Primul nivel: Vedere clară. Cât de mici poți vedea obiectele? Abilități uimitoare ale ochiului uman: viziunea cosmică și raze invizibile Câte culori putem vedea

22-08-2011, 06:44

Descriere

În timpul războiului civil american, dr. Herman Snellen a dezvoltat o diagramă pentru a testa vederea de la o distanță de douăzeci de picioare (6 m). Până în prezent, mesele proiectate după model decorează pereții cabinetelor oftalmologilor și asistentelor școlare.

În secolul al XIX-lea, experții în viziune au stabilit că ar trebui să putem vedea litere cu puțin mai puțin de 1,25 cm înălțime de la douăzeci de picioare (6 m) distanță. Se crede că cei care pot vedea litere de această dimensiune au o vedere perfectă - adică 20/ 20.

Din acel moment a curs multă apă. Lumea s-a schimbat dramatic. A fost o revoluție științifică și tehnologică, poliomielita a fost învinsă, un bărbat a mers pe Lună, au apărut computerele și telefoanele mobile.

Dar în ciuda celor mai multe tehnologii moderne chirurgie laser ochi, multicolor lentile de contact, în ciuda cerințelor din ce în ce mai mari asupra vederii făcute de internet, îngrijirea zilnică a ochilor rămâne în esență aceeași cu masa Dr. Snellen, creată cu aproape o sută cincizeci de ani în urmă.

Măsurăm puterea mușchilor noștri de vedere clară, măsurând cât de bine putem vedea literele minuscule la distanță apropiată.

Copiii de cincisprezece ani cu vedere normală pot vedea litere mici de la trei sau patru inci. Odată cu vârsta, însă, aceste forțe încep să scadă. Ca urmare a procesului natural de îmbătrânire, în jurul vârstei de treizeci de ani, pierdem jumătate din puterea noastră de vedere clară și suntem capabili să ne concentrăm la o distanță de patru până la opt inci (10 până la 20 de centimetri). În următorii zece ani, ne pierdem din nou jumătate din forță și concentrarea noastră scade la șaisprezece inchi (40 cm). Data viitoare când pierdem jumătate din vederea clară este de obicei între patruzeci și patruzeci și cinci de ani. În această perioadă, focalizarea crește la treizeci și doi de inchi (80 cm) și brusc brațele noastre sunt prea scurte pentru a ne permite să citim. Deși mulți dintre pacienții pe care i-am văzut au susținut că problema se află mai mult în mâinile lor decât în ochi, toți au ales să poarte ochelari de citit în loc să se supună operatie chirurgicala pentru prelungirea bratelor.

Cu toate acestea, nu numai oamenii mai în vârstă trebuie să crească puterea mușchilor vizuali. Uneori mă întâlnesc cu tineri și chiar copii care au nevoie să-și mărească semnificativ această forță pentru a citi sau a studia fără să se simtă obosiți. Pentru a vă face o idee imediată despre puterea propriei vederi, acoperiți un ochi cu mâna și apropiați-vă de diagrama cu vederea de aproape, astfel încât să puteți vedea literele de pe linia 40. Acum închideți celălalt ochi și repetați procesul. Dacă purtați ochelari de citit, purtați-i în timpul verificării. După ce ați făcut exercițiile de vedere clară timp de două săptămâni, repetați testul în același mod și notați dacă există modificări.

Flexibilitate

Cei care au obiectele se estompează în fața ochilorîn primele secunde când ridică privirea dintr-o carte sau de pe computer, au dificultăți cu flexibilitatea mușchilor vederii clare. Dacă hobby-urile sau munca voastră vă cer să vă schimbați frecvent focalizarea ochilor și conturul obiectelor nu devin ascuțit imediat, atunci probabil că ați pierdut deja multe ore așteptând ca vederea să devină din nou clară. De exemplu, unui elev care durează mai mult decât alții să privească de la tablă și să se concentreze pe caietul său va dura mai mult pentru a finaliza sarcina scrisă pe tablă.

Rezistenta

După cum am mai spus, nu este suficient să poți numi o jumătate de duzină de litere pe un tabel în timp ce verifici. Ar trebui să vă puteți păstra vederea clară pentru un timp, chiar dacă puteți citi linia 20/10. Cei cu probleme de rezistență le este greu să păstreze vederea clară atunci când citesc sau conduc. De obicei văd obiectele indistinct, li se inflamează ochii și chiar au dureri de cap atunci când trebuie să privească îndeaproape ceva timp îndelungat. Gradul de ușurință cu care puteți efectua exercițiile descrise în a doua jumătate a acestui capitol vă va oferi o idee atât despre flexibilitatea, cât și despre rezistența vederii dumneavoastră.

În am spus o poveste despre Bill și despre cum vederea i s-a deteriorat din cauza utilizării îndelungate a internetului. Acesta a fost un exemplu despre cum vederea 20/20 este o poziție de pornire bună, dar este doar o poziție de pornire. A avea o vedere 20/20 nu garantează că obiectele vor fi clare atunci când ne luăm ochii de la o carte sau un monitor de computer sau că nu vom suferi de dureri de cap sau disconfort de stomac în timp ce citim. Viziunea 20/20 nu garantează că putem vedea bine semnele de circulație pe timp de noapte sau că putem vedea la fel de bine și alte persoane.

