كم عدد الظلال التي يمكن للعين البشرية تمييزها؟ إدراك الإنسان للون. تأثير اللون على الشخص. لقد كانوا يقولون إن الخلايا العصبية لا تتعافى، ولكن يبدو أنهم الآن يقولون إن هذا ليس صحيحًا تمامًا. إذا كيف؟

جهاز الرؤية البشرية ليس كاميرا نقطية. العيون هي آلية فريدة ومعقدة تستقبل باستمرار أي معلومات خارجية وتترجمها إلى صورة "كائن" بانورامية مثالية. ولذلك يجيب الأطباء بأن عدد الميجابكسل في عين الإنسان هو صفر. يعمل نظام الإدراك البصري وفق مبادئ مختلفة تمامًا عن التكنولوجيا الرقمية والحسية. إن كثافة وتركيز القضبان والأقماع مثيرة للإعجاب لدرجة أن مصفوفات الكاميرات الحديثة لا يمكنها تحقيق ذلك بالتأكيد. تدرك العيون الصور التناظرية، ولا تقوم برقمنتها، لذا فإن مقارنة إدراكنا البصري بمصفوفة CCD ليست أكثر من ترفيه مثير للاهتمام ليس له أي أساس علمي.

كم عدد الرموش التي يمتلكها الإنسان في عين واحدة؟

الرموش (الأهداب) هي شعيرات خشنة تحيط بالعين من الأسفل والأعلى. إنها لا تعمل فقط كديكور جمالي للمظهر، ولكنها تعمل أيضًا كحاجز وقائي ضد جميع أنواع الأوساخ والغبار والعرق والأشياء الغريبة الصغيرة.

1. تنمو الرموش طوال حياة الإنسان. عند الشباب تنمو وتتجدد بشكل أكثر كثافة، بينما عند كبار السن تنمو بشكل أبطأ، وتصبح أقل تواتراً ونحافة.
2. متوسط ​​فترة تجديد الشعر عند الإنسان هي 8-9 أسابيع.
3. تبدأ الشعيرات الواقية على حواف الجفون بالتشكل في الرحم، حوالي الأسبوع السابع من التطور داخل الرحم.
4. على مدار العمر، يصل إجمالي طول الرموش التي تنمو وتتساقط عند الإنسان إلى 30 مترًا.
5. عدد الرموش ليس قيمة ثابتة، فهو يتراوح في المتوسط ​​من 250 إلى 400 قطعة في عين واحدة. علاوة على ذلك، فإن عددهم في الجفن العلوي هو ضعف عددهم في الجفن السفلي.
6. يتكون الشعر الخشن من 97% من الكيراتين و3% فقط من الماء.

العث على الرموش البشرية - هل هو خطير؟

الدويدكس، أو كما يقول الناس عث العين، هي مشكلة شائعة جدًا. الضيوف الخطيرون لديهم حجم مجهري (0.1-0.2 مم فقط)، لذلك يمكن العثور عليهم بسهولة على الغدد الدهنية في الجفون. إن غدة حب الشباب (العث) في حد ذاتها مخلوق غير ضار، لكن منتجات تحلل نشاطها الحيوي تشكل خطورة كبيرة على البشر، لأنها يمكن أن تدخل مجرى الدم وتصيب الجسم بأكمله.

الأعراض الرئيسية للعدوى

1. ظهور الحكة والتورم والاحمرار في الجفون.
2. تشكيل القشور على الجذور الهدبية.
3. زيادة تساقط الرموش وزيادة التقشر.
4. تدهور الرؤية وظهور رهاب الضوء وتطور الحساسية.

بمجرد ملاحظة الأعراض المذكورة أعلاه، اتصل بطبيب العيون الخاص بك لإجراء التشخيص وتحديد نظام العلاج اللاحق.

كم عدد الظلال التي يمكن للعين البشرية تمييزها؟

وأخيرًا، بعض المعلومات المثيرة للاهتمام حول القدرات المذهلة لرؤيتنا. يوجد في مساحة الألوان التي يمكن للشخص العادي الوصول إليها حوالي سبعة ملايين لون وظلال متفاوتة التكافؤ. لا تدرك العين وتميز سبعة ألوان أساسية فحسب، بل ترى أيضًا عددًا كبيرًا من النغمات المتوسطة والنغمات النصفية والظلال ذات التشبع المختلف وأطوال الإضاءة المختلفة. في المتوسط، بمساعدة أجهزتنا البصرية، يمكننا تمييز حوالي 10 ملايين نغمة وحوالي 500 ظل لكل لون أساسي.

العين البشرية هي النظام البصري الأكثر مثالية الذي اخترعته الطبيعة. تحتوي شبكية العين على ما يقارب 125 مليون خلية حساسة للضوء. إنهم يعالجون جزيئات الضوء التي تأتي إليهم، والدماغ، الذي يتلقى هذه المعلومات، يحولها إلى مجموعة متنوعة من الأشكال والألوان. كم عدد الألوان التي يستطيع الإنسان تمييزها؟

ومن الناحية النظرية، فإن العين البشرية قادرة على تمييز ما يصل إلى 10 ملايين لون. ولكن في الواقع، فإنه يميز حوالي 100 ظلال فقط، وأولئك الذين ترتبط مهنتهم بالألوان - الفنانين والمصممين - حوالي 150. تحتوي شبكية العين على نوعين من الخلايا الحساسة للضوء: المخاريط والقضبان. الأول مسؤول عن إدراك الألوان (الرؤية النهارية)، والثاني يجعل من الممكن رؤية ظلال اللون الرمادي في الإضاءة المنخفضة (الرؤية الليلية). وفي المقابل، هناك ثلاثة أنواع من المخاريط، ومن الأفضل أن نميز بين الأجزاء الزرقاء والخضراء والحمراء من الطيف. وتسمى هذه الرؤية ثلاثية الألوان. لكن يعاني بعض الأشخاص من اضطراب رؤية الألوان، وغالبًا ما يكون اللونان الأحمر والأخضر (عمى الألوان). يطلق عليهم ثنائي الكرومات. تعتبر الرؤية ثنائية اللون أيضًا من سمات معظم الثدييات.

