Свет И Цвет

Глаз

Видение под водой

Не пытались ли вы когда-нибудь открывать глаза под водой? Чуть-чуть храбрости,— и это совсем нетрудно. Но каждый предмет, на который мы теперь смотрим, становится неясным, туманным даже в бассейне с очень чистой водой. На воздухе именно внешняя, роговая оболочка глаза собирает световые лучи, создает изображения на сетчатке, а хрусталик лишь немного в том помогает. Однако под водой действие роговицы сводится к нулю вследствие того, что показатели преломления воды и жидкости, находящейся внутри нашего глаза, почти одинаковы, и лучи, не преломляясь, прямо проходят сквозь роговицу. На основании такого опыта мы легко можем судить о том, как плохо мы видели бы, если бы изображение создавалось одним хрусталиком Подводой мы так безнадежно дальнозорки, что правильная фокусировка глаза практически невозможна, и световая точка, на каком бы расстоянии она ни находилась, остается одинаково расплывчатой Чтобы различить предмет, существует единственная возможность: приблизить его к глазу настолько, чтобы рассматривать под большим углом, тогда неустранимая туманность очертаний уже не является серьезной помехой

В чистой воде мелкая монета оказывается различимой на расстоянии, равном длине руки (60 см), а кусок стальной проволоки вообще нельзя увидеть ни на каком расстоянии. Напротив, каждого пловца можно обнаружить метров за девять, такой крупный объект будет замечен обязательно. Грубо говоря, предмет длиной v обнаруживается на расстоянии, по крайней мере равном 30 v, приблизительную форму его можно установить на расстоянии 5 о, а говорить о том, что мы его видим как следует, можно только тогда, когда предмет находится на расстоянии, равном его собственным размерам

(далее...)

Как сделать видимой внутренность глаза

Опытный наблюдатель может увидеть желтое пятно своего глаза (центральное, самое чувствительное место сетчатки), окруженное более темным кольцом, в котором нет кровеносных сосудов. Вечером, после того, как вы находитесь уже некоторое время на воздухе, взгляните на безоблачное небо, когда появляются первые звезды. Закройте глаза на несколько секунд, а затем снова откройте их, по-прежнему глядя на небо. Мрак исчезнет сначала по краям поля зрения и быстро сгустится к центру, где внезапно станет видимым желтее пятно с темной каемкой; иногда оно даже на мгновение осветится.

Когда мы прогуливаемся вдоль высокой изгороди, сквозь которую пробиваются яркие солнечные лучи, то Солнце не раз сверкнет нам в глаза. Если смотреть прямо перед собой и не поворачивать глаз к Солнцу, можно с удивлением обнаружить, что каждому проблеску сопутствуют яркие неясные фигуры на темном фоне — неправильной формы пятна, сетка, боковые линии. Благодаря необычному освещению мы видим таким путем кровеносные сосуды сетчатки.

(далее...)

Слепое пятно

Другое замечательное место нашей сетчатки — «слепое пятно», где зрительный нерв входит в глаз. Здесь нет клеток, чувствительных к свету. Это пятно располагается приблизительно в 15° от желтого пятна, ближе к носу. Таким образом, если мы фиксируем взгляд на какой-либо метке перед нами, другая отметка, отстоящая от первой на 15°, становится невидимой (для правого глаза эта отметка располагается справа, для левого — слева). Это явление можно хорошо наблюдать на звездах. Выберите момент, когда Вега и ? Лебедя находятся приблизительно на одной высоте; закройте левый глаз и внимательно смотрите на ? Лебедя: яркая звезда Вега исчезает! Может быть, придется несколько наклонить голову; если наклонять голову сильнее, звезда появляется вновь. Это явление можно также наблюдать осенью на звездах Большой Медведицы: если фиксировать правый глаз на весьма слабой звезде ?, яркая звезда исчезает.

В весенние вечера созвездие находится в перевернутом положении и можно провести опыт с левым глазом. Нетрудно найти и другие примеры.

(далее...)

