2.2. Зрительный анализатор

С помощью зрения человек получает подавляющую часть информации, поступающей из окружающей среды. Человеческий глаз — уникальный приемник, преобразующий энергию оптических излучений в зрительное ощущение. Свет попадает в глаз через зрачок и фокусируется хрусталиком на сетчатку — внутреннюю светочувствительную поверхность глаза. Сетчатка состоит из большого количества светочувствительных клеток: полочек и колбочек, которые через зрительный нерв связаны с мозгом.

Человек воспринимает видимую часть оптического участка спектра электромагнитных излучений с длиной волны λ = 380...780 Нм (1 нанометр равен 10^–9 м).

Глаз человека непосредственно реагирует на яркость L светящегося тела или яркость поверхности, которая освещается источником света.

Применительно к работе зрительного аппарата фактическая зависимость зрительного ощущения от яркости более сложна, чем предписывается законом Вебера-Фехтнера, который для световых излучений выполняется в узком диапазоне значений силы света. Поэтому принято оценивать световые излучения не в относительных логарифмических единицах, а в абсолютных единицах силы света и освещенности, от которых зависит яркость.

Глаз избирательно реагирует на спектральный состав падающего потока излучения, причем цветность воспринимается колбочковым аппаратом глаза.

Равные по световой мощности лучистые потоки, различающиеся друг от друга длиной волны излучения (цветом), вызывают в глазу неодинаковые по интенсивности излучения.

На рис. 2.2 показаны кривые относительной спектральной чувствительности глаза К_λ при дневном (1) и ночном (2) зрении. Относительная спектральная чувствительность глаза К_λ равна отношению спектральной чувствительности глаза q_λ к однородному излучению с длиной волны λ к максимальному ее значению q_max для излучения с длиной волны λ = 555 Нм (при дневном зрении).

Инфракрасное излучение

400 500 600 700 λ, Нм

Рис. 2.2. Кривые относительной видности излучения

Из рис. 2.2 видно, что по мере приближения к границам видимого спектра чувствительность глаза падает. Наиболее видимый при дневном зрении является желто-зеленое излучение с длиной волны λ = 555 Нм. Видность синего излучения относительно желто-зеленого составляет 0,06, а красного — 0,10. При ночном зрении наиболее видимым является голубое излучение.

При значительных яркостях, соответствующих дневным условиям освещения, работает колбочковый аппарат, а при малых яркостях объектов в условиях ночного зрения — полочковый аппарат. В переходной период работают оба аппарата глаза (сумеречное зрение).

При переходе от высоких яркостей к темноте процесс адаптации происходит медленно и заканчивается за 1,0...1,5 ч. Обратный процесс идет быстрее и длится 5...10 мин. Инерция зрения находится в пределах 0,1...0,3 с.

Работа глаза характеризуется несколькими показателями. Способность различать предметы по яркостному контрасту называется контрастной чувствительностью глаза. Она определяется в зависимости от яркости объекта L_о и фона L_ф

(2.2)

Наименьший различимый глазом контраст называется пороговым контрастом (К_пср = 0,01). Острота зрения характеризуется минимальным углом β, под которым две точки видны как раздельные (для нормального зрения β_min = 1°). Поле зрения охватывает в горизонтальном направлении 120...160°, по вертикали вверх — 55...60°, а вниз — 65...72°. Глубинное зрение связано с восприятием пространства. Ошибка оценки абсолютной удаленности на расстоянии до 30 м равна в среднем 12% общего расстояния.

Эти характеристики тесно связаны между собой и определяют качество зрения.