Barwy światła. Widzenie Barw. kl.II TPS

WIDZENIE BARW

Widzenie barw to wrażenie psychiczne powstające w mózgu człowieka (a także części zwierząt).Widzenie barw następuje dzięki komórkom światłoczułym, znajdującym się w siatkówce oka. Proces widzenia barwnego rozpoczyna się, gdy oko odbiera promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła, a dokładniej, z widzialnej części fal świetlnych. Główny wpływ na to wrażenie ma skład widmowy (widmo-obraz promieniowania rozłożonego na poszczególne częstotliwości, długości fal lub energie.) promieniowania świetlnego, w drugiej kolejności ilość energii świetlnej, jednak udział w odbiorze danej barwy ma również obecność innych barw w polu widzenia obserwatora, oraz jego cechy osobnicze, a także wiedza w posługiwaniu się zmysłem wzroku.

Barwa jest postrzegana dzięki komórkom światłoczułym w siatkówce oka zwanym pręcikami i czopkami. Pręciki są wrażliwe na stopień jasności, czopki także na barwę. Są trzy rodzaje czopków, a każdy z nich jest najbardziej wrażliwy na jeden z trzech zakresów barw ? niebieskiej, zielonej, lub czerwonej. Różnią się one czułością na określoną długość fali. Maksima czułości tych elementów przypadają orientacyjnie dla
? = 450 nm, ? = 550 nm i ? = 575 nm.

Barwa światła związana jest z długością jego fali ?. W poniższej tabeli ukazane są przedziały długości fali światła w próżni, odpowiadające podstawowym barwom.

Barwa Długość fali ? (nm)
czerwona 630-160
pomarańczowa 600-630
żółta 560-600
zielona 450-560
niebieska 420-450
fioletowa 380-420

Oko ma swą ograniczoną rozdzielczość barw, tzn. czasem nie jest w stanie dostrzec różnicy występującej między dwoma barwami o różnym widmie traktując je jako takie same. Wrażliwość na barwę ma swoje uwarunkowania osobnicze, ale także jest wynikiem częstego obcowania z barwą.

Teorie widzenia barwnego

Dwoma komplementarnymi teoriami na temat widzenia barwnego są teoria trichromatyczna i teoria przetwarzania przeciwstawnego . Teoria trichromatyczna lub teoria Younga-Helmholtza, zaproponowana w XIX w. przez Thomasa Younga i Hermanna von Helmholtza mówi że trzy rodzaje czopków w siatkówce są preferencyjnie czułe na niebieski, zielony i czerwony. Ewald Hering zaproponował teorię przetwarzania przeciwstawnego w 1872 roku. Twierdzi w niej, że układ wizualny interpretuje kolor w sposób antagonistyczny: czerwony vs zielony, niebieski vs żółty, czarny vs biały. Dziś wiemy już, że obie teorie są poprawne, opisują jedynie różne etapy fizjologii widzenia.

Czopki w ludzkim oku

Typ Czopków	Nazwa	Zakres	Maksimum długości fali
S	β	400–500 nm	420–440 nm
M	γ	450–630 nm	534–555 nm
L	ρ	500–700 nm	564–580 nm

Zakres długości fal światła pobudza każdy rodzaj receptorów w innym stopniu. Na przykład, żółtawo-zielone światło stymuluje jednakowo silnie czopki typu L i M, natomiast słabo stymuluje czopki typu S. Z drugiej strony, czerwone światło stymuluje czopki typu L dużo silniej niż czopki typu M, praