgių jautrumo. Su šiuo skirtumu susijusį reiškinį daugiau nei prieš šimtą penkiasdešimt metų pastebėjo čekų mokslininkas, gydytojas ir medicinos profesorius Janas Purkinje. Purkinje efektas yra tai, kad sutemus raudoni objektai tampa tamsesni už mėlynus, o žali – melsvi, nes praranda geltoną spalvos komponentą. Naktį, kai spalvos visiškai nebeišsiskiria, raudona rožė atrodo tamsesnė nei rugiagėlė.

Jau pats Purkinje davė bendras kontūras teisingas jo atrasto reiškinio paaiškinimas. Helmholtzas jau gavo keletą kiekybiniai rezultatai, apibūdinantis maksimalaus spektrinio jautrumo poslinkį į trumpesnius bangos ilgius, kai ryškumas mažėja.

Nors gana daug darbo buvo skirta su Purkinje efektu susijusių reiškinių tyrinėjimui (gera jų apžvalga pateikta A. A. Volkenšteino knygoje), ilgą laiką atrodė, kad jie įdomūs tik fiziologams. Buvo tikima, kad aktyvus darbasŽmogaus darbas esant mažam šviesumui sudaro maždaug šimtąją viso žmogaus darbo laike. Tačiau Bertlingas teisingai pastebėjo, kad nors prie šviesos prisitaikiusi akis veikia dažniausiai, kritiškiausi yra tie retesni atvejai, kai tenka pasikliauti regėjimu naktį ar prieblandoje, todėl klaida apskaičiuojant apšvietimą gali turėti lemtingų pasekmių. Mūsų amžiaus trečiajame dešimtmetyje iškilo naujų problemų apšviečiant lauko erdves dujinės šviesos lempomis, todėl išryškėjo poreikis patikslinti apšvietimo skaičiavimus silpno apšvietimo srityje. Šimtmečio pradžioje buvo vienas pagrindinis būdas padidinti kaitrinių lempų efektyvumą - lempos kaitinimo siūlelio temperatūros padidėjimas. Tai buvo naudinga prie šviesos prisitaikiusiai akiai, o dar labiau – prie tamsos. Dujų šviesos ir fluorescencinių lempų atsiradimas nutraukė termodinaminį ryšį tarp temperatūros ir spinduliuotės spektro. Pavyzdžiui, natrio lempos, pasižyminčios dideliu šviesos efektyvumu, tapo plačiai paplitusios. Tačiau dėl Purkinje efekto šis pranašumas praranda savo stiprumą, kai apšvietimo lygis yra liukso dalis. Bertlingas taip pat palygino kelių lempų efektyvumą esant dideliam ir silpnam apšvietimui, ypač natrio ir gyvsidabrio lempų, kurių šviesos efektyvumas esant dideliam apšvietimui buvo atitinkamai 51 ir 33 lm/W. Paaiškėjo, kad esant silpnam apšvietimui natrio lempa duos 6 kartus mažiau šviesos vienam suvartojamos energijos vatui nei gyvsidabrio

Daugelis sovietų ir užsienio mokslininkų savo darbą skyrė regėjimo prasto apšvietimo sąlygomis tyrimui ir susijusiems fotometriniams bei apšvietimo inžinerijos klausimams. Įvardinkime bent kai kurių vardus: S. O. Maizel, A. A. Gershui, N. I. Pinegin, V. G. Samsonova, S. G. Yurov, A. A. Volkenshtein, Bouma, Styles, Crawford, Wald.

Dėl to Tarptautinė apšvietimo komisija standartizavo santykinį spektrinį spinduliuotės šviesos efektyvumą naktiniam matymui V"(?), kurio kreivė 21 pav. nubrėžta punktyrine linija. Maksimalus V"(? atsiranda a. bangos ilgis 507 nm.

Tarptautinis apšvietimo inžinerijos žodynas rekomenduoja dieninį (fotografinį) regėjimą laikyti akies, pritaikytos bent kelių cd/m2 šviesumo lygiui, darbu, o naktinį (skotopinį) regėjimą laikyti akies, pritaikytos prie mažesnio ryškumo lygio. nei kelios šimtosios cd/m2.

Lygiavertis ryškumas

Su fotopiniu matymu veikia tik kūgiai su skotopiniu matymu, veikia tik strypai. Tačiau vis dar yra keletas ryškumo verčių dydžių, kai tiek kūgiai, tiek strypai dalyvauja vizualiniame procese. Tai yra sritis prieblandos (mezopinis) regėjimas. Turėjau ištirti matomumo funkcijas tarpinė zona. Lentelėje 4

4 lentelė. Santykinis spektrinis šviesos efektyvumas V(?) priklausomai nuo adaptacijos ryškumo

suteikiamos aštuonios matomumo funkcijos ryškumo diapazone 10_5 cd/m2 – iki 100 cd/m2.

