Fiziologija zaznavanja barv. Kaj je svetloba in barva

Človeško oko z vso svojo popolnostjo zajame le majhen del celotnega spektralnega območja elektromagnetnega sevanja. Preprosto povedano, človeško zaznavanje svetlobnega toka ni veliko. Na primer, občutljivost človeškega očesa je znatno zmanjšana pri kratkih valovnih dolžinah modre svetlobe. Skupaj je 7 barv, primer tega je mavrica po dežju. Ta pojav prikazuje celoten spekter elektromagnetnega sevanja, ki ga zaznamo ljudje. Pri čemer so najdaljši valovi v rdečem območju, najkrajši pa v vijolično-modrem območju.

Rastline so veliko bolj občutljive. Pravilna rast in razvoj zahtevata veliko širši spekter, kot ga lahko zazna človeški vid. Na primer, najbolj optimalno zaznavanje svetlobnega toka pri ljudeh se pojavi v območju 380-780 nm. Občutljivost predstavnikov flore je določena s širšim spektrom.

Problem sezonskosti

Pomembna točka: če za človeka v večini primerov sprememba letnih časov glede na količino svetlobne energije ostane skoraj neopažena, potem je za rastline to škodljivo. Stalen svetlobni tok je možen le v ekvatorialnih delih sveta, kjer ni ostrih sprememb letnih časov. Za naše podnebno območje so značilne ostre temperaturne spremembe, vendar je glavna stvar količina sončne svetlobe.

Rastline, ki rastejo v umetnih pogojih, potrebujejo predvsem širok spekter svetlobne energije. Sodobna znanost je že dolgo našla rešitev za to situacijo. Zdaj so kmetom, rejcem in kmetom na voljo LED svetilke, kot je PlantaLux-45. To je posebna oprema, ki spodbuja rast in razvoj predstavnikov flore. Svetlobni tok tovrstnih fitosvetil je ravno v širokem spektru, ki ga zahtevajo rastline. Dobro jih je uporabiti kot dodatno osvetlitev za nekatere vrste zelenjave, sadja, zelišč in rož. Glavne prednosti

V § 65 smo že navedli, da so različni učinki svetlobe predvsem posledica prisotnosti določene energije sevanja (svetlobne energije).

Neposredno zaznavanje svetlobe je posledica delovanja svetlobne energije, ki jo absorbirajo občutljivi elementi očesa. Enako velja za kateri koli sprejemnik, ki lahko reagira na svetlobo, kot so fotocelica, termočlen in fotografska plošča. Zaradi tega se meritve svetlobe zreducirajo na merjenje svetlobne energije oziroma na merjenje količin, ki so z njo tako ali drugače povezane. Veja optike, ki proučuje metode in tehnike za merjenje svetlobne energije, se imenuje fotometrija.

riž. 154. Tok svetlobne energije, ki jo oddaja vir, poteka skozi območje

V mislih izberimo majhno območje vzdolž poti svetlobe, ki se širi iz katerega koli vira (slika 154). Nekaj ​​energije sevanja bo sčasoma prešlo skozi to območje. Da bi izmerili to energijo, si morate to območje predstavljati v obliki filma, prekritega s snovjo, ki popolnoma absorbira vso energijo sevanja, ki pada nanj, na primer saje, in meriti absorbirano energijo s segrevanjem tega filma. Odnos

prikazuje, koliko energije preteče skozi mesto na enoto časa in se imenuje sevalni tok (moč sevanja) skozi mesto. Spomnimo se, da moč, ki jo svetlobni val prenese skozi enoto površine, imenujemo intenziteta valovanja (glej §39).

Tok sevanja se meri v konvencionalnih enotah moči, to je v vatih, jakost sevanja pa v vatih na kvadratni meter. Ima pa oko izjemno pomembno vlogo pri zaznavanju in uporabi svetlobne energije. Zato se poleg energetske ocene svetlobe uporablja tudi ocena, ki temelji na neposrednem zaznavanju svetlobe z očesom. Tok sevanja, ocenjen z vidnim občutkom, imenujemo svetlobni tok.