Cel mai mult pe care viziunea 20/20 ne poate garanta este că putem, la distanță de o diagramă din secolul al XIX-lea, să ne ținem ochii concentrați suficient de mult pentru a citi șase sau opt litere.

« Deci de ce ar trebui să ne mulțumim cu viziunea 20/20? - tu intrebi.

Răspunsul meu este, desigur: Și într-adevăr, de ce?»

De ce să vă mulțumiți cu dureri de ochi sau de cap în timp ce lucrați la computer? De ce să ne mulțumim cu efortul suplimentar care ne obosește subtil când citim și ne face să ne simțim ca o lămâie storsă la sfârșitul zilei? De ce să ne mulțumim cu tensiunea cu care încercăm să vedem indicatoare rutiere când ne deplasăm seara în fluxul de trafic? Nu ar fi trebuit această diagramă de viziune din Vechiul Testament să fie îngropată cu mult înainte de sfârșitul secolului al XX-lea? Pe scurt, de ce ar trebui să acceptăm că viziunea noastră nu se potrivește cu era Internetului?

Ei bine, dacă doriți ca calitatea vederii dvs. să îndeplinească cerințele secolului XXI, atunci este timpul să lucrați la flexibilitatea mușchilor oculari.

Dar înainte de a începe, permiteți-mi să vă avertizez. Ca și în cazul oricărui exercițiu, testarea mușchilor oculari poate provoca la început durere și disconfort. disconfort. Ochii tăi pot arde de tensiune. S-ar putea să te simți puțin durere de cap. Chiar și stomacul tău poate rezista la exerciții, deoarece este controlat de același sistem nervos, care controlează focalizarea ochilor tăi. Dar dacă nu renunțați și continuați să faceți exerciții timp de șapte minute pe zi (trei minute și jumătate pentru fiecare ochi), durerea și disconfortul vor dispărea treptat și veți înceta să le experimentați nu numai în timpul exercițiului, ci și si in restul zilei.

Precizie. Putere. Flexibilitate. Rezistenta. Iată care sunt calitățile pe care ochii tăi le vor dobândi ca urmare fitness pentru ochi.

Bine. S-a spus deja destul. Să începem. Chiar dacă te hotărăști să răsfoiești întreaga carte mai întâi și să începi mai târziu, tot recomand să încerci imediat exercițiul Clear Vision I - doar pentru a-ți face o idee despre cum funcționează mușchii ochilor tăi. Sau dacă preferați să nu vă ridicați, atunci încercați exercițiul Clear Vision III - doar nu vă efortați prea mult.

Pe măsură ce parcurgeți exercițiile din această carte, nu citiți întregul exercițiu deodată. Înainte de a citi descrierea următorului pas al exercițiului, finalizați-l pe cel anterior. Este mai bine să faci exercițiul decât să citești despre el. Deci nu te confuzi și vei reuși.

Un set de exerciții „Viziune clară”

Vedere clară 1

Vă ofer trei mese pentru antrenamentul clarității vizuale: un tabel cu litere mari pentru antrenamentul vederii la distanță și două tabele (A și B) cu litere mici pentru antrenamentul vederii de aproape. Decupați-le din carte sau faceți copii.

Dacă nu ai nevoie de ochelari, e grozav! Nu aveți nevoie de ele pentru aceste exerciții. Dacă vi s-au prescris ochelari să purtați tot timpul, purtați-i atunci când faceți exerciții fizice. Dacă ai ochelari cu prescripție redusă și medicul ți-a spus că îi poți purta oricând vrei și preferi să te descurci fără ei, atunci încearcă și exercițiul fără ochelari.

Și dacă preferați să le porți, atunci efectuați exercițiul și în ele.

Faceți exercițiul în următoarea ordine:

1. Lipiți cu bandă adezivă diagrama de vedere la distanță pe un perete bine luminat.

2. Îndepărtați-vă de masă la distanță, astfel încât să puteți vedea clar toate literele - aproximativ șase până la zece picioare (1,8 m până la 3 m).

3. Țineți diagrama de vedere de aproape în mâna dreaptă.

4. Închideți ochiul stâng cu palma stângă. Nu îl apăsați pe ochi, ci îndoiți-l astfel încât ambii ochi să rămână deschiși.

5. Aduceți diagrama A aproape de ochi, astfel încât să puteți citi literele confortabil - aproximativ șase până la zece inci (15 cm până la 25 cm). Dacă aveți peste patruzeci de ani, atunci probabil că va trebui să începeți de la șaisprezece inci (40 cm).

6. În această poziție (cu ochiul stâng închis cu palma, stând la o astfel de distanță de diagrama de vedere la distanță încât să o poți citi liber și cu Diagrama A aproape de ochi, astfel încât să o poți citi confortabil) citește primele trei litere de pe tabel pentru verificarea vederii la distanță: E, F, T.

7. Mutați-vă ochii spre tabel pentru verificarea vederii de aproape și citiți următoarele trei litere: Z, A, C.

9. După ce ați terminat de citit tabelele cu ochiul drept (și ați petrecut trei minute și jumătate pentru aceasta), luați masa din apropiere în mâna stângă, și închideți ochiul drept cu palma, din nou fără a-l apăsa, dar astfel încât să rămână deschis sub palma mâinii.