لكن إمكانيات أعيننا ليست لا نهاية لها. المخاريط قادرة على اكتشاف فوتونات الضوء فقط التي تتراوح أطوالها الموجية من 370 إلى 710 نانومتر) - وهذا ما يسمى بالطيف المرئي. وتحته الأشعة تحت الحمراء وطيف الراديو، وفوقه الأشعة فوق البنفسجية، وفوقه الأشعة السينية ثم طيف إشعاع جاما. كل ما يقع خارج حدود الطيف المرئي لم تعد أعيننا تراه. على الرغم من وجود أشخاص يعانون من عدم القدرة على العدسة (عدم وجود عدسة) قادرين على رؤية موجات الأشعة فوق البنفسجية.

في الواقع، كل مجموعة الألوان المتنوعة هي مجرد قدرة الكائنات الزرقاء والخضراء والحمراء على عكس الضوء بأطوال موجية مختلفة، ويقوم دماغنا بتحويلها إلى ألوان، وتلقي إشارة من المستقبلات البصرية. يبلغ الطول الموجي للأخضر 530 نانومتر، والأحمر له طول موجي 560، والأزرق له طول موجي 420.

• الأبطال في رؤية الألوان هم الطيور والزواحف والأسماك. هناك أربعة أنواع من المخاريط الموجودة في شبكية العين، ومعظم هذه الحيوانات رباعية الألوان، قادرة على التمييز بين ملايين الظلال. ترى الطيور أيضًا اللون فوق البنفسجي.
• ترى العين البشرية في الحياة الواقعية الصورة مقلوبة، لكن دماغنا يقلبها رأسًا على عقب.
• العيون هي العضلات الأكثر نشاطا في جسم الإنسان.
• لون العين الأكثر شيوعًا على كوكبنا هو اللون البني، والأندر هو اللون الأخضر. وجميع العيون البنية هي في الواقع زرقاء، مخفية بصبغة بنية.
• يمكن لأعيننا تمييز ما يصل إلى 500 درجة من اللون الرمادي.

يتحدث عن الخصائص المذهلة لرؤيتنا - بدءًا من القدرة على رؤية المجرات البعيدة وحتى القدرة على التقاط موجات ضوئية تبدو غير مرئية.

انظر حولك في الغرفة التي تتواجد فيها - ماذا ترى؟ الجدران والنوافذ والأشياء الملونة - كل هذا يبدو مألوفًا جدًا ويعتبر أمرًا مفروغًا منه. من السهل أن ننسى أننا نرى العالم من حولنا فقط بفضل الفوتونات - وهي جزيئات الضوء المنعكسة من الأشياء والتي تضرب شبكية العين.

هناك ما يقرب من 126 مليون خلية حساسة للضوء في شبكية أعيننا. ويقوم الدماغ بفك تشفير المعلومات الواردة من هذه الخلايا حول اتجاه وطاقة الفوتونات الساقطة عليها ويحولها إلى مجموعة متنوعة من الأشكال والألوان وشدة إضاءة الأجسام المحيطة.

الرؤية البشرية لها حدودها. وبالتالي، فإننا لا نستطيع رؤية موجات الراديو المنبعثة من الأجهزة الإلكترونية، ولا رؤية أصغر البكتيريا بالعين المجردة.

بفضل التقدم في الفيزياء والبيولوجيا، أصبح من الممكن تحديد حدود الرؤية الطبيعية. يقول مايكل لاندي، أستاذ علم النفس والبيولوجيا العصبية في جامعة نيويورك: "كل شيء نراه له "عتبة" معينة نتوقف عندها عن التعرف عليه".

دعونا أولاً نفكر في هذه العتبة من حيث قدرتنا على تمييز الألوان - ربما تكون القدرة الأولى التي تتبادر إلى الذهن فيما يتعلق بالرؤية.

حقوق الطبع والنشر التوضيحية SPLتعليق على الصورة المخاريط هي المسؤولة عن إدراك الألوان، والقضبان تساعدنا على رؤية ظلال اللون الرمادي في الإضاءة المنخفضة

إن قدرتنا على التمييز، على سبيل المثال، بين اللون البنفسجي والأرجواني ترتبط بالطول الموجي للفوتونات التي تصل إلى شبكية العين. هناك نوعان من الخلايا الحساسة للضوء في شبكية العين - العصي والمخاريط. المخاريط هي المسؤولة عن إدراك الألوان (ما يسمى بالرؤية النهارية)، وتسمح لنا القضبان برؤية ظلال اللون الرمادي في الإضاءة المنخفضة - على سبيل المثال، في الليل (الرؤية الليلية).