Tako se pri meritvah svetlobe uporabljata dva sistema zapisov in dva sistema enot; ena temelji na energijski oceni svetlobe, druga pa na oceni svetlobe z vidnim občutkom.

Ker je občutljivost očesa na svetlobo različnih valovnih dolžin (različne barve) zelo različna, se energijska ocena svetlobe in ocena svetlobnega toka na podlagi vidnega občutka lahko bistveno razlikujeta. Tako bo ob enaki moči sevanja vidni občutek pri zelenih žarkih približno 100-krat večji kot pri rdečih ali modro-vijoličnih žarkih. Zato je za vizualno oceno svetlobnih tokov potrebno poznati občutljivost očesa na veter različnih valovnih dolžin ali tako imenovano krivuljo relativne spektralne občutljivosti očesa, prikazano na sl. 155. Ta krivulja prikazuje relativno občutljivost človeškega očesa kot funkcijo valovne dolžine. Če je občutljivost očesa za valovno dolžino (zelena luč) vzamemo za eno, potem se za daljše in krajše valove občutljivost hitro zmanjša, kot je prikazano na krivulji.

Svetlobna občutljivost je osnova vseh oblik vidnega občutenja in zaznavanja. Ta funkcija je zelo variabilna (labilna) in njene spremembe določajo številni razlogi. Glavni dejavnik, od katerega je odvisna stopnja absolutne svetlobne občutljivosti, so svetlobni pogoji, v katerih se človek nahaja, oziroma, natančneje, količina svetlosti ozadja.

Na svetlobno občutljivost očesa vplivajo tudi dejavniki, kot so:

  • porazdelitev palic in stožcev. Zaradi neenakomerne porazdelitve periferije je svetlobna zaznava perifernih delov mrežnice veliko višja od osrednjih.
  • koncentracija svetlobno občutljivih vidnih substanc (vidna vijolična) v paličicah.
  • stanje živčnih elementov vizualnega aparata, tj. perifernih in centralnih živčnih celic ter živčnih vlaken.
  • območje zenice - pri enaki svetlosti in kotnih dimenzijah testnih polj bo svetlobni tok, ki vpada na mrežnico, manjši pri manjši površini in večji pri večji površini zenice.

Za določitev stopnje svetlobne občutljivosti in njenih sprememb med procesom prilagajanja je mogoče uporabiti številne tehnike, od preprostega opazovanja pacientovega vedenja do raziskav s posebnimi napravami - adaptometri in adaptoperimetri.

Pri proučevanju zaznave svetlobe se ugotavlja sposobnost mrežnice za zaznavanje minimalne svetlobne stimulacije - prag zaznave svetlobe in sposobnost zajetja najmanjše razlike v jakosti svetlobe, kar imenujemo prag razlikovanja.

Prag draženja je močno odvisen od predhodne osvetlitve očesa. Torej, če nekaj časa preživite v temni sobi in nato odidete ven na močno svetlobo, boste oslepeli. Po nekaj časa na svetlobi ga oko zlahka prenese. In obratno, če nekaj časa preživite na svetlobi in nato vstopite v zelo zatemnjen prostor, potem so predmeti sprva popolnoma nerazločni in šele postopoma se oko navadi na zmanjšano osvetlitev.

Ko je oko izpostavljeno močni svetlobi, se vidne snovi hitreje uničijo in kljub njihovi trajni obnovi se zmanjša občutljivost očesa na svetlobo. V temi se razpad vidnih snovi ne zgodi tako hitro kot na svetlobi, zato se v temi poveča občutljivost očesa na svetlobo. Poleg tega, ko je mrežnica izpostavljena močni svetlobi pigmentnega epitelija, se pigment premakne v nevroepitelij in ga tako rekoč prekrije, kar posledično zmanjša njeno občutljivost na svetlobo. Proces prilagajanja očesa različnim svetlobnim razmeram imenujemo prilagoditev.

Pri prilagajanju na svetlobo se občutljivost očesa na svetlobni dražljaj zmanjša.

Zmanjšana prilagoditev na temo je simptom nekaterih očesnih (glavkom, sideroza, pigmentna distrofija mrežnice) in splošnih (bolezen jeter, pomanjkanje vitamina A) bolezni. Adaptometri se uporabljajo za preučevanje svetlobne občutljivosti in celotnega poteka prilagajanja.

Diagnostika

Pri preučevanju občutljivosti na svetlobo se določijo svetlobni pragovi. Svetlobne pragove lahko definiramo bodisi v relativnih svetlobnih enotah (na primer delitve fotoklina, območje odprtine, skozi katero prehaja svetloba) bodisi v absolutnih svetlobnih enotah, ki so v sorazmerju z energijskimi enotami.

Pri določanju svetlobnih pragov v absolutnih svetlobnih enotah, kar se najpogosteje izvaja v sodobnih adaptometrih, uporabljajo enote, ki so večkratniki stilbov: nits (nt), apostilbe (asb), pikostilbe itd. Svetlobna občutljivost je večja, čim nižja je svetloba. pragovi (najmanjše vrednosti svetlobnih dražljajev, ki jih zaznamo). Zato je svetlobna občutljivost recipročna vrednost absolutnega svetlobnega praga.

Preučevanje sprememb svetlobne občutljivosti med prilagajanjem na svetlobo se v klinični praksi ne uporablja zaradi visoke hitrosti tega procesa. Običajno se proučuje potek temne prilagoditve.

Da bi preučili občutljivost določenega mesta mrežnice, je treba, če je mogoče, izključiti nehotene in prostovoljne gibe oči, ki se še posebej zlahka pojavijo, ko smo potopljeni v temo. V ta namen večina študij uporablja tako imenovano fiksacijsko točko. Kot fiksacijsko točko se največkrat uporablja majhen svetleč predmet (1-2′), opremljen z rdečim filtrom. Točkovni vir rdeče svetlobe nizke svetlosti, ko je fiksiran, ne povzroči razkroja vizualne vijolične barve.

V pogojih prilagajanja na temo je največja svetlobna občutljivost opažena pri draženju območij mrežnice, ki se nahajajo med 12 in 18 ° od fovee. Zato se študija občutljivosti na svetlobo najpogosteje izvaja s projiciranjem testnega polja v to posebno območje mrežnice. Preučevanje občutljivosti le na enem področju ne daje popolne slike svetlobne občutljivosti, zlasti pri nekaterih očesnih boleznih (pigmentna degeneracija mrežnice, glavkom). Zato zdaj v kliniki pogosto uporabljajo perimetrično adaptometrijo, pri kateri preučujejo občutljivost na svetlobo v različnih delih vidnega polja ("kvantitativna perimetrija", po Garmsu, 1957).

Adaptometer, ki ga je ustvaril prof. C.B. Kravkov in prof. H.A. Višnevskega. Omogoča vam, da približno določite stanje somračnega (nočnega) vida med množičnimi pregledi v 3-5 minutah.Delovanje naprave temelji na gibanju relativne svetlosti barv pri dnevni in slabi svetlobi (Purkinjejev fenomen).

Med vidom v somraku se največja svetlost v spektru premakne od rdečega dela spektra do modro-vijoličnega.Osnova Purkinjejevega fenomena je dejstvo, da stožci mrežnice, ki delujejo med dnevnim vidom, prenehajo delovati, ko je osvetlitev oslabljena, in prepustijo vodilno mesto paličastemu aparatu mrežnice, ki je bolj občutljiv na zeleno. -modri žarki, ki se v tem primeru zdijo relativno svetlejši od rumeno-oranžnih.

Adaptometer Kravkov-Vishnevsky je temna komora, znotraj katere je miza zelenih, modrih, rumenih in rdečih kvadratov, ki jih osvetljuje različna svetloba, ki postopoma narašča. Glavni predmet opazovanja je modri kvadrat; Rumeni kvadrat je za nadzor.

Zaznavanje svetlobe je mogoče oceniti s časom, ki je potreben, da subjekt začne razlikovati barvne kvadratke mize. Na začetku študije, ko se prilagaja svetlobi, preiskovanec ne razlikuje barv in kvadrati se mu zdijo sivi z različno svetlobo. Ko pride do prilagoditve na temo, najprej ločimo rumeni kvadrat, nato modrega. Rdeči in zeleni kvadratki se pod temi pogoji popolnoma ne razlikujejo.