10. Citiți tabelele cu ochiul stâng, câte trei litere, la fel cum le citiți cu ochiul drept: E, F, T - tabel îndepărtat, Z, A, C - lângă masă etc.

În timpul exercițiului „Viziune clară I” vei observa că la început, când te uiți de la o masă la alta, îți va dura câteva secunde să te concentrezi asupra lor. De fiecare dată când privești în depărtare, îți relaxezi mușchii ochilor și îi încordezi când privești ceva de aproape. Cu cât vă puteți reorienta ochii mai repede, cu atât mușchii ochilor devin mai flexibili. Cu cât poți face mai mult exercițiul fără să te simți obosit, cu atât rezistența mușchilor ochi este mai mare. Când lucrați cu mese, le țineți la o distanță confortabilă pentru dvs. pentru a vă obișnui să vă încordați și să vă relaxați mușchii oculari fără a vă încorda ochii. De macar la început, lucrați cu acest exercițiu timp de nu mai mult de șapte minute pe zi - trei minute și jumătate cu fiecare ochi. Îndepărtează-te treptat de masa mare și apropie-o pe cea mică de ochi. Odată ce puteți efectua acest exercițiu fără disconfort, sunteți gata să treceți la exercițiul Clear Vision II.

Viziune clară 2

Scopul exercițiului „Viziune clară I” a fost să înveți să muți rapid și fără tensiune focalizarea vederii la diferite distanțe. Această abilitate vă va ajuta, de asemenea, să vă mențineți concentrarea atunci când citiți, conduceți o mașină sau când trebuie să vedeți detaliile unui obiect. Făcând exercițiul Clear Vision AND, vei extinde și mai mult gama de claritate și vei crește puterea și acuratețea vederii.

Lucrul la exercițiul Clear Vision II, urmați aceeași procedură în zece pași ca în Clear Vision I, cu câteva excepții și anume: în pasul 2, îndepărtați-vă de diagrama mare până când abia recunoașteți literele. De exemplu, dacă în exercițiul Clear Vision I ai putea vedea cu ușurință literele în timp ce stai la trei metri distanță de masă, acum stai la douăsprezece picioare de aceasta. Pe măsură ce începeți să vedeți mai bine, continuați să vă îndepărtați de masă până când puteți citi literele la o distanță de douăzeci de picioare (6 m).

În mod similar, în pasul 5: în loc să țineți măsuța în mâini atât de aproape încât să o puteți citi confortabil, acum mutați-o cu câțiva centimetri mai aproape de ochi, adică atât de departe încât trebuie să faceți un efort pentru a citi scrisori. Lucrați până când puteți citi diagrama la o distanță de aproximativ patru inci (10 cm) de ochi. Dacă ai peste patruzeci de ani, probabil că nu vei putea citi diagrama la patru inci. Este posibil să trebuiască să te antrenezi la o distanță de șase (15 cm), sau zece inchi (25 cm) sau chiar șaisprezece inci (40 cm). Tu însuți va trebui să stabilești distanța dorită. Doar asigurați-vă că țineți diagrama atât de aproape de ochi încât abia dacă puteți desluși literele. Pe măsură ce exersați, vă veți extinde gama de viziune clară.

Când vă puteți sta la trei metri de diagrama de vedere la distanță și puteți vedea clar toate literele, acuitatea vizuală va fi de 20/20. Dacă vă puteți îndepărta puțin mai mult de ea - treisprezece picioare (3,9 metri) și încă vedeți literele, viziunea dvs. va fi de aproximativ 20/15. Și, în sfârșit, dacă poți vedea clar literele de pe diagramă la douăzeci de picioare, asta înseamnă că acuitatea ta vizuală s-a dublat în comparație cu acei oameni de știință miopi din secolul al XIX-lea, așa că vederea ta este de 20/10 - poți vedea de la douăzeci de picioare ceea ce au putut doar ei. vezi de la zece.

Viziune clară III

Exercițiul „Viziune clară III” conceput pentru a crește și mai mult precizia, rezistența, flexibilitatea și rezistența ochilor tăi la îndemâna brațului. Poate fi realizat cu ușurință în timp ce stați la birou.

Utilizați Diagrama „B” pentru a determina claritatea vederii de aproape. Dacă aveți ochelari de citit, exersați cu ei. Dacă tabelul B este prea mic pentru a putea vedea literele de pe el chiar și cu ochelari, atunci folosiți tabelul A.

Urmați pașii de mai jos.

1. Acoperiți un ochi cu palma mâinii.

2. Apropiați masa B de celălalt ochi, astfel încât să vă fie convenabil să citiți literele.

3. Clipește încet și vezi dacă poți aduce masa mai aproape de tine, dar astfel încât să poți menține în continuare concentrarea.

4. Apoi mutați masa de dvs. atât de departe încât să puteți citi literele confortabil - dacă este posibil la distanță de braț.

5. Clipește încet și vezi dacă poți să mai îndepărtezi puțin masa de tine, dar astfel încât să poți menține în continuare concentrarea.

7. După ce ați terminat exercițiul cu un ochi, închideți-l cu palma și repetați întreaga procedură cu celălalt ochi pentru încă trei minute.