Nustačius spektrinio jautrumo priklausomybę nuo ryškumo, L. A. Gershunas pasiūlė į ją atsižvelgti, be standartinio (fotopinio) ryškumo, įvedant naują reikšmę – ekvivalentinį ryškumą Leq. Šią vertę oficialiai patvirtino MCO, terminas 45-10-085

Šviesos srautu išreikštas ryškumas, kurio apibrėžimas apima funkciją V(?) [formulė (36)], vadinamas fotopinė arba standartinė. Buvo sutarta išmatuoti bet kokios spektrinės sudėties spinduliuote apšviesto paviršiaus ekvivalentinį ryškumą, vizualiai jį lyginant su balto paviršiaus, apšviesto juoda kūno spinduliuote, ryškumu platinos kietėjimo temperatūroje (2042 K). Pavadinkime tai radiacijos standartu. Sukurta etaloninė spinduliuotė standartinis ryškumas bet kuriame lygyje laikomas lygiaverčiu ryškumui. Bet kurios kitos spalvos temperatūros spinduliavimui ši standartinio ir lygiaverčio ryškumo lygybė pažeidžiama, kai žemi lygiai apšvietimas, kur įsigali Purkinje efektas. Paaiškinkime tai pavyzdžiu.

Tegul vienas fotometro laukas – pavadinkime jį pirmuoju – bus apšviestas etalonine spinduliuote, o jo apšvietimą galima keisti bet kokį skaičių kartų, išlaikant nepakitusią šviesos spektrinę sudėtį. Antrąjį lauką apšvieskime kaitinama lempa, kurios kaitinamojo siūlelio temperatūra yra 2800 K, o šviesumą abiejuose fotometro laukuose nustatykime iki 100 cd/m2. Dabar sumažinkime abiejų laukų apšvietimą 100 000 kartų. Jų standartinis ryškumas bus 10-3 cd/m2. Bet mes aiškiai pamatysime, kad antrasis laukas yra lengvesnis nei pirmasis. Kad laukai būtų šviesūs, pirmojo lauko standartinį ryškumą teks padidinti iki maždaug 1,4 X 10-3 cd/m2. Tai bus lygiavertis antrojo lauko ryškumas, kurio standartinis ryškumas yra 10_3 cd/m2. Skirtumas paaiškinamas tuo. ta aukštesnės spalvinės temperatūros spinduliuotė, kurios spektras pasislinkęs trumpųjų bangų link, mažiau praranda šviesumą pereinant prie lazdelės imtuvo, kurio didžiausias jautrumas pasislenka ta pačia kryptimi.

Fotometras, skirtas lygiaverčiui ryškumui matuoti, turi turėti didelį matymo lauką (ne mažiau kaip 25°) ir didelį išėjimo vyzdį (mažiausiai 7,5 mm skersmens). Palyginimo laukus geriau daryti koncentrinius: vidinis 14°, išorinis iki 25-30°. Matavimai atliekami esant pastoviai prisitaikymo būsenai.

Lygiavertė skaisčio sistema randa pritaikymo moksliniuose tyrimuose, tiriant regėjimo funkcijas mažo ryškumo spalvų laukuose ir praktinėje apšvietimo inžinerijoje, pavyzdžiui, nustatant labai žemus spalvoto (raudonojo) apšvietimo standartus cechuose, gaminančiuose ar apdirbančiuose šviesai jautrias medžiagas.

Ekvivalenčio ryškumo apskaičiavimo metodai pateikti Wolkensteino knygoje. Jei šviesos šaltinį galima gana tiksliai apibūdinti spalvos temperatūra Tc, taikytina apytikslė Kinney pasiūlyta formulė

Slenkstinis ryškumas

Akies absoliučiam šviesos jautrumui būdingas slenkstinis ryškumas Ln. Kuo mažesnis Ln, tuo didesnis šviesos jautrumas Sc.