تحتوي العين البشرية على ثلاثة أنواع من المخاريط وعدد مماثل من أنواع الأوبسينات، كل منها حساس بشكل خاص للفوتونات ذات نطاق معين من الأطوال الموجية الضوئية.

المخاريط من النوع S حساسة للجزء ذي الطول الموجي القصير البنفسجي من الطيف المرئي؛ المخاريط من النوع M مسؤولة عن اللون الأخضر والأصفر (الطول الموجي المتوسط)، والمخاريط من النوع L مسؤولة عن اللون الأصفر والأحمر (الطول الموجي الطويل).

كل هذه الموجات، بالإضافة إلى مجموعاتها، تسمح لنا برؤية مجموعة كاملة من ألوان قوس قزح. يقول لاندي: "جميع مصادر الضوء المرئي البشرية، باستثناء بعض المصادر الاصطناعية (مثل المنشور الانكساري أو الليزر)، تبعث مزيجًا من الأطوال الموجية ذات الأطوال الموجية المختلفة".

حقوق الطبع والنشر التوضيحيةثينكستوكتعليق على الصورة ليس الطيف بأكمله مناسبًا لأعيننا..

من بين جميع الفوتونات الموجودة في الطبيعة، فإن مخاريطنا قادرة على اكتشاف فقط تلك التي تتميز بأطوال موجية في نطاق ضيق جدًا (عادةً من 380 إلى 720 نانومتر) - وهذا ما يسمى طيف الإشعاع المرئي. يوجد تحت هذا النطاق أطياف الأشعة تحت الحمراء والراديو - وتتراوح الأطوال الموجية للفوتونات منخفضة الطاقة للأخيرة من ملليمترات إلى عدة كيلومترات.

وعلى الجانب الآخر من نطاق الطول الموجي المرئي يوجد طيف الأشعة فوق البنفسجية، يليه الأشعة السينية، ثم طيف أشعة جاما مع الفوتونات التي تكون أطوال موجتها أقل من جزء من تريليون من المتر.

على الرغم من أن معظمنا يعاني من رؤية محدودة في الطيف المرئي، إلا أن الأشخاص الذين يعانون من عدم القدرة على الرؤية – أي غياب العدسة في العين (نتيجة لجراحة إزالة المياه البيضاء أو، بشكل أقل شيوعًا، بسبب عيب خلقي) – قادرون على رؤية الأطوال الموجية فوق البنفسجية.

في العين السليمة، تحجب العدسة الموجات فوق البنفسجية، لكن في غيابها يكون الشخص قادرًا على إدراك موجات يصل طولها إلى حوالي 300 نانومتر بلون أزرق-أبيض.

تشير دراسة أجريت عام 2014 إلى أنه، إلى حد ما، يمكننا جميعًا رؤية فوتونات الأشعة تحت الحمراء. إذا ضرب فوتونان من هذا القبيل نفس الخلية الشبكية في وقت واحد تقريبًا، فيمكن أن تتراكم طاقتهما، وتحول موجات غير مرئية، على سبيل المثال، 1000 نانومتر إلى طول موجي مرئي قدره 500 نانومتر (معظمنا يرى موجات بهذا الطول بلون أخضر بارد). .

كم عدد الألوان التي نراها؟

هناك ثلاثة أنواع من المخاريط في عين الإنسان السليمة، كل منها قادر على تمييز حوالي 100 درجة مختلفة من الألوان. ولهذا السبب، يقدر معظم الباحثين عدد الألوان التي يمكننا تمييزها بحوالي مليون لون. ومع ذلك، فإن إدراك اللون شخصي للغاية وفردي.

جيمسون يعرف ما يتحدث عنه. إنها تدرس رؤية رباعيات الألوان - الأشخاص الذين يتمتعون بقدرات خارقة حقًا على تمييز الألوان. رباعي الألوان نادر ويحدث في معظم الحالات عند النساء. نتيجة طفرة جينية، لديهم نوع رابع إضافي من المخروط، والذي يسمح لهم، وفقا لتقديرات تقريبية، برؤية ما يصل إلى 100 مليون لون. (الأشخاص المصابون بعمى الألوان، أو ثنائي اللون، لديهم نوعان فقط من المخاريط - لا يمكنهم تمييز ما لا يزيد عن 10000 لون.)

كم عدد الفوتونات التي نحتاجها لرؤية مصدر الضوء؟

بشكل عام، تتطلب المخاريط ضوءًا أكثر بكثير لتعمل على النحو الأمثل من العصي. لهذا السبب، في الإضاءة المنخفضة، تقل قدرتنا على تمييز الألوان، وتبدأ العصي في العمل، مما يوفر رؤية بالأبيض والأسود.

في ظل ظروف معملية مثالية، في مناطق الشبكية حيث تكون العصي غائبة إلى حد كبير، يمكن تنشيط المخاريط بواسطة عدد قليل من الفوتونات فقط. ومع ذلك، فإن الصولجانات تقوم بعمل أفضل في تسجيل حتى الضوء الخافت.

حقوق الطبع والنشر التوضيحية SPLتعليق على الصورة بعد جراحة العيون، يكتسب بعض الأشخاص القدرة على رؤية الأشعة فوق البنفسجية

وكما أظهرت التجارب التي أجريت لأول مرة في الأربعينيات من القرن الماضي، فإن كمية واحدة من الضوء تكفي لأعيننا لرؤيتها. يقول بريان وانديل، أستاذ علم النفس والهندسة الكهربائية في جامعة ستانفورد: "يمكن لأي شخص أن يرى فوتونًا واحدًا. وليس من المنطقي أن تكون شبكية العين أكثر حساسية".