8. În cele din urmă, în decurs de un minut, cu ambii ochi deschiși, mutați masa fie mai departe, fie mai aproape de ochi.

Odată ce ați terminat exercițiul Clear Vision I, puteți alterna exercițiile făcând exercițiul Clear Vision II într-o zi și exercițiul Clear Vision III în următoarea, petrecând șapte minute fiecare.

Programul de exerciții

Voi vorbi mai multe despre programul tău în capitolul 10, dar dacă vrei să începi acum, lucrează la exerciții timp de șapte minute pe zi, în același timp. În acest caz, veți fi deja pe cale de a vă exercita mai bine viziunea chiar înainte de a termina de citit această carte.

Articol din carte:

Câte culori putem vedea?

Un ochi uman sănătos are trei tipuri de conuri, fiecare dintre ele poate distinge aproximativ 100 de culori diferite, așa că majoritatea cercetătorilor sunt de acord că ochii noștri pot distinge aproximativ un milion de culori în total. Cu toate acestea, percepția culorilor este o abilitate destul de subiectivă, care variază de la o persoană la alta, așa că este destul de dificil să se determine numerele exacte.

„Este destul de greu să pui asta în cifre”, spune Kimberley Jamison, Cercetător Universitatea din California din Irvine. „Ceea ce vede o persoană poate fi doar o fracțiune din culorile pe care le vede o altă persoană.”

Jamison știe despre ce vorbește pentru că lucrează cu „tetracromatici” – oameni cu viziune „supraomenească”. Acești indivizi rari, majoritatea femei, au o mutație genetică care le oferă conuri suplimentare. În linii mari, datorită celui de-al patrulea set de conuri, tetracromații pot vedea 100 de milioane de culori. (Oameni cu daltonism, dicromați, au doar două tipuri de conuri și văd aproximativ 10.000 de culori).

Care este numărul minim de fotoni pe care trebuie să-i vedem?

Pentru ca vederea culorilor să funcționeze, conurile au nevoie, în general, de mult mai multă lumină decât omologii lor cu tije. Prin urmare, în condiții de lumină scăzută, culoarea „se stinge” pe măsură ce tijele monocromatice ies în prim-plan.

În condiții ideale de laborator și în zonele retinei unde tijele sunt în mare parte absente, conurile pot fi activate doar de o mână de fotoni. Totuși, bețișoarele se descurcă mai bine în condiții de lumină difuză. După cum au arătat experimentele din anii 1940, o cantitate de lumină este suficientă pentru a ne atrage atenția. „Oamenii pot răspunde la un singur foton”, spune Brian Wandell, profesor de psihologie și inginerie electrică la Stanford. „Nu are rost să fii și mai sensibil.”

În 1941, cercetătorii de la Universitatea Columbia au pus oamenii într-o cameră întunecată și le-au lăsat ochii să se adapteze. A durat câteva minute până când bețișoarele au ajuns la sensibilitatea maximă - motiv pentru care avem dificultăți în a vedea când luminile se sting brusc.

Oamenii de știință au aprins apoi o lumină albastră-verde în fața fețelor subiecților. La un nivel care depășește șansa statistică, participanții au putut detecta lumina atunci când primii 54 de fotoni au ajuns la ochi.

După ce au compensat pierderea de fotoni prin absorbția de către alte componente ale ochiului, oamenii de știință au descoperit că doar cinci fotoni au activat cinci tije separate care le-au oferit participanților un sentiment de lumină.

Care este limita celui mai mic și mai îndepărtat pe care îl putem vedea?

Acest fapt te poate surprinde: nu există o limită intrinsecă pentru cel mai mic sau mai îndepărtat lucru pe care îl putem vedea. Atâta timp cât obiectele de orice dimensiune, la orice distanță, transmit fotoni celulelor retiniene, le putem vedea.

„Tot ce îi pasă ochiului este cantitatea de lumină care lovește ochiul”, spune Landy. - Numărul total de fotoni. Puteți face o sursă de lumină ridicol de mică și îndepărtată, dar dacă emite fotoni puternici, o veți vedea.”

De exemplu, înțelepciunea convențională spune că într-o noapte întunecată și senină, putem vedea flacăra unei lumânări de la o distanță de 48 de kilometri. În practică, desigur, ochii noștri se vor scălda pur și simplu în fotoni, așa că cuante de lumină rătăcitoare de la distanțe mari se vor pierde pur și simplu în această mizerie. „Când creșteți intensitatea fundalului, cantitatea de lumină de care aveți nevoie pentru a vedea ceva crește”, spune Landy.

Cerul nopții, cu fundalul său întunecat punctat cu stele, este un exemplu izbitor al spectrului nostru. Stelele sunt uriașe; multe dintre cele pe care le vedem pe cerul nopții au milioane de kilometri în diametru. Dar chiar și cele mai apropiate stele se află la cel puțin 24 de trilioane de kilometri de noi și, prin urmare, sunt atât de mici pentru ochii noștri încât nu le poți desluși. Cu toate acestea, le vedem ca puncte puternice de radiație de lumină pe măsură ce fotonii traversează distanțe cosmice și ne lovesc ochii.

