Aké sú limity ľudského zraku?

obsah

• Video: Čo môže vlastne jóga? limit ľudských schopností
• Ako vidíme farbu?
• Koľko fotóny prinajmenšom musíme vidieť?
• Aký je limit malých a vzdialené, že môžeme vidieť?
• Čo sa týka môže byť akútna vízie?
• Video: space: cesta do rýchlosti kozmického svetla 1080-hd

Z pozorovaní vzdialených galaxií svetelných rokov ďaleko od nás na vnímanie farieb neviditeľných, Adam Hedheyzi na BBC vysvetľuje, prečo sa vaše oči môžu robiť neuveriteľné veci. Pozrite sa okolo seba. Čo vidíš? Všetky tieto farby, steny, okná, všetko sa zdá zrejmé, ako by to malo byť. Predstava, že ju môžeme vidieť skrz častice svetla - fotóny - to odraziť predmetov a spadajú do našich očí, zdá neuveriteľné.

To fotónov bombardovanie absorbuje asi 126 miliónov citlivé na svetlo bunky. Odlišný smer a energie fotónov sú prenášané do mozgu v rôznych tvarov, farieb, jasu, naplnené obrazy našej rôznofarebné sveta.

Naša pozoruhodný zrak má samozrejme niekoľko obmedzení. Nevidíme rádiové vlny vychádzajúce z našich elektronických zariadení, nemôže vidieť baktérie pod nosom. Ale s pokroky v fyziky a biológie, môžeme určiť základné hranice prírodné. "Všetko, čo môžete rozlišovať medzi prahom, čo je najnižšia úroveň vyššie a nižšie, ktoré nemôžete vidieť," - hovorí Michael Landu, profesor neurológie na univerzite v New Yorku.

Začať uvažovať o výtvarnom prahové hodnoty vo svetle - pardon slovná hračka - toľko stýkať s víziou prvý: farby.

Prečo vidíme fialové, nie hnedé, záleží na energiu, alebo vlnová dĺžka, fotóny dopadajúce na sietnicu v zadnej časti našej očnej buľvy. Existujú dva druhy fotoreceptorov, tyčiniek a čapíkov. Kužele sú zodpovedné za farbu a drží nám umožňujú vidieť odtiene šedi v zlých svetelných podmienkach, napríklad v noci. Opsins, alebo molekuly pigmentu v bunky sietnice absorbujú elektromagnetické energiu dopadajúcich fotónov, generuje elektrický impulz. Tento signál prechádza zrakového nervu do mozgu, kde sa narodil vedomého vnímania farieb a obrázkov.

Máme tri druhy čapíkov a zodpovedajúce opsínom každý citlivé na fotóny určitej vlnovej dĺžky. Tieto kužeľa sú označené písmenami S, M a L (krátke, stredné a dlhé vlnové dĺžky, v tomto poradí). Krátkovlnné vnímame modré, dlhé - červená. Vlnovej dĺžky medzi nimi a ich kombinácií sú prevedené do kompletnej dúhy. "Všetky svetlo, ktoré vidíme, okrem umelo vytvorený pomocou hranolov alebo inteligentné zariadenia, ako sú lasery, je zmes rôznych vlnových dĺžok - povedal Landu."

Zo všetkých možných fotónov vlnovej dĺžky kužeľov sa objaviť našu malú skupinu 380 až 720 nanometrov - to, čomu hovoríme viditeľné spektrum. Mimo náš dosah vnímanie je, infračervené a rádiové spektrum, druhý vlnový rozsah od milimetrov až kilometrov.

V priebehu nášho viditeľného spektra do vyšších energií a kratším vlnovým dĺžkam, zistíme, ultrafialové spektrum, potom röntgeny, a na hornej - gama spektra, v ktorom vlnová dĺžka dosiahnuť bilióntině metra.