Čas, ki je pretekel od trenutka, ko so bile luči prižgane, do trenutka, ko je preiskovanec videl svetlejši kvadrat namesto zelenega, se zabeleži s štoparico. Z normalnim barvnim vidom in normalno prilagoditvijo na temo ta čas niha med 15 in 60 sekundami.

Temno prilagoditev je mogoče preveriti brez uporabe adaptometra Kravkov-Purkinjejeva tabela . Kos kartona velikosti 20x20 cm prelepimo s črnim papirjem. V kotih, 3-4 cm od roba, prilepite 4 kvadratke velikosti 3x3 cm iz modrega, rumenega, rdečega in zelenega papirja.

Barvne kvadrate pokažemo pacientu v zatemnjenem prostoru na razdalji 40-50 cm od očesa. Običajno se sprva kvadratki ne razlikujejo. Po 30-40 s postane viden obris rumenega kvadrata in nato modrega. Zmanjšana prilagoditev na temo se imenuje hemeralopija. Pri hemeralopiji je viden samo en rumen kvadrat.

Svetlobni pragovi
A - svetlobni pragovi - aritmetične serije,
B - svetlobni pragovi - geometrijske serije (logaritmi),
B - občutljivost na svetlobo - aritmetična serija,
G - svetlobna občutljivost - geometrijske serije (logaritmi),
Povsod na ordinatni osi so vrednosti pragov ali občutljivosti, na abscisni osi pa čas v minutah.

Če se ugotovi poslabšanje vida v mraku, je treba prilagoditev na temo preveriti z natančnejšimi adaptometri, npr. Belostotsky adaptometer .

Naprava določi krivuljo rasti svetlobne občutljivosti očesa pri daljšem (60 min) bivanju v temi in ločeno pregleda svetlobno občutljivost centra in periferije mrežnice v kratkem (3-4 min) času in določa tudi občutljivost temno prilagojenega očesa na močno svetlobo.

Pred začetkom študije prilagoditve na temo je treba doseči največjo prilagoditev na svetlobo, subjekt 20 minut gleda v enakomerno in močno osvetljen zaslon. Nato pacienta postavimo v popolno temo (pod ekranom adaptometra) in določimo svetlobno občutljivost oči.

V intervalih po 5 minut bolnika prosimo, naj pogleda v slabo osvetljen zaslon. Ko se svetlobna občutljivost povečuje, se zaznavanje svetlosti postopoma zmanjšuje. Z uporabo zaslonke lahko dosežete postopno in enakomerno zmanjšanje osvetlitve za približno 80-milijonkrat v primerjavi z osvetlitvijo z odprto zaslonko. Študija se izvaja 1 uro.

Svetlobna občutljivost očesa se hitro poveča v temi in po 40-45 minutah doseže svoj maksimum, poveča se za 50.000-100.000-krat, včasih pa tudi več, v primerjavi z občutljivostjo očesa na svetlobi. Prilagajanje na temo se še posebej hitro poveča v prvih 20 minutah.

Spremembe svetlobne občutljivosti v obliki krivulj so se začele uporabljati po delu Nagela (Nagel, 1907) in Piperja (Piper, 1903), to je skoraj 60 let. Sprva je bila za to uporabljena aritmetična serija. Toda ta metoda slikanja se je izkazala za neprijetno, saj lahko nihanja občutljivosti med temno in svetlobno prilagoditvijo dosežejo več deset in celo stotisočkrat, kar je tehnično neprijetno prikazati na grafu.

Ker ima povečanje pragov svetlobne občutljivosti ogromen obseg, je tudi bolj priročno prikazati povečanje svetlobne občutljivosti v logaritmih števil, ki označujejo svetlobno občutljivost. Na abscisni osi je narisan čas, preživet v temi v minutah, na ordinatni osi pa pragovi svetlobne občutljivosti, izraženi v logaritmih.

Svetlobna občutljivost in potek prilagajanja sta izjemno subtilni funkciji, odvisni sta od starosti, prehrane, razpoloženja in različnih stranskih dražljajev.