Toate stelele individuale pe care le vedem pe cerul nopții sunt în galaxia noastră -. Cel mai îndepărtat obiect pe care îl putem vedea cu ochiul liber se află în afara propriei noastre galaxii: galaxia Andromeda, situată la 2,5 milioane de ani lumină distanță. (Deși acest lucru este discutabil, unii indivizi pretind că pot vedea galaxia Triangulum într-un cer de noapte extrem de întunecat și este la trei milioane de ani lumină distanță, trebuie doar să se creadă pe cuvânt).

Trilioane de stele din galaxia Andromeda, având în vedere distanța sa, se încețoșează într-un petic de cer slab strălucitor. Și totuși dimensiunea sa este colosală. În ceea ce privește dimensiunea aparentă, chiar dacă se află la cinci miliarde de kilometri distanță, această galaxie este de șase ori mai largă decât luna plină. Cu toate acestea, atât de puțini fotoni ajung la ochi, încât acest monstru ceresc este aproape invizibil.

Cât de clară poate fi vederea?

De ce nu putem vedea stele individuale în galaxia Andromeda? Limitele rezoluției noastre vizuale, sau acuitatea vizuală, își impun propriile limitări. Acuitatea vizuală este capacitatea de a distinge detalii, cum ar fi puncte sau linii, separat unele de altele, astfel încât acestea să nu se îmbine. Astfel, ne putem gândi la limitele vederii ca la numărul de „puncte” pe care le putem distinge.

Limitele acuității vizuale sunt stabilite de mai mulți factori, cum ar fi distanța dintre conuri și tije împachetate în retină. De asemenea, este importantă și optica globului ocular în sine, care, așa cum am spus deja, împiedică pătrunderea tuturor fotonilor posibili în celulele sensibile la lumină.

Teoretic, studiile au arătat că cel mai bun lucru pe care îl putem vedea este de aproximativ 120 de pixeli pe grad de arc, o unitate de măsură unghiulară. Vă puteți gândi la ea ca la o tablă de șah alb-negru de 60x60 care se potrivește pe unghia unei mâini întinse. „Este cel mai clar model pe care îl puteți vedea”, spune Landy.

Un test de ochi, ca un tabel cu litere mici, este ghidat de aceleași principii. Aceleași limite de claritate explică de ce nu putem distinge și nu ne putem concentra pe o singură celulă biologică slabă de câțiva micrometri lățime.

Dar nu te anula. Un milion de culori, fotoni unici, lumi galactice aflate la cinci miliarde de kilometri distanță - nu e prea rău pentru un balon de jeleu în orbitele noastre, conectat la un burete de 1,4 kilograme în craniul nostru.

Suprafața Pământului se curbează și dispare din câmpul vizual la o distanță de 5 kilometri. Dar claritatea viziunii noastre ne permite să vedem mult dincolo de orizont. Dacă Pământul ar fi plat sau dacă ai sta în vârful unui munte și ai privi o zonă mult mai mare a planetei decât de obicei, ai putea vedea lumini strălucitoare la sute de mile distanță. Într-o noapte întunecată, puteai chiar să vezi flacăra unei lumânări situată la 48 de kilometri distanță de tine.

Cât de departe poate vedea ochiul uman depinde de câte particule de lumină, sau fotoni, emite obiectul îndepărtat. Cel mai îndepărtat obiect vizibil cu ochiul liber este Nebuloasa Andromeda, situată la o distanță mare de 2,6 milioane de ani lumină de Pământ. Un trilion de stele din această galaxie emit suficientă lumină în total pentru ca câteva mii de fotoni să se ciocnească cu fiecare centimetru pătrat în fiecare secundă. suprafața pământului. Într-o noapte întunecată, această cantitate este suficientă pentru a activa retina.

În 1941, specialistul în vedere Selig Hecht și colegii săi de la Universitatea Columbia au făcut ceea ce este considerat încă o măsură sigură a pragului absolut al vederii - numărul minim de fotoni care trebuie să intre în retină pentru a provoca conștientizarea unei percepții vizuale. Experimentul a stabilit un prag în condiții ideale: ochilor participanților li sa dat timp să se adapteze complet la întunericul absolut, fulgerul albastru-verde acționând ca stimulul având o lungime de undă de 510 nanometri (la care ochii sunt cei mai sensibili), iar lumina era îndreptată spre marginea periferică a retinei.umplut cu celule bastonaşe care recunosc lumina.

Potrivit oamenilor de știință, pentru ca participanții la experiment să poată recunoaște un astfel de fulger de lumină în mai mult de jumătate din cazuri, în globii oculari de la 54 la 148 de fotoni ar fi trebuit să lovească. Pe baza măsurătorilor absorbției retinei, oamenii de știință au calculat că, în medie, 10 fotoni sunt absorbiți de fapt de tijele retiniene umane. Astfel, absorbția a 5-14 fotoni, sau, respectiv, activarea a 5-14 tije, indică creierului că vezi ceva.

„Acesta este într-adevăr un număr foarte mic de reacții chimice”, au remarcat Hecht și colegii într-un articol despre acest experiment.

Luând în considerare pragul absolut, luminozitatea flăcării unei lumânări și distanța estimată la care un obiect luminos se estompează, oamenii de știință au ajuns la concluzia că o persoană poate distinge pâlpâirea slabă a flăcării unei lumânări la o distanță de 48 de kilometri.