Ночная близорукость

Если вы часто совершаете прогулки в сумерки, то вы могли заметить, что с наступлением темноты становитесь тем более близорукими, и очертания пейзажа перестают быть резкими. Легко измерить изменения аккомодации ваших глаз. Предположим, что в течение дня ваши глаза в спокойном состоянии и не приспосабливаясь специально (возможно, при помощи очков), создают резкие изображения далеких предметов. Если при этом в сумерки вы не можете увидеть в фокусе предмет, расположенный далее 1 м, это означает, что вы стали близоруки и ваша близорукость измеряется 1 диоптрией. Если границей служат 2 м, это соответствует ½ диоптрии. В общем ночная близорукость составляет около 0,6 диоптрии, но часто достигает и двух диоптрий. Это явление усиленно изучалось в последнее время.

Было предложено два объяснения:

(далее...)

Несовершенные изображения, создаваемые глазом

Звезды кажутся нам небольшими фигурами неправильной формы, часто как бы точками, из которых расходятся лучи. Обычное изображение звезды с пятью ее лучами не соответствует действительности. Для опыта выберем самую яркую звезду, например Сириус, или, еще лучше, планету — Венеру или Юпитер, поскольку видимый диск их настолько мал, что практически неотличим от точки, а блеском они превосходят самые яркие звезды.

Наклоним голову сначала направо, потом налево; соответственно наклонится и изображение звезды. Для каждого человека и даже для каждого глаза это изображение различно, но если закрыть один глаз рукой и смотреть другим на разные звезды, изображение всегда будет иметь ту же форму. Отсюда следует, что неправильными выглядят не сами звезды, но что наши глаза ошибаются и не воспроизводят точку как точку.

(далее...)

Пучки лучей, которые кажутся исходящими от ярких источников света

Временами кажется, будто дальние лампы бросают в глаза длинные прямые лучи, в особенности, если глядеть на них прищурившись. Вдоль краев века слезная жидкость образует небольшой мениск, в котором преломляются световые лучи. Лучи преломляются у верхнего века так, что кажутся идущими снизу, и источник света получает обращенный книзу «хвост». Подобным же образом у нижнего века возникает световой «хвост», направленный вверх. Появление этих «хвостов» можно хорошо проследить, если, закрыв один глаз, медленно прикрывать другой, или поднимать и опускать голову, держа полузакрытыми оба глаза. Лучи появляются в тот самый момент, когда веко начинает закрывать зрачок, что легко заметить близорукому человеку, так как источник света, который представляется ему расплывчатым кругом, в этот момент частично затмевается.

Лучи не вполне параллельны, даже если смотреть только одним глазом. Взгляните в упор на источник света, а затем поверните голову чуть вправо и скосите глаза так, чтобы снова увидеть этот источник. Теперь лучи направлены наклонно. Причина, по-видимому, состоит в том, что края век, там, где они пересекают зрачок, уже не горизонтальны, и каждый пучок лучей располагается под прямым углом к краю века. Видимые направления лучей согласуются с этим объяснением. Теперь можно понять, почему лучи не параллельны, если смотреть прямо перед собой: кривизна век сказывается даже при малой ширине зрачка. Закройте пальцем правый край зрачка, и расположенные слева лучи исчезнут в пучке точно так, как это и должно быть.

(далее...)

Явления, вызываемые очками

Если смотреть под углом сквозь обычные очки, линии оказываются искаженными. Искажение принимает форму «бочонка», если стекла вогнуты, и «подушки», если они выпуклы. Эта деформация особенно мешает, если нужно определить, является ли видимая линия строго прямой или вертикальной. На внешних границах поля возникает столь ярко выраженный астигматизм, что все мелкие детали скрадываются. Ошибки изображений заметнее для очков с более вогнутыми или более выпуклыми стеклами. Для менисковых стекол эти искажения меньше.

Если вечером поглядеть сквозь очки на зажженную лампу, можно увидеть «плавающий» поблизости от нее светлый круг. Он не очень четок, и если присматриваться подольше, аккомодация глаза автоматически изменится, и этот круг вырастет или уменьшится. Если снять очки и держать их на некотором расстоянии от глаз, круг превратится в светлую точку, которая, по-видимому, является уменьшенным во много раз изображением самой лампы. Если смотреть на группу из трех ламп, изображение окажется как бы подчеркнутым. Это объясняется следующим образом: светлый круг возникает в результате двойного отражения от поверхностей стекол или роговицы глаза. На самом деле, должны быть видны три круга, однако их можно различить лишь тогда, когда они не слишком расплывчаты. Практически при помощи каждой пары очков можно наблюдать только один случай двойного отражения.