Zatiaľ čo väčšina z nás sú obmedzené na viditeľnom spektre, ľudia s afakia (neprítomnosť šošovky) sú viditeľné v ultrafialovom spektre. Afakia zvyčajne vytvorený ako výsledok chirurgickom odstránení sivého zákalu a vrodených vývojových chýb. Zvyčajne blokuje objektív UV svetla, tak bez nej, môžu ľudia vidieť za viditeľnom spektre a vnímať vlnové dĺžky až do 300 nm v modrastým nádychom.

Štúdia z roku 2014 ukázala, že relatívne vzaté, môžeme všetci vidieť infračervené fotóny. Ak dva infračervené fotónov zapadnúť do buniek sietnice takmer súčasne, ich kombináciu energie, to prevod z neviditeľné vlnovej dĺžky (napríklad 1000 nm) vo viditeľnej oblasti 500 nanometrov (studená zelená pre väčšinu z oka).

Ako vidíme farbu?

Zdravé ľudské oko má tri druhy čapíkov, z ktorých každý môže odlišujú asi 100 rôznych farieb, takže väčšina výskumníkov sa zhodujú, že naše oči možno všeobecne rozlíšiť asi milión odtieňov. Avšak, vnímanie farieb - skôr subjektívny kapacita, ktorá sa líši od človeka k človeku, a preto stanoviť presné čísla je ťažké.

"Je veľmi ťažké ho posunúť na čísla, - hovorí Kimberly Jamieson, výskumný pracovník na University of California v Irvine. - Čo ten človek vidí, môže to byť iba súčasťou farieb videných inou osobou ".

Jamison vie, čo hovorí, pretože pracuje s "tetrachromacie" - ľudí, ktorí majú "nadľudskou" víziu. Tieto vzácne jednotlivca, väčšinou ženy, majú genetickú mutáciu, ktorá im poskytla ďalšie štvrtý kužele. Zjednodušene povedané, pretože štvrtá sada kužeľov, tetrachromacie vidíte 100 miliónov farieb. (Ľudia s farbosleposti, dvojchróman, majú iba dva druhy čapíkov a je vidieť asi 10 000 farieb).

Koľko fotóny prinajmenšom musíme vidieť?

Za účelom farebné videnie pracoval, šišky majú tendenciu potrebovať oveľa viac svetla ako ich kolegovia palice. Z tohto dôvodu, v nízkom farbou svetla je "zhasne", ako prednými monochromatické coli.

V ideálnych laboratórnych podmienkach aj v oblastiach, kde sietnice palice sú do značnej miery chýba, kužele môže byť aktivovaná iba hŕstka fotónov. Zatiaľ sa drží lepšie, pokiaľ ide o rozptýleného svetla. Experimenty ukázali, že 40-tych rokov, jedno kvantum svetla je dosť, aby si našu pozornosť. "Ľudia môžu reagovať na jedinom fotónu, - povedal Brian Wandell, profesor psychológie a elektrotechniky na Stanforde. - Je tu ešte väčšej citlivosti nemá zmysel. "

V roku 1941, Columbia University vedci sedieť ľudí v temnej miestnosti a dal ich oči zvyknú. Drží to trvalo niekoľko minút, aby sa dosiahlo plné citlivosti - to je dôvod, prečo máme problémy s videním, keď sa náhle zhasnú svetlá.

Vedci potom zapálil modro-zelené svetlo v prednej časti testovaných osôb. Na úrovni presahujúcej štatistická náhoda, že účastníci boli schopní opraviť svetlo, keď prvý fotón 54 dosiahol svoje oči.

Po strate platobnej fotónov cez absorpciu ostatných zložiek oka, vedci zistili, že u piatich z fotónov aktivovať päť jednotlivé palice, ktoré poskytujú účastníkom pocit na svete.

Aký je limit malých a vzdialené, že môžeme vidieť?

Táto skutočnosť môže prekvapiť: neexistuje žiadne vnútorné obmedzenia najmenšie alebo najvzdialenejšie vec, ktorú môžeme vidieť. Tak dlho, ako objekty ľubovoľnej veľkosti, na ľubovoľnú vzdialenosť prenášať fotónov buniek sietnice, môžeme vidieť.

"Všetko, čo vzrušuje do oka, je množstvo svetla, ktoré dosiahne do oka, - hovorí Landu. - Celkový počet fotónov. Môžete si vytvoriť svetelný zdroj je smiešne malé a vzdialené, ale ak sa vysiela fotóny silný, že ho vidí. "

Napríklad, konvenčné múdrosť hovorí, že môžeme vidieť plameň sviečky zo vzdialenosti 48 kilometrov tmavo jasná noc. V praxi sa však naše oči by len plávať v fotóny, takže rozptylové lúče z diaľky jednoducho stratiť v spleti. "Keď zvýšite intenzitu pozadia, množstvo svetla, ktoré musíte vidieť niečo zvýšil," - povedal Landu.

Nočná obloha s tmavým pozadím, hviezdne, je štrajkujúci príklad rozsahu našej vízie. hviezda ogromny- mnohí z tých, vidíme na nočnej oblohe, aby milióny kilometrov v priemere. Ale aj najbližšie hviezdy sú najmenej 24 biliónov kilometrov od nás, ale preto, že tak malý pre naše oči, že nemôžu povedať. A napriek tomu je vidíme ako silný bod emitujúca svetlo ako fotóny kríž kozmických vzdialeností a dostať sa do našich očí.

Všetky jednotlivé hviezdy, ktoré vidíme na nočnej oblohe, sú v našej galaxii - Mliečnej dráhy. Najvzdialenejší objekt môžeme vidieť voľným okom, je mimo našu galaxiu: galaxiu Andromedy, ktorá sa nachádza 2,5 miliónov svetelných rokov od nás. (Aj keď je to kontroverzné, niektorí ľudia tvrdia, že môžu vidieť galaxiu trojuholníka v mimoriadne temnej nočnej oblohe, ale to je tri milióny svetelných rokov ďaleko, len aby mal vziať za slovo).

Bilión hviezd v galaxii v Andromede, vzhľadom k jeho vzdialenosť, rozprestreté do neurčitého kus žiariaceho neba. Zatiaľ jeho veľkosť je obrovský. Pokiaľ ide o zdanlivé veľkosti, ani byť v trilión kilometrov, táto galaxia je šesťkrát väčší ako Mesiac v splne. Avšak, naše oči tak málo fotónov, že táto nebeská monštrum je takmer nepostrehnuteľný.

Čo sa týka môže byť akútna vízie?

Prečo nemáme rozlíšiť jednotlivé hviezdy v galaxii v Andromede? Hranice nášho vizuálneho rozlíšenia, alebo zrakovej ostrosti, sú limitujúce. Zraková ostrosť - je schopnosť rozlíšiť detaily, ako sú body alebo čiary, oddelených od seba navzájom tak, že nie sú zlúčené. Je teda možné uvažovať limity počtu "bodov", ktoré môžeme rozoznať.

Hranice zrakovej ostrosti zaviesť niekoľko faktorov, ako je napríklad vzdialenosť medzi kužele a tyčí, zabalené v sietnici. Dôležitá je tiež optika očnej buľvy, ktorá, ako sme už uviedli, že bráni všetky možné fotóny svetlocitlivé bunky.

Teoreticky, štúdie ukázali, že to najlepšie, čo môžeme vidieť, to je asi 120 pixelov na stupni oblúku, jednotkou uhlového merania. Môžete si ju predstaviť ako čierno-biele šachovnice 60 x 60 buniek, ktoré sa zmestia na klinec paže. "To je jasný vzor, ​​ktorý môžete vidieť," - povedal Landu.

screening Vision, ako stôl s malým písmom, sa riadi rovnakými zásadami. Tieto limity vizuálne vysvetliť, prečo nemôžeme rozlíšiť a zamerať sa na jednom tupým šírke biologickej bunkovej niekoľkých mikrometrov.

Ale nie odpísať samotnej účty. Miliónov farieb jednotlivé fotóny, galaktických svetov mimo kvantilliony kilometrov preč - nie príliš zlé pre bubline želé v našich zásuviek napojených na 1,4 libry huby v našich lebiek.