Dar la ce distanță putem recunoaște că un obiect este mai mult decât o sclipire de lumină? Pentru ca un obiect să pară extins spațial, mai degrabă decât un punct, lumina din acesta trebuie să activeze cel puțin două conuri retiniene adiacente - celulele responsabile de vederea culorilor. În condiții ideale, obiectul ar trebui să se afle la un unghi de cel puțin 1 minut de arc, sau o șesime de grad, pentru a excita conurile adiacente. Această măsură unghiulară rămâne aceeași, indiferent dacă obiectul este aproape sau departe (obiectul îndepărtat trebuie să fie mult mai mare pentru a fi la același unghi cu cel apropiat). Lună plină se află la un unghi de 30 de minute de arc, în timp ce Venus este abia vizibilă ca obiect extins la un unghi de aproximativ 1 minut de arc.

Obiectele de dimensiunea unei persoane se disting ca fiind extinse la o distanță de numai aproximativ 3 kilometri. În comparație, la această distanță, am putea distinge clar două

17 august 2015, ora 09:25

Vă invităm să aflați despre proprietăți uimitoare viziunea noastră - de la capacitatea de a vedea galaxii îndepărtate până la capacitatea de a capta unde de lumină aparent invizibile.

Aruncă o privire prin camera în care te afli - ce vezi? Pereți, ferestre, obiecte colorate - totul pare atât de familiar și de la sine înțeles. Este ușor să uităm că vedem lumea din jurul nostru doar datorită fotonilor - particule de lumină reflectate de obiecte și care cad pe retina ochiului.

Există aproximativ 126 de milioane de celule sensibile la lumină în retina fiecărui ochi. Creierul descifrează informațiile primite de la aceste celule despre direcția și energia fotonilor care cad asupra lor și le transformă într-o varietate de forme, culori și intensitatea iluminării obiectelor din jur.

Viziunea umană are limitele ei. Deci, nu putem vedea undele radio emise dispozitive electronice, nici să vezi cele mai mici bacterii cu ochiul liber.

Datorită progreselor în fizică și biologie, este posibil să se definească limitele vederii naturale. „Orice obiect pe care îl vedem are un anumit „prag” sub care încetăm să-l mai distingem”, spune Michael Landy, profesor de psihologie și neuroștiință la Universitatea din New York.

Să luăm mai întâi în considerare acest prag în ceea ce privește capacitatea noastră de a distinge culorile - poate prima abilitate care ne vine în minte în legătură cu viziunea.

Capacitatea noastră de a distinge, de exemplu, Violet din magenta este legată de lungimea de undă a fotonilor care lovesc retina. Există două tipuri de celule sensibile la lumină în retină - tije și conuri. Conurile sunt responsabile de percepția culorilor (așa-numita viziune de zi), iar tijele ne permit să vedem nuanțele. culoarea griîn lumină slabă - de exemplu, noaptea (viziune pe timp de noapte).

În ochiul uman, există trei tipuri de conuri și un număr corespunzător de tipuri de opsine, fiecare dintre acestea fiind deosebit de sensibil la fotonii cu o anumită gamă de lungimi de undă luminii.

Conurile de tip S sunt sensibile la partea violet-albastru, cu lungime de undă scurtă a spectrului vizibil; Conurile de tip M sunt responsabile pentru verde-galben (lungime de undă medie), iar conurile de tip L sunt responsabile pentru galben-roșu (lungime de undă lungă).

Toate aceste valuri, precum și combinațiile lor, ne permit să vedem întreaga gamă de culori în curcubeu. „Toate sursele vizibilă pentru om Lumina, cu excepția unui număr de altele artificiale (cum ar fi o prismă de refracție sau un laser), emite un amestec de unde de diferite lungimi de undă”, spune Landy.

Dintre toți fotonii care există în natură, conurile noastre sunt capabile să-i capteze doar pe cei care sunt caracterizați printr-o lungime de undă într-un interval foarte îngust (de obicei, de la 380 la 720 nanometri) - acesta se numește spectru de radiație vizibilă. Sub acest interval se află spectrele infraroșu și radio - lungimea de undă a fotonilor de energie scăzută ai acestora din urmă variază de la milimetri la câțiva kilometri.

De cealaltă parte a intervalului de lungimi de undă vizibile se află spectrul ultraviolet, urmat de razele X și apoi spectrul de raze gamma cu fotoni a căror lungime de undă nu depășește trilioane de metru.

Deși vederea majorității dintre noi este limitată la spectrul vizibil, persoanele cu afachie - absența cristalinului în ochi (ca urmare a intervenției chirurgicale a cataractei sau, mai rar, din cauza unui defect congenital) - sunt capabile să vadă ultravioletele. valuri.

La un ochi sănătos, lentila blochează lungimile de undă ultraviolete, dar, în absența acestuia, o persoană este capabilă să perceapă lungimi de undă de până la aproximativ 300 de nanometri ca o culoare alb-albastru.