في عام 1941، أجرى باحثون من جامعة كولومبيا تجربة - حيث أخذوا الأشخاص إلى غرفة مظلمة وأعطوا أعينهم وقتًا معينًا للتكيف. تتطلب القضبان عدة دقائق لتحقيق الحساسية الكاملة؛ ولهذا السبب عندما نطفئ الأضواء في الغرفة، نفقد القدرة على رؤية أي شيء لفترة من الوقت.

ثم تم توجيه ضوء وامض باللون الأزرق والأخضر إلى وجوه الأشخاص. مع احتمال أعلى من الصدفة العادية، سجل المشاركون في التجربة وميضًا من الضوء عندما ضرب 54 فوتونًا فقط شبكية العين.

لا يتم اكتشاف جميع الفوتونات التي تصل إلى شبكية العين بواسطة الخلايا الحساسة للضوء. مع أخذ ذلك في الاعتبار، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن خمسة فوتونات فقط تنشط خمسة قضبان مختلفة في شبكية العين تكفي لرؤية الشخص وميضًا.

أصغر وأبعد الأشياء المرئية

قد تفاجئك الحقيقة التالية: إن قدرتنا على رؤية جسم ما لا تعتمد على حجمه المادي أو بعده، بل على ما إذا كان عدد قليل من الفوتونات المنبعثة منه ستضرب شبكية العين على الأقل.

يقول لاندي: "الشيء الوحيد الذي تحتاجه العين لرؤية شيء ما هو كمية معينة من الضوء المنبعث أو المنعكس من الجسم. ويعود الأمر كله إلى عدد الفوتونات التي تصل إلى شبكية العين. بغض النظر عن مدى صغر مصدر الضوء، وحتى لو كان موجودًا لجزء من الثانية، فلا يزال بإمكاننا رؤيته إذا أصدر ما يكفي من الفوتونات".

حقوق الطبع والنشر التوضيحيةثينكستوكتعليق على الصورة تحتاج العين فقط إلى عدد قليل من الفوتونات لرؤية الضوء.

غالبًا ما تحتوي كتب علم النفس المدرسية على عبارة مفادها أنه في ليلة مظلمة صافية، يمكن رؤية شعلة الشمعة من مسافة تصل إلى 48 كم. في الواقع، تتعرض شبكية العين لقصف مستمر بالفوتونات، بحيث يتم ببساطة فقدان كم واحد من الضوء المنبعث من مسافة كبيرة على خلفيتها.

للحصول على فكرة عن المدى الذي يمكننا رؤيته، دعونا ننظر إلى سماء الليل المليئة بالنجوم. حجم النجوم هائل. فالعديد من تلك التي نراها بالعين المجردة يصل قطرها إلى ملايين الكيلومترات.

ومع ذلك، حتى النجوم الأقرب إلينا تقع على مسافة تزيد عن 38 تريليون كيلومتر من الأرض، لذا فإن أحجامها الظاهرية صغيرة جدًا لدرجة أن أعيننا غير قادرة على تمييزها.

من ناحية أخرى، ما زلنا نلاحظ النجوم في شكل مصادر الضوء الساطعة، حيث أن الفوتونات المنبعثة منها تتغلب على المسافات الهائلة التي تفصل بيننا وتهبط على شبكية العين لدينا.

حقوق الطبع والنشر التوضيحيةثينكستوكتعليق على الصورة تقل حدة البصر مع زيادة المسافة إلى الجسم

تقع جميع النجوم المرئية الفردية في سماء الليل في مجرتنا درب التبانة. أبعد جسم عنا يمكن للإنسان رؤيته بالعين المجردة يقع خارج مجرة ​​درب التبانة وهو في حد ذاته عنقود نجمي - هذا هو سديم المرأة المسلسلة، الذي يقع على مسافة 2.5 مليون سنة ضوئية، أو 37 كوينتيليون كيلومتر، منا. الشمس. (يزعم بعض الناس أنه في الليالي المظلمة بشكل خاص، تسمح لهم رؤيتهم الثاقبة برؤية مجرة ​​المثلث، التي تقع على بعد حوالي 3 ملايين سنة ضوئية، لكنهم يتركون هذا الادعاء لضميرهم).

يحتوي سديم المرأة المسلسلة على تريليون نجم. ونظرًا للمسافة الكبيرة، تندمج كل هذه النجوم في بقعة ضوء بالكاد مرئية. علاوة على ذلك، فإن حجم سديم المرأة المسلسلة هائل. وحتى على هذه المسافة الهائلة، فإن حجمه الزاوي يبلغ ستة أضعاف قطر البدر. ومع ذلك، يصل إلينا عدد قليل جدًا من الفوتونات من هذه المجرة، مما يجعلها بالكاد مرئية في سماء الليل.

حد حدة البصر

لماذا لا نستطيع رؤية النجوم الفردية في سديم المرأة المسلسلة؟ والحقيقة هي أن الدقة، أو حدة البصر، لها حدودها. (تشير حدة البصر إلى القدرة على تمييز عناصر مثل نقطة أو خط ككائنات منفصلة لا تمتزج مع الكائنات المجاورة أو الخلفية.)

في الواقع، يمكن وصف حدة البصر بنفس طريقة وصف دقة شاشة الكمبيوتر - بالحد الأدنى لحجم البكسل الذي لا يزال بإمكاننا تمييزه كنقاط فردية.

حقوق الطبع والنشر التوضيحية SPLتعليق على الصورة يمكن رؤية الأجسام الساطعة جدًا على مسافة عدة سنوات ضوئية

تعتمد محدودية حدة البصر على عدة عوامل، مثل المسافة بين المخاريط الفردية وقضبان الشبكية. تلعب الخصائص البصرية لمقلة العين نفسها دورًا لا يقل أهمية، حيث لا يصل كل فوتون إلى الخلية الحساسة للضوء.

من الناحية النظرية، تظهر الأبحاث أن حدة البصر لدينا تقتصر على القدرة على التمييز حوالي 120 بكسل لكل درجة زاوية (وحدة قياس زاوية).

يمكن أن يكون التوضيح العملي لحدود حدة البصر البشرية عبارة عن جسم يقع على مسافة ذراع، بحجم ظفر، مع 60 خطًا أفقيًا و60 خطًا رأسيًا من الألوان البيضاء والسوداء البديلة المطبقة عليه، مما يشكل ما يشبه رقعة الشطرنج. يقول لاندي: "على ما يبدو، هذا هو أصغر نمط لا تزال العين البشرية قادرة على تمييزه".

وتعتمد الجداول التي يستخدمها أطباء العيون لاختبار حدة البصر على هذا المبدأ. الجدول الأكثر شهرة في روسيا، Sivtsev، يتكون من صفوف من الحروف الكبيرة السوداء على خلفية بيضاء، وحجم الخط يصبح أصغر مع كل صف.

يتم تحديد حدة البصر لدى الشخص من خلال حجم الخط الذي يتوقف عنده عن رؤية الخطوط العريضة للحروف بوضوح ويبدأ في الخلط بينها.

حقوق الطبع والنشر التوضيحيةثينكستوكتعليق على الصورة تستخدم مخططات حدة البصر حروفًا سوداء على خلفية بيضاء

إن حد حدة البصر هو الذي يفسر حقيقة أننا لا نستطيع أن نرى بالعين المجردة خلية بيولوجية لا يتجاوز حجمها بضعة ميكرومترات.

لكن لا داعي للحزن على هذا. إن القدرة على تمييز مليون لون والتقاط فوتونات واحدة ورؤية المجرات على بعد عدة كوينتيليون كيلومتر هي نتيجة جيدة للغاية، مع الأخذ في الاعتبار أن رؤيتنا يتم توفيرها من خلال زوج من الكرات الشبيهة بالهلام في محجر العين، متصلة بكتلة مسامية يبلغ وزنها 1.5 كجم. في الجمجمة.

17 أغسطس 2015، 09:25 صباحًا

نحن ندعوك للتعرف على الخصائص المذهلة لرؤيتنا - بدءًا من القدرة على رؤية المجرات البعيدة وحتى القدرة على التقاط موجات الضوء التي تبدو غير مرئية.

انظر حولك في الغرفة التي تتواجد فيها - ماذا ترى؟ الجدران والنوافذ والأشياء الملونة - كل هذا يبدو مألوفًا جدًا ويعتبر أمرًا مفروغًا منه. من السهل أن ننسى أننا نرى العالم من حولنا فقط بفضل الفوتونات - وهي جزيئات الضوء المنعكسة من الأشياء والتي تضرب شبكية العين.

هناك ما يقرب من 126 مليون خلية حساسة للضوء في شبكية أعيننا. ويقوم الدماغ بفك تشفير المعلومات الواردة من هذه الخلايا حول اتجاه وطاقة الفوتونات الساقطة عليها ويحولها إلى مجموعة متنوعة من الأشكال والألوان وشدة إضاءة الأجسام المحيطة.

الرؤية البشرية لها حدودها. وبالتالي، فإننا لا نستطيع رؤية موجات الراديو المنبعثة من الأجهزة الإلكترونية، ولا رؤية أصغر البكتيريا بالعين المجردة.

بفضل التقدم في الفيزياء والبيولوجيا، أصبح من الممكن تحديد حدود الرؤية الطبيعية. يقول مايكل لاندي، أستاذ علم النفس والبيولوجيا العصبية في جامعة نيويورك: "كل شيء نراه له "عتبة" معينة نتوقف عندها عن التعرف عليه".

دعونا أولاً نفكر في هذه العتبة من حيث قدرتنا على تمييز الألوان - ربما تكون القدرة الأولى التي تتبادر إلى الذهن فيما يتعلق بالرؤية.

إن قدرتنا على التمييز، على سبيل المثال، بين اللون البنفسجي والأرجواني ترتبط بالطول الموجي للفوتونات التي تصل إلى شبكية العين. هناك نوعان من الخلايا الحساسة للضوء في شبكية العين - العصي والمخاريط. المخاريط هي المسؤولة عن إدراك الألوان (ما يسمى بالرؤية النهارية)، وتسمح لنا القضبان برؤية ظلال اللون الرمادي في الإضاءة المنخفضة - على سبيل المثال، في الليل (الرؤية الليلية).

تحتوي العين البشرية على ثلاثة أنواع من المخاريط وعدد مماثل من أنواع الأوبسينات، كل منها حساس بشكل خاص للفوتونات ذات نطاق معين من الأطوال الموجية الضوئية.

المخاريط من النوع S حساسة للجزء ذي الطول الموجي القصير البنفسجي من الطيف المرئي؛ المخاريط من النوع M مسؤولة عن اللون الأخضر والأصفر (الطول الموجي المتوسط)، والمخاريط من النوع L مسؤولة عن اللون الأصفر والأحمر (الطول الموجي الطويل).

كل هذه الموجات، بالإضافة إلى مجموعاتها، تسمح لنا برؤية مجموعة كاملة من ألوان قوس قزح. يقول لاندي: "جميع مصادر الضوء المرئي البشرية، باستثناء بعض المصادر الاصطناعية (مثل المنشور الانكساري أو الليزر)، تبعث مزيجًا من الأطوال الموجية ذات الأطوال الموجية المختلفة".

من بين جميع الفوتونات الموجودة في الطبيعة، فإن مخاريطنا قادرة على اكتشاف فقط تلك التي تتميز بأطوال موجية في نطاق ضيق جدًا (عادةً من 380 إلى 720 نانومتر) - وهذا ما يسمى طيف الإشعاع المرئي. يوجد تحت هذا النطاق أطياف الأشعة تحت الحمراء والراديو - وتتراوح الأطوال الموجية للفوتونات منخفضة الطاقة للأخيرة من ملليمترات إلى عدة كيلومترات.

وعلى الجانب الآخر من نطاق الطول الموجي المرئي يوجد طيف الأشعة فوق البنفسجية، يليه الأشعة السينية، ثم طيف أشعة جاما مع الفوتونات التي تكون أطوال موجتها أقل من جزء من تريليون من المتر.

على الرغم من أن معظمنا يعاني من رؤية محدودة في الطيف المرئي، إلا أن الأشخاص الذين يعانون من عدم القدرة على الرؤية – أي غياب العدسة في العين (نتيجة لجراحة إزالة المياه البيضاء أو، بشكل أقل شيوعًا، بسبب عيب خلقي) – قادرون على رؤية الأطوال الموجية فوق البنفسجية.

في العين السليمة، تحجب العدسة الموجات فوق البنفسجية، لكن في غيابها يكون الشخص قادرًا على إدراك موجات يصل طولها إلى حوالي 300 نانومتر بلون أزرق-أبيض.

تشير دراسة أجريت عام 2014 إلى أنه، إلى حد ما، يمكننا جميعًا رؤية فوتونات الأشعة تحت الحمراء. إذا ضرب فوتونان من هذا القبيل نفس الخلية الشبكية في وقت واحد تقريبًا، فيمكن أن تتراكم طاقتهما، وتحول موجات غير مرئية، على سبيل المثال، 1000 نانومتر إلى طول موجي مرئي قدره 500 نانومتر (معظمنا يرى موجات بهذا الطول بلون أخضر بارد). .

كم عدد الألوان التي نراها؟

هناك ثلاثة أنواع من المخاريط في عين الإنسان السليمة، كل منها قادر على تمييز حوالي 100 درجة مختلفة من الألوان. ولهذا السبب، يقدر معظم الباحثين عدد الألوان التي يمكننا تمييزها بحوالي مليون لون. ومع ذلك، فإن إدراك اللون شخصي للغاية وفردي.

جيمسون يعرف ما يتحدث عنه. إنها تدرس رؤية رباعيات الألوان - الأشخاص الذين يتمتعون بقدرات خارقة حقًا على تمييز الألوان. رباعي الألوان نادر ويحدث في معظم الحالات عند النساء. نتيجة طفرة جينية، لديهم نوع رابع إضافي من المخروط، والذي يسمح لهم، وفقا لتقديرات تقريبية، برؤية ما يصل إلى 100 مليون لون. (الأشخاص المصابون بعمى الألوان، أو ثنائي اللون، لديهم نوعان فقط من المخاريط - لا يمكنهم تمييز ما لا يزيد عن 10000 لون.)

كم عدد الفوتونات التي نحتاجها لرؤية مصدر الضوء؟

بشكل عام، تتطلب المخاريط ضوءًا أكثر بكثير لتعمل على النحو الأمثل من العصي. لهذا السبب، في الإضاءة المنخفضة، تقل قدرتنا على تمييز الألوان، وتبدأ العصي في العمل، مما يوفر رؤية بالأبيض والأسود.

في ظل ظروف معملية مثالية، في مناطق الشبكية حيث تكون العصي غائبة إلى حد كبير، يمكن تنشيط المخاريط بواسطة عدد قليل من الفوتونات فقط. ومع ذلك، فإن الصولجانات تقوم بعمل أفضل في تسجيل حتى الضوء الخافت.

وكما أظهرت التجارب التي أجريت لأول مرة في الأربعينيات من القرن الماضي، فإن كمية واحدة من الضوء تكفي لأعيننا لرؤيتها. يقول بريان وانديل، أستاذ علم النفس والهندسة الكهربائية في جامعة ستانفورد: "يمكن لأي شخص أن يرى فوتونًا واحدًا. وليس من المنطقي أن تكون شبكية العين أكثر حساسية".

في عام 1941، أجرى باحثون من جامعة كولومبيا تجربة - حيث أخذوا الأشخاص إلى غرفة مظلمة وأعطوا أعينهم وقتًا معينًا للتكيف. تتطلب القضبان عدة دقائق لتحقيق الحساسية الكاملة؛ ولهذا السبب عندما نطفئ الأضواء في الغرفة، نفقد القدرة على رؤية أي شيء لفترة من الوقت.

ثم تم توجيه ضوء وامض باللون الأزرق والأخضر إلى وجوه الأشخاص. مع احتمال أعلى من الصدفة العادية، سجل المشاركون في التجربة وميضًا من الضوء عندما ضرب 54 فوتونًا فقط شبكية العين.

لا يتم اكتشاف جميع الفوتونات التي تصل إلى شبكية العين بواسطة الخلايا الحساسة للضوء. مع أخذ ذلك في الاعتبار، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن خمسة فوتونات فقط تنشط خمسة قضبان مختلفة في شبكية العين تكفي لرؤية الشخص وميضًا.

أصغر وأبعد الأشياء المرئية

قد تفاجئك الحقيقة التالية: إن قدرتنا على رؤية جسم ما لا تعتمد على حجمه المادي أو بعده، بل على ما إذا كان عدد قليل من الفوتونات المنبعثة منه ستضرب شبكية العين على الأقل.

يقول لاندي: "الشيء الوحيد الذي تحتاجه العين لرؤية شيء ما هو كمية معينة من الضوء المنبعث أو المنعكس من الجسم. ويعود الأمر كله إلى عدد الفوتونات التي تصل إلى شبكية العين. بغض النظر عن مدى صغر مصدر الضوء، وحتى لو كان موجودًا لجزء من الثانية، فلا يزال بإمكاننا رؤيته إذا أصدر ما يكفي من الفوتونات".

غالبًا ما تحتوي كتب علم النفس المدرسية على عبارة مفادها أنه في ليلة مظلمة صافية، يمكن رؤية شعلة الشمعة من مسافة تصل إلى 48 كم. في الواقع، تتعرض شبكية العين لقصف مستمر بالفوتونات، بحيث يتم ببساطة فقدان كم واحد من الضوء المنبعث من مسافة كبيرة على خلفيتها.

للحصول على فكرة عن المدى الذي يمكننا رؤيته، دعونا ننظر إلى سماء الليل المليئة بالنجوم. حجم النجوم هائل. فالعديد من تلك التي نراها بالعين المجردة يصل قطرها إلى ملايين الكيلومترات.

ومع ذلك، حتى النجوم الأقرب إلينا تقع على مسافة تزيد عن 38 تريليون كيلومتر من الأرض، لذا فإن أحجامها الظاهرية صغيرة جدًا لدرجة أن أعيننا غير قادرة على تمييزها.

من ناحية أخرى، ما زلنا نلاحظ النجوم في شكل مصادر الضوء الساطعة، حيث أن الفوتونات المنبعثة منها تتغلب على المسافات الهائلة التي تفصل بيننا وتهبط على شبكية العين لدينا.

تقع جميع النجوم المرئية الفردية في سماء الليل في مجرتنا درب التبانة. أبعد جسم عنا يمكن للإنسان رؤيته بالعين المجردة يقع خارج مجرة ​​درب التبانة وهو في حد ذاته عنقود نجمي - هذا هو سديم المرأة المسلسلة، الذي يقع على مسافة 2.5 مليون سنة ضوئية، أو 37 كوينتيليون كيلومتر، منا. الشمس. (يزعم بعض الناس أنه في الليالي المظلمة بشكل خاص، تسمح لهم رؤيتهم الثاقبة برؤية مجرة ​​المثلث، التي تقع على بعد حوالي 3 ملايين سنة ضوئية، لكنهم يتركون هذا الادعاء لضميرهم).

يحتوي سديم المرأة المسلسلة على تريليون نجم. ونظرًا للمسافة الكبيرة، تندمج كل هذه النجوم في بقعة ضوء بالكاد مرئية. علاوة على ذلك، فإن حجم سديم المرأة المسلسلة هائل. وحتى على هذه المسافة الهائلة، فإن حجمه الزاوي يبلغ ستة أضعاف قطر البدر. ومع ذلك، يصل إلينا عدد قليل جدًا من الفوتونات من هذه المجرة، مما يجعلها بالكاد مرئية في سماء الليل.

حد حدة البصر

لماذا لا نستطيع رؤية النجوم الفردية في سديم المرأة المسلسلة؟ والحقيقة هي أن الدقة، أو حدة البصر، لها حدودها. (تشير حدة البصر إلى القدرة على تمييز عناصر مثل نقطة أو خط ككائنات منفصلة لا تمتزج مع الكائنات المجاورة أو الخلفية.)

في الواقع، يمكن وصف حدة البصر بنفس طريقة وصف دقة شاشة الكمبيوتر - بالحد الأدنى لحجم البكسل الذي لا يزال بإمكاننا تمييزه كنقاط فردية.

تعتمد محدودية حدة البصر على عدة عوامل، مثل المسافة بين المخاريط الفردية وقضبان الشبكية. تلعب الخصائص البصرية لمقلة العين نفسها دورًا لا يقل أهمية، حيث لا يصل كل فوتون إلى الخلية الحساسة للضوء.

من الناحية النظرية، تظهر الأبحاث أن حدة البصر لدينا تقتصر على القدرة على التمييز حوالي 120 بكسل لكل درجة زاوية (وحدة قياس زاوية).

يمكن أن يكون التوضيح العملي لحدود حدة البصر البشرية عبارة عن جسم يقع على مسافة ذراع، بحجم ظفر، مع 60 خطًا أفقيًا و60 خطًا رأسيًا من الألوان البيضاء والسوداء البديلة المطبقة عليه، مما يشكل ما يشبه رقعة الشطرنج. يقول لاندي: "على ما يبدو، هذا هو أصغر نمط لا تزال العين البشرية قادرة على تمييزه".

وتعتمد الجداول التي يستخدمها أطباء العيون لاختبار حدة البصر على هذا المبدأ. الجدول الأكثر شهرة في روسيا، Sivtsev، يتكون من صفوف من الحروف الكبيرة السوداء على خلفية بيضاء، وحجم الخط يصبح أصغر مع كل صف.

يتم تحديد حدة البصر لدى الشخص من خلال حجم الخط الذي يتوقف عنده عن رؤية الخطوط العريضة للحروف بوضوح ويبدأ في الخلط بينها.

إن حد حدة البصر هو الذي يفسر حقيقة أننا لا نستطيع أن نرى بالعين المجردة خلية بيولوجية لا يتجاوز حجمها بضعة ميكرومترات.

لكن لا داعي للحزن على هذا. إن القدرة على تمييز مليون لون والتقاط فوتونات واحدة ورؤية المجرات على بعد عدة كوينتيليون كيلومتر هي نتيجة جيدة للغاية، مع الأخذ في الاعتبار أن رؤيتنا يتم توفيرها من خلال زوج من الكرات الشبيهة بالهلام في محجر العين، متصلة بكتلة مسامية يبلغ وزنها 1.5 كجم. في الجمجمة.

لدى الشخص العادي حوالي 150 لونًا أساسيًا، والمحترف - ما يصل إلى 10-15 ألفًا، في ظل ظروف معينة، يمكن للعين البشرية في الواقع التمييز بين عدة ملايين من تكافؤ الألوان، لذلك يتم تجميع الجداول لرواد الفضاء الأمريكيين. قد تختلف الأرقام بناءً على التدريب والحالة الفردية وظروف الإضاءة وعوامل أخرى.
وبحسب المصدر -"علم الأحياء في أسئلة وأجوبة"- تحتوي المساحة اللونية للإنسان العادي على ما يقارب 7 ملايين تكافؤ مختلف، بما في ذلك فئة صغيرة من اللونية وفئة كبيرة جدًا من اللونية. تتميز التكافؤات اللونية للون السطحي لجسم ما بثلاث صفات ظاهرية: النغمة والتشبع والخفة. في حالة المحفزات اللونية المضيئة، يتم استبدال "الخفة" بـ "السطوع". من الناحية المثالية، درجات الألوان هي ألوان "نقية". يمكن مزج النغمة مع التكافؤ اللوني لإنتاج ظلال مختلفة من الألوان. تشبع اللون هو مقياس للمحتوى النسبي للمكونات اللونية واللونية فيه، ويتم تحديد الخفة من خلال موضع المكون اللوني على المقياس الرمادي.

أظهرت الدراسات أنه في الجزء المرئي من الطيف، فإن العين البشرية قادرة على التمييز، في ظل ظروف مواتية، حوالي 100 ظل من ألوان الخلفية. عبر الطيف بأكمله، المكمل بألوان أرجوانية نقية، في ظروف السطوع الكافية لتمييز الألوان، يصل عدد الظلال المميزة حسب درجة اللون إلى 150.

لقد ثبت تجريبيًا أن العين لا ترى سبعة ألوان أساسية فحسب، بل ترى أيضًا مجموعة كبيرة ومتنوعة من ظلال الألوان والألوان المتوسطة التي يتم الحصول عليها من مزج الضوء بأطوال موجية مختلفة. في المجموع هناك ما يصل إلى 15000 درجة لون وظلال.

يمكن للمراقب الذي يتمتع برؤية ألوان عادية أن يميز عددًا كبيرًا من الألوان عند مقارنة الأشياء ذات الألوان المختلفة أو مصادر الضوء المختلفة. ويميز المراقب المتدرب حوالي 150 لونًا حسب درجة اللون، وحوالي 25 لونًا بالتشبع، وبالخفة من 64 في الإضاءة العالية إلى 20 في الإضاءة المنخفضة.

على ما يبدو، يرجع التناقض في البيانات المرجعية إلى حقيقة أن إدراك اللون قد يتغير جزئيًا اعتمادًا على الحالة النفسية الفسيولوجية للمراقب، ودرجة تدريبه، وظروف الإضاءة، وما إلى ذلك.

معلومة

الإشعاع المرئي- الموجات الكهرومغناطيسية التي تدركها العين البشرية، والتي تشغل منطقة من الطيف يتراوح طولها الموجي ما بين 380 إلى 740 نانومتر تقريبًا. تحتل هذه الموجات نطاق التردد من 400 إلى 790 تيراهيرتز. ويسمى أيضًا الإشعاع الكهرومغناطيسي بهذه الأطوال الموجية ضوء مرئي، أو ببساطة ضوء. أول تفسيرات لطيف الإشعاع المرئي قدمها إسحاق نيوتن في كتابه “البصريات” ويوهان غوته في كتابه “نظرية الألوان”، ولكن حتى قبلهما، لاحظ روجر بيكون الطيف البصري في كوب من الماء.

عين– عضو حسي للإنسان والحيوان لديه القدرة على إدراك الإشعاع الكهرومغناطيسي في نطاق الطول الموجي للضوء ويقوم بوظيفة الرؤية. يتلقى الإنسان حوالي 90% من المعلومات من العالم المحيط به عبر العين. حتى أبسط الحيوانات اللافقارية لديها القدرة على التوجه الضوئي بسبب رؤيتها، وإن كانت غير كاملة للغاية.