Koks yra slenkstinis ryškumas?? Nepaisant daugybės tyrimų, atsakyti į šį klausimą nėra taip paprasta. Pirma, dėl to, kad Ln labai priklauso nuo stebėjimo sąlygų, pavyzdžiui, nuo bandomojo lauko ploto. Antra, dėl to, kad gana neseniai į fotometriją pateko aiškios idėjos apie ekvivalentinį ryškumą, o naudojant literatūrinius duomenis ne visada žinoma, kokį ryškumą autorius turėjo omenyje. Ir jei tai aišku mes kalbame apie apie standartinį ryškumą retai pakanka duomenų, kad būtų galima konvertuoti į lygiavertį. Tačiau L dydžio eilę galima nurodyti. Knpp lauko, kurio skersmuo 2°, skleidžianti šviesą su bangos ilgiu?. = 555 nm. gautas Leq = 5,1 10-6 cd/m2 (standartinis šviesumas L = 2,1 X 10-6 cd/m2). Pagal Lurijos duomenis tamsiai prisitaikiusiai akiai su dideli dydžiai bandymo vieta (nuo 8 iki 100° skersmens) slenkstinė vertė lygiavertis ryškumas Leq svyruoja nuo 0,3 10_6 iki 0,7 10_6 cd/m2.

Galime sutikti su V. V. Meshkovu ir pripažinti, kad slenkstinis ryškumas yra lygus vienai milijoninei cd/m2. Dažnai fonas, kurio šviesumas L = 10_6 cd/m2, laikomas visiškai tamsu, manant, kad tolesnis ryškumo sumažėjimas neturi įtakos regėjimo funkcijoms: net ir ryškumas, kuris yra eilės tvarka didesnis, t.y 10-5 cd/m2. , suteikia skotopinį regėjimą, kuris atitinka funkciją V(?).

Nustatant slenkstinį ryškumą, atitinkamai į akį patenka gana didelis šviesos srautas didelis plotas bandymo laukas. Sumažinus lauką, sumažėja suvokiamas srautas. Todėl mažiausias šviesos srautas, kuris vis dar gali sukelti šviesos pojūtį, turėtų būti nustatomas stebint taškinius šaltinius. Jei norite nustatyti mažiausią šviesos energijos dalį, kurią suvokia regėjimas, turite apriboti šviesos poveikio tinklainėje trukmę, ty stebėti trumpus taškinio šaltinio blyksnius.

Kuris šaltinis laikomas taškiniu šaltiniu?? Tipiškas taškinis šaltinis yra žvaigždė. Žvaigždžių skersmenys matuojami mažomis sekundės dalimis. Tačiau dėl tinklainės difrakcijos ir aberacijų žvaigždė vaizduojama kaip dėmė, kurios skersmuo bent viena lanko minutė. Todėl bet koks šaltinis, kurio kampinis skersmuo neviršija minutės, gali būti laikomas taškiniu šaltiniu.

Kol kalbame apie išplėstinius šaltinius, jų ryškumas yra svarbus akiai, o tai galiausiai lemia šaltinio vaizdo apšvietimą tinklainėje E. „Tiesą sakant, tegul šaltinis turi kvadrato formą, kurios šonas yra lygus y. Stebėtojo akis yra ant kvadrato plokštumos, l atstumu nuo jos. Mes nustatome šaltinio šviesos intensyvumą normaliosios kryptimi

kur L yra ryškumas normalia kryptimi. Tada bus apšvietimas E ant akies ragenos

ir tinklainę pasiekiantį srautą

kur r yra akies terpės pralaidumas; d yra akies vyzdžio skersmuo.

Flux Ф apšvies tinklainės plotą (šaltinio vaizdo plotą), kuris yra lygus y"2? Ir kadangi y" pagal (12) formulę yra lygus -?f, tada

Tinklainės apšvietimą gauname padalydami F" iš?" ir atsižvelgiant į tai kampinis dydis objektas? = y/l:

Matome, kad formulė E" neapima atstumo iki šviečiančio paviršiaus. Objektas (savaime šviečiantis arba gavęs ryškumą L dėl šviesos išsklaidymo iš kitų šaltinių) mums atrodo vienodai ryškus 2, 5 atstumu. , o 20 m Išskleisto objekto ryškumas nepriklauso nuo jo kampinio dydžio?.

Tačiau situacija pasikeičia, jei? tampa trumpesnė nei viena minutė. Čia formulė (42) netenka reikšmės, ? vyzdys [formulė (40)], pakeitę formulę (40), šviesos stiprio skaitiklyje J pagal formulę (39), gauname.

Taškinio šaltinio sukurtas apšvietimas E ant stebėtojo vyzdžio vadinamas šaltinio spindesys. Žvaigždės matomumą lemia šviesumas, atvirkščiai kintantis atstumo nuo šaltinio kvadratui. Mažiausias vyzdžio apšvietimas, kuriam esant vis dar matome šaltinį, vadinamas slenksčiu. Periferinio matymo slenkstinį ryškumą žymėsime kaip En, o centrinio matymo – kaip Ec.