Un studiu din 2014 notează că, într-un fel, cu toții putem vedea și fotonii în infraroșu. Dacă doi astfel de fotoni lovesc aceeași celulă retiniană aproape simultan, energia lor se poate adăuga, transformând lungimi de undă invizibile de, de exemplu, 1000 de nanometri într-o lungime de undă vizibilă de 500 de nanometri (cei mai mulți dintre noi percep lungimile de undă ale acestei lungimi de undă ca o culoare verde rece).

Câte culori vedem?

în ochi persoana sanatoasa trei tipuri de conuri, fiecare dintre ele capabil să distingă aproximativ 100 de culori diferite. Din acest motiv, majoritatea cercetătorilor estimează numărul de culori pe care le putem distinge la aproximativ un milion. Cu toate acestea, percepția culorii este foarte subiectivă și individuală.

Jameson știe despre ce vorbește. Ea studiază viziunea tetracromaților - oameni cu abilități cu adevărat supraomenești de a distinge culorile. Tetracromația este rară, mai ales la femei. Ca urmare a unei mutații genetice, au un al patrulea tip suplimentar de conuri, care le permite, conform estimărilor aproximative, să vadă până la 100 de milioane de culori. (Persoanele daltoniste sau dicromații au doar două tipuri de conuri - nu pot vedea mai mult de 10.000 de culori.)

De câți fotoni avem nevoie pentru a vedea o sursă de lumină?

În general, conurile necesită mult mai multă lumină pentru a funcționa optim decât tijele. Din acest motiv, în condiții de lumină slabă, capacitatea noastră de a distinge culorile scade, iar bețișoarele sunt luate la lucru, oferind viziune alb-negru.

În condiții ideale de laborator, în zonele retinei unde tijele sunt în mare parte absente, conurile se pot declanșa atunci când sunt lovite de doar câțiva fotoni. Cu toate acestea, bastoanele fac o treabă și mai bună de a capta chiar și cea mai slabă lumină.

După cum arată experimentele efectuate pentru prima dată în anii 1940, o cantitate de lumină este suficientă pentru ca ochiul nostru să o vadă. „O persoană este capabilă să vadă doar un singur foton”, spune Brian Wandell, profesor de psihologie și inginerie electrică la Universitatea Stanford. „Mai multă sensibilitate retiniană pur și simplu nu are sens”.

În 1941, cercetătorii de la Universitatea Columbia au efectuat un experiment - subiecții au fost aduși într-o cameră întunecată și au dat ochilor lor un anumit timp pentru a se adapta. Stick-urile durează câteva minute pentru a atinge sensibilitatea deplină; de aceea, atunci când stingem lumina din cameră, ne pierdem capacitatea de a vedea orice pentru un timp.

Apoi, o lumină albastră-verde intermitentă a fost îndreptată către fețele subiecților. Cu o probabilitate mai mare decât șansa normală, participanții la experiment au înregistrat un fulger de lumină când doar 54 de fotoni au lovit retina.

Nu toți fotonii care ajung în retină sunt înregistrați de celulele fotosensibile. Având în vedere această circumstanță, oamenii de știință au ajuns la concluzia că doar cinci fotoni care activează cinci tije diferite în retină sunt suficienți pentru ca o persoană să vadă blițul.

Cele mai mici și mai îndepărtate obiecte vizibile

Următorul fapt vă poate surprinde: capacitatea noastră de a vedea un obiect nu depinde deloc de mărimea sau distanța sa fizică, ci de dacă măcar câțiva fotoni emiși de acesta ne lovesc retina.

"Singurul lucru de care ochiul are nevoie pentru a vedea ceva este o anumită cantitate de lumină emisă sau reflectată înapoi către el de un obiect", spune Landy. "Totul se reduce la numărul de fotoni care ajung în retină. există pentru o fracțiune de un. în al doilea rând, încă îl putem vedea dacă radiază suficient fotoni”.

Manualele de psihologie afirmă adesea că într-o noapte întunecată fără nori, flacăra unei lumânări poate fi văzută de la o distanță de până la 48 km. În realitate, retina noastră este bombardată constant cu fotoni, astfel încât o singură cantitate de lumină emisă de distanta lunga, doar să te pierzi în fundalul lor.

Pentru a ne imagina cât de departe putem vedea, să aruncăm o privire asupra cerului nopții, împânzit de stele. Dimensiunile stelelor sunt enorme; multe dintre cele pe care le vedem cu ochiul liber au milioane de kilometri în diametru.

Cu toate acestea, chiar și cele mai apropiate stele de noi sunt situate la o distanță de peste 38 de trilioane de kilometri de Pământ, astfel încât dimensiunile lor aparente sunt atât de mici încât ochiul nostru nu le poate distinge.

Pe de altă parte, încă observăm stelele ca surse punctuale de lumină, deoarece fotonii emiși de ele depășesc distanțele gigantice care ne separă și ne lovesc retina.

Toate stelele individuale vizibile pe cerul nopții se află în galaxia noastră - Calea Lactee. Cel mai îndepărtat obiect de la noi pe care o persoană îl poate vedea cu ochiul liber este situat în afara Căii Lactee și este el însuși un grup de stele - aceasta este Nebuloasa Andromeda, situată la o distanță de 2,5 milioane de ani lumină, sau 37 de chintilioane km, de Soare. (Unii oameni susțin că în nopțile deosebit de întunecate, vederea ascuțită le permite să vadă Galaxia Triangulum, situată la o distanță de aproximativ 3 milioane de ani lumină, dar lăsați această afirmație să rămână în conștiința lor.)