(далее...)

Острота зрения

Нормальный глаз без всяких затруднений различает в созвездии Большой Медведицы звезды Мицар и Алькор, расположенные приблизительно на расстоянии 12' одна от другой.

Насколько же острее может быть зрение? Человек с острым зрением может различить точки, находящиеся в два раза ближе, как, например, в двойной звезде а Козерога (ее компоненты 3,8 и 4,5 зв. величины расположены на расстоянии 6' друг от друга). Лишь немногие способны разрешить расстояние в 4' и 3': а Весов — расстояние между компонентами 2,8 и 5,3 зв. величины равно 4'.

(далее...)

Чувствительность прямого и бокового зрения

Каковы самые слабые из видимых вами звезд? Большинство людей видит звезды до 6-й величины, некоторые — до 7-й. Все эти наблюдения следует проводить вдали от городских огней при ясном небе.

Постараемся теперь определить, какие звезды остаются видимыми, если пристально смотреть прямо на них. Нужна некоторая сила воли, чтобы не отводить взгляда и точно удерживать его на звезде. К вашему удивлению, любая слабая звезда исчезает, как только вы начинаете пристально в нее всматриваться; но достаточно чуть отвести взгляд, как она появляется вновь. Для меня, например, исчезают даже звезды 4-й величины, в то время как звезды 3-й величины остаются видимыми. Следовательно, пороговые значения для желтого пятна и для окружающей сетчатки различаются на целые три величины, что соответствует шестнадцатикратной разнице в силе света. Это различие в чувствительности приписывается тому, что центральная часть желтого пятна почти целиком состоит из микроскопических клеток, имеющих форму маленьких колбочек, а окружающая сетчатка — из маленьких палочек, значительно более чувствительных. Даже опытные наблюдатели будут поражены этим эффектом: настолько привыкли мы непроизвольно отводить взгляд от звезды, чтобы лучше ее видеть.

(далее...)

Опыт Фехиера

В день со светлыми легкими облаками выберем облако, едва заметное на фоне неба. Если держать перед глазами закопченное стекло или однородно засвеченную фотопленку, это же самое облако будет по-прежнему едва различимо.

Это привело Фехнера к заключению, что глаз способен различать две яркости, если их отношение (не разность между ними!) достигает определенной и постоянной величины (одна больше другой приблизительно на 5%).

(далее...)

Пейзаж при лунном свете

Если бы закон Фехнера действовал с абсолютной строгостью и глаз мог ощущать только отношения интенсивности, наше представление о пейзаже не менялось бы в зависимости от того, видим ли мы его при Дуне или при солнечном свете. При Дуне сила света в тысячи раз меньше, но предметы освещены таким же образом, а источник света практически имеет ту же форму и находится в том же положении.

Из этого ясно, что закон Фехнера теряет силу, когда яркости очень малы. Наблюдая пейзаж при Луне, обратите особое внимание на различия между дневной и ночной освещенностью. Наиболее характерно, что все участки, не освещенные полностью Луной, почти одинаково темны, в то время как днем яркость этих участков заметно различается. Этим объясняется, почему отпечаток с недодержанного снимка освещенного Солнцем пейзажа напоминает пейзаж при лунном свете. Точно так же художники, рисуя ночной пейзаж, изображают почти все одинаково темным, и благодаря ослаблению контрастов у нас подсознательно создается впечатление, что на самом деле освещение должно быть очень слабым.

(далее...)

Пороговое значение отношений яркости

Окна отражают солнечный свет и отбрасывают светлые пятна на мостовую. Если Солнце освещает и мостовую, эти пятна увидеть трудно, так как поверхность мостовой не является ровной. Но светлое пятно сразу становится заметным, как только окно хотя бы немного передвинется, или когда ваша собственная тень скользнет над этим пятном. (Не примечательна ли эта психологическая особенность? Наш глаз, несомненно, обладает способностью обнаруживать слабые световые явления, если они движутся). Лист стекла отражает 4% каждой из своих поверхностей, т. е. всего 8%, и немного больше — для наклонно падающих лучей. Поэтому в обычных условиях и без применения специальных средств возрастание яркости на 10%, очевидно, явится пороговым значением для нашего глаза.