Temne adaptacijske motnje

Da bi ocenili patološke spremembe v občutljivosti na svetlobo, si morate predstavljati, kakšne so njegove vrednosti za zdravo, normalno oko. V očesni kliniki je najbolj razširjena študija svetlobne občutljivosti med temno prilagoditvijo. Zato je treba vedeti, kakšna je stopnja občutljivosti na svetlobo na začetku prilagajanja na temo in na njegovih različnih stopnjah ter njena največja raven na koncu prilagajanja na temo.

To vprašanje, na prvi pogled precej preprosto, se ob natančnejšem seznanjanju z njim izkaže za ne tako očitno. Absolutna svetlobna občutljivost je odvisna od izjemno velikega števila različnih pogojev in je zato zelo labilna funkcija. Na primer, N.P. Ripak (1953) je pregledal 110 zdravih posameznikov z napravo ADM in ugotovil, da se najvišja raven absolutne svetlobne občutljivosti po 60 minutah prilagajanja na temo spreminja od 130.000 relativnih enot do 1.400.000 enot svetlobne občutljivosti. Na podlagi tega je N.P. Ripak po statistični obdelavi gradiva postavil koncept norme absolutne svetlobne občutljivosti. Te kazalnike je treba šteti za veljavne samo za aparate tega sistema in za te raziskovalne pogoje. Pri delu z napravami drugih oblik morate vedno najprej določiti lastne standarde občutljivosti na svetlobo, čeprav to ni lahka naloga.

Če je očesna bolezen enostranska, potem je drugo klinično zdravo oko dobra kontrola za obolelo oko. Zato je vedno priporočljivo pregledati vsako oko posebej. Ne smemo pozabiti, da so pragovi za določanje absolutne svetlobne občutljivosti nekoliko nižji, če se študija izvaja binokularno in ne monokularno. To se zgodi zaradi binokularne sumacije dražljajev.

Motnje prilagajanja temi se lahko kažejo kot zvišanje praga draženja, tj. fotosenzitivnost tudi po daljšem bivanju v temi ostane zmanjšana in ne dosega normalnih vrednosti oz. upočasnitev prilagajanja ko se fotosenzitivnost poveča kasneje kot običajno, vendar postopoma doseže normalno ali skoraj normalno vrednost.

Kombinacija teh vrst motenj je pogostejša. Obe vrsti motenj kažeta na zmanjšanje svetlobne občutljivosti.

Motnja prilagoditve na temo močno zmanjša sposobnost navigacije v prostoru pri šibki svetlobi.

Hemeralopija je možna pri nekaterih boleznih mrežnice (pigmentna distrofija, retinitis, horioretinitis, odstop mrežnice) in optičnega živca (atrofija, kongestivni disk) z visoko stopnjo miopije.

V teh primerih je hemeralopija posledica nepopravljivih anatomskih napak v vizualno-živčnem aparatu - uničenje koncev palic in stožcev. Zmanjšana prilagoditev na temo je eden od zgodnjih znakov glavkoma. To opazimo tudi pri boleznih jeter, pogosteje pri cirozi. Jetra vsebujejo veliko vitamina A, njihova bolezen je posledica pomanjkanja vitamina A, posledično pa je zmanjšana nova prilagoditev.

Poleg tega se pri cirozi jeter holesterol odlaga v pigmentni epitelij, kar moti normalno proizvodnjo vizualnih pigmentov.

Hemeralopija kot funkcionalna motnja mrežnice se lahko pojavi pri prehranskih motnjah, splošni hipovitaminozi s prevladujočim pomanjkanjem vitamina A. Znano je, da je vitamin A nujen za nastanek vidne purpure. Pogosto se hemeralopija kombinira s pojavom kserotičnih plakov na veznici zrkla poleg roženice na ravni njenega vodoravnega meridiana v obliki suhih madežev epitelija.

Ta hemeralopija je reverzibilna in hitro izgine, če v prehrano uvedemo hrano, ki vsebuje vitamin A, svežo zelenjavo, sadje, jetra itd.



Vam je bil članek všeč? Delite s prijatelji!