Nors literatūros duomenys nevisiškai sutampa, tačiau dydžiu nesiskiria. Remdamiesi jų analize, pateikiame apvalias slenksčio ryškumo vertes visiškoje tamsoje, t. Ec = 2*10-8 liuksai.

Kadangi kūgiai susitelkę centrinėje tinklainės dalyje, o periferijoje vyrauja lazdelės, slenksčiu galima laikyti Ec. kūgio jautrumas, o En yra strypo formos. Pasitaiko, kad žmogus, savo periferiniu regėjimu pastebėjęs tolimą ugnį, atsuka akis į ją ir ją praranda. Astronomai netgi sako, kad norint pamatyti silpną žvaigždę, nereikia į ją žiūrėti.

Kvantinis jautrumo slenkstis

Dabar nustatykime mažiausią šviesos energiją, kuri gali sukelti regimąjį suvokimą. Šviesos energija Qv, jei ji yra pastovi laikui bėgant, išreiškiama šviesos srauto Ф ir jo veikimo laiko t sandauga:

Šviesos energijos slenkstinę vertę gauname naudodami formulę

čia Фn yra slenkstinis srautas, patenkantis į akį esant šviesumui En; ? - regėjimo inercijos laikas, t.y. laikas, per kurį akis apibendrina šviesos įtaką. Tamsos adaptacijos metu? = 0,2 s.

Norėdami apskaičiuoti Фn, tarkime, kad vyzdžio skersmuo yra d = 0,8 cm = 8-10-3 m, ir padauginkite En iš vyzdžio ploto d2/4? Gauname Фn = 10-13 lm ir QVn = 2-10-14 lm*s. Tuo pačiu būdu gauname centrinio matymo slenkstinį srautą ir slenkstinę šviesos energiją: Fc = 10-12 lm ir Qvc = 2-10-18 lm*s. Gausime maždaug tokias pat Qvn ir Qvс reikšmes, jei remsimės darbo duomenimis, kuriuose buvo tiesiogiai nustatytas produktas Ec? arba En? esant žemai t.

Įvertinkime energiją Qn ir Qc, patenkančią į vyzdį slenksčiu suvokiant atitinkamai periferiniu ir centriniu regėjimu. Norėdami pereiti nuo šviesos kiekio Qv prie energijos kiekio Q, padauginkime abi (33) formulės puses iš? ir, atsižvelgiant į tai, kad??Ф = ?QV, ir??Р = ?Q, gauname

Mes atliksime skaičiavimą monochromatinė šviesa kurio bangos ilgis atitinka maksimalų spektrinį efektyvumą, ty periferijai? = 507 nm, o centriniam matymui? = 555 nm. Tada V(?) = 1 ir galime parašyti Q = Qv/Km. Vadinasi, Qn = 1,5*10-17J = 1,5-10-10 erg; Qt = 1,5*10-16 J = 1,5*10-9 erg.

Fotonų energija q = hc/?, kur h yra Planko konstanta, o c yra šviesos greitis. Padalijus Qn ir Qt iš atitinkamų q reikšmių, gauname fotonų, patenkančių į vyzdį, skaičių ties periferinio ir centrinio regėjimo šviesos suvokimo slenksčiu, np = 39 ir np = 424.

Akių terpės perdavimas priklauso nuo bangos ilgio: už? = 507 nm, tg = 0,b1; Už? = 565 nm r = 0,57. Tai reiškia, kad tinklainę pasiekiančių fotonų skaičius yra n"n = 20; n"t = 242. Tik dalį fotonų, pasiekiančių tinklainę, sugeria šviesai jautrios medžiagos molekulės, sukeldamos jų sužadinimą. Pavadinkime šią sugertį aktyvia sugertimi ir įveskime reikšmę a1 – monochromatinės šviesos aktyvios sugerties koeficientą, atitinkantį didžiausią spektrinį šviesos efektyvumą. Vavilovo duomenimis, tamsos adaptacijai a1 = 0,22. Hechtas pateikia šiek tiek mažesnį skaičių, Rose mano, kad a yra intervale nuo 0,1 iki 0,2, t.y. a1n"n = 2/4. Taigi, kad stebėtojas pastebėtų šviesos blyksnį, jo tinklainės strypai turi aktyviai sugerti du iki keturių fotonų kūgiams a1 yra dešimt kartų mažesnis nei strypų.

Straipsnis iš knygos: .