При виде небольшой лужи перед залитой Солнцем стеной мы рассчитываем найти на стене пятно отраженного света. Однако, хотя полосы света и перебегают по стене, когда ветер рябит воду, самое пятно трудно будет заметить, если только поверхность стены не окажется исключительно гладкой. Увеличение яркости на 3%, таким образом, можно наблюдать лишь при очень благоприятных обстоятельствах.

(далее...)

Действие вуали

Днем мы отправляемся гулять. Но почему прозрачные занавески мешают нам разглядеть, что происходит в комнатах домов? Эта вуалеподобная занавеска сильно освещена снаружи, и если предметы, находящиеся в комнате, обладают лишь малой долей этой яркости, то к однородной яркости вуали они добавляют слишком мало для того, чтобы их заметили. Это — применение закона Фехнера.

Ночью, когда в комнате горит свет, сквозь занавеску все хорошо видно. Сторона занавески, обращенная к нам, практически не освещена и лишь немного увеличивает освещенность от предметов, находящихся в комнате и обладающих различной яркостью.

(далее...)

Цветные оконные стекла

Стихи сравню с оконницей цветною!

С базара глянь в эту церковь — темно,

Там мрачно все, как в тумане...

Но только внутрь ее вошли,

Пред алтарем лишь преклонились,—

(далее...)

Звезды в сумерках и при свете Луны

«Потухание» звезд при дневном свете — это также эффект «вуали». Вечером мы можем наблюдать за тем, как появляются на небе звезды, вначале самые яркие, потом постепенно увеличивается число менее ярких звезд, наконец, наступает ночь во всем своем великолепии. Наблюдать за всеми этими переходами исключительно увлекательно.

С одной стороны, мы знаем блеск звезд и имеем расчеты силы света, а с другой стороны, знаем, как меняется яркость неба в зависимости от погружения Солнца под горизонт.

(далее...)

Видимость звезд днем

Днем небо освещено еще сильнее, и звезды тогда совершенно невидимы. Больше того, наш глаз приспособился уже к яркому дневному свету и стал в тысячи раз менее чувствительным.

Еще со времен Аристотеля рассказывали, что если смотреть из глубокого колодца, ствола шахты или из высокой трубы, то воздух кажется более темным, чем обычно, и можно наблюдать самые яркие звезды. Об этом странном явлении упоминали многие писатели; правда, они полагались больше на воспоминания и рассказы.

(далее...)

Иррадиация

При заходе Солнца нам кажется, будто в этом месте углубляется линия горизонта.

Когда после новолуния появляется лунный серп, а остальная часть диска слабо светит пепельным светом, нас поражает, что обвод полумесяца кажется частью окружности большего радиуса, нежели окружность пепельного диска Согласно оценке Тихо Bpaгe, отношение их диаметров составляет 6 и 5.

Точно так же темные платья делают нас более худыми, чем белые.

(далее...)

Слепящее действие света

Когда интенсивность света слишком велика, свет «слепит» нас Мы вкладываем в это понятие двойной смысл а) появление в поле зрения сильного источника света, в результате чего часть этого поля нельзя уже как следует наблюдать и б) чувство боли или головокружения.

Примером слепящего действия в первом смысле может служить действие фар приближающегося автомобиля. Мы не различаем уже деревьев, растущих вдоль дороги, и чуть ли не налетаем на них. Всматриваясь более внимательно, мы обнаруживаем, что все покрыто светлой дымкой, во много раз более сильной, нежели неясные очертания деревьев и других видимых ночью предметов. Эта всеохватывающая дымка обусловлена рассеиванием лучей в преломляющей среде глаза, всегда достаточно зернистой и неоднородной. Представляется даже, что слепящий свет проникает в глаз не только через зрачок, но частью и через роговицу.

(далее...)