Nebuloasa Andromeda conține un trilion de stele. Datorită distanței mari, toate aceste lumini se contopesc pentru noi într-un fir de lumină abia distins. În același timp, dimensiunea Nebuloasei Andromeda este colosală. Chiar și la o distanță atât de gigantică, dimensiunea sa unghiulară este de șase ori diametrul lunii pline. Cu toate acestea, atât de puțini fotoni ajung la noi din această galaxie încât abia se vede pe cerul nopții.

Limita acuitatii vizuale

De ce nu putem vedea stele individuale în Nebuloasa Andromeda? Faptul este că rezoluția sau acuitatea vederii are limitările sale. (Acuitatea vizuală se referă la capacitatea de a distinge elemente precum un punct sau o linie ca obiecte separate care nu se îmbină cu obiectele învecinate sau cu fundalul.)

De fapt, acuitatea vizuală poate fi descrisă în același mod ca rezoluția unui monitor de computer - în dimensiune minimă pixeli pe care încă îi putem distinge ca puncte individuale.

Limitele acuității vizuale depind de mai mulți factori - cum ar fi distanța dintre conurile și tijele individuale din retină. Un rol la fel de important îl joacă caracteristicile optice ale globului ocular în sine, datorită cărora nu fiecare foton lovește o celulă fotosensibilă.

În teorie, studiile arată că acuitatea noastră vizuală este limitată de capacitatea noastră de a vedea în jur de 120 de pixeli pe grad unghiular (o unitate de măsură unghiulară).

O ilustrare practică a limitelor acuității vizuale umane poate fi un obiect de dimensiunea unei unghii situat la distanță de braț, cu 60 de linii orizontale și 60 de linii verticale de culori alternante alb și negru aplicate, formând o aparență de tablă de șah. „Este probabil cel mai mic desen pe care ochiul uman încă îl poate desluși”, spune Landy.

Pe acest principiu se bazează tabelele folosite de oftalmologi pentru verificarea acuității vizuale. Cel mai faimos tabel Sivtsev din Rusia este format din rânduri de majuscule negre pe un fundal alb, a căror dimensiune a fontului devine mai mică cu fiecare rând.

Acuitatea vizuală a unei persoane este determinată de dimensiunea fontului la care încetează să vadă clar contururile literelor și începe să le confunde.

Limita acuității vizuale este cea care explică faptul că nu suntem capabili să vedem cu ochiul liber o celulă biologică, a cărei dimensiune este de doar câțiva micrometri.

Dar nu te supăra. Capacitatea de a distinge un milion de culori, de a capta un singur fotoni și de a vedea galaxii la câteva chintilioane de kilometri distanță este un rezultat foarte bun, având în vedere că vederea noastră este asigurată de o pereche de bile ca jeleu în orbitele oculare, conectate la una. și o jumătate de kilogram de masă poroasă în craniu.

Cât de departe poate vedea ochiul uman depinde de câte particule de lumină, sau fotoni, emite obiectul îndepărtat. Cel mai îndepărtat obiect vizibil cu ochiul liber este Nebuloasa Andromeda, situată la o distanță mare de 2,6 milioane de ani lumină de Pământ. Cele un trilion de stele din această galaxie emit suficientă lumină în total pentru ca câteva mii de fotoni să se ciocnească cu fiecare centimetru pătrat al suprafeței pământului în fiecare secundă. Într-o noapte întunecată, această cantitate este suficientă pentru a activa retina.

Potrivit oamenilor de știință, pentru ca participanții la experiment să poată recunoaște un astfel de fulger de lumină în mai mult de jumătate din cazuri, de la 54 la 148 de fotoni au trebuit să cadă în globii oculari. Pe baza măsurătorilor absorbției retinei, oamenii de știință au calculat că, în medie, 10 fotoni sunt absorbiți de fapt de tijele retiniene umane. Astfel, absorbția a 5-14 fotoni, sau, respectiv, activarea a 5-14 tije, indică creierului că vezi ceva.

„Acesta este într-adevăr un număr foarte mic de reacții chimice”, au remarcat Hecht și colegii într-o lucrare despre experiment.

Obiectele de dimensiunea unei persoane se disting ca fiind extinse la o distanță de numai aproximativ 3 kilometri. În comparație, la această distanță, am putea distinge clar cele două faruri ale unei mașini.Dar la ce distanță putem recunoaște că obiectul este mai mult decât o licărire de lumină? Pentru ca un obiect să apară extins spațial, și nu ca punct, lumina din acesta trebuie să activeze cel puțin două conuri retiniene adiacente - celulele responsabile de vederea culorilor. În condiții ideale, obiectul ar trebui să se afle la un unghi de cel puțin 1 minut de arc, sau o șesime de grad, pentru a excita conurile adiacente. Această măsură unghiulară rămâne aceeași, indiferent dacă obiectul este aproape sau departe (obiectul îndepărtat trebuie să fie mult mai mare pentru a fi la același unghi cu cel apropiat). Luna plină se află la un unghi de 30 de minute de arc, în timp ce Venus este abia vizibilă ca obiect extins la un unghi de aproximativ 1 minut de arc.