Физика в быту

Дело в том, что вещества поглощают падающий на них свет избирательно: какие-то длины волн поглощаются, другие – отражаются, а чаще рассеиваются в разные стороны и попадают нам в глаза. Благодаря этому рассеянному свету мы и видим предметы, которые сами по себе не излучают видимый свет. Пусть, к примеру, предмет поглощает все длины волн, за исключением красных, которые он рассеивает. Тогда мы будем видеть его красным, но при условии, что красный свет присутствует в спектре внешнего освещения. Если же красная компонента в освещении отсутствует, предмету будет нечего отражать и рассеивать, и мы увидим его чёрным.

Но это очень простой пример. Не исключено, что тот предмет, который мы воспринимаем как красный, поглощает только зелёный, так что при освещении его полноценным белым светом в рассеянном свете присутствуют все цвета, кроме зелёного. А красная окраска объясняется тем, что это дополнительный цвет к зелёному, поэтому вычитая из полного спектра зелёный, получаем красный. Вообще, только по цвету предмета, без спектральных приборов, нельзя понять, что же именно он поглощает и что «отдаёт обратно».

Мы так привыкли воспринимать цвета предметов при солнечном освещении, что отождествляем их с этими цветами. Говоря, что листья зелёные, мы подразумеваем освещение белым светом. Содержащийся в листьях хлорофилл поглощает красную и синюю части солнечного света и отражает зелёную. Но представьте себе, что зелёного света не будет в составе освещения, тогда цвет листьев изменится. Осветите их в темноте красным фонариком – и листья станут чёрными. Для правильной (то есть привычной нам) цветопередачи спектр источника света должен быть максимально похож на солнечный. Мы вспомним этот факт, когда дойдём до обсуждения искусственных источников света.

Адаптация глаза к свету, темноте и цвету

Глаз может приспосабливаться к изменениям освещённости в столь же широких пределах, что и слух к изменениям громкости: наименьшая и наибольшая воспринимаемые интенсивности света отличаются в тысячу миллиардов (10¹²) раз! Что же позволяет этого добиваться?

Самое быстрое реагирование – это сужение или расширение зрачка. Он может изменяться в диаметре от 2 до 8 мм, при этом его площадь изменяется в 16 раз и во столько же раз – пропускаемый им световой поток.

Важная информация! Зрачок реагирует прежде всего на жёлто-зелёную часть спектра. Если «ударить» по глазам синим светом, зрачок почти не среагирует.

Но это не всё. Оказывается, внутри глаза присутствуют собственные «чёрные очки»: дно глаза выстлано чёрным пигментом, роль которого состоит в предохранении зрительных рецепторов от чересчур интенсивного света. При отсутствии света зёрна черного пигмента находятся на задней поверхности сетчатки, то есть позади светочувствительных клеток («очки сняты»). При освещении зёрна перемещаются навстречу падающему свету и проникают в слои сетчатки, поглощая значительную часть световой энергии и заслоняя тем самым палочки и колбочки от избыточного светового раздражения. Этот процесс занимает некоторое время, поэтому внезапно включающийся яркий свет ослепляет.

Для перехода от малых яркостей к большим требуется световая адаптация. При малом освещении работали палочки. Неожиданный яркий свет «ослепляет» палочки, их пигмент разрушается, и даже колбочки, не защищенные ещё зёрнами чёрного пигмента, раздражены слишком сильно. Для начала почти мгновенно сужается значок, но этого недостаточно. Только постепенно, по мере перемещения зёрен чёрного пигмента, прекращается неприятное чувство ослепления. Световая адаптация продолжается 8–10 мин.

Если же глаз первоначально имел дело с ярким светом, то после выключения света начинается темновая адаптация. На свету работали колбочки, палочки же были ослеплены, их пигмент выцвел, чёрный пигмент проник в сетчатку, заслоняя колбочки от света. При резком уменьшении освещения вначале в течение пяти минут раскроется шире отверстие зрачка, затем из сетчатки начнёт уходить чёрный пигмент, зрительный пигмент в палочках будет восстанавливаться, и когда его наберётся достаточно, они начнут функционировать. Сначала чувствительность глаза возрастает очень быстро, затем её рост замедляется. Требуется не менее часа пребывания в темноте, чтобы чувствительность глаза достигла своего максимального значения.

Глаз способен также к цветовой адаптации. Если, например, вы долго находились в комнате с насыщенным красным светом, то, выйдя из неё в помещение с нормальным освещением, вы будете воспринимать окружающие предметы как зеленоватые, что особенно заметно на белых участках. Это связано с тем, что при долгом раздражении красночувствительных колбочек в них распадается светочувствительный пигмент. Потом он восстановится, но не мгновенно. Это физиологическая цветовая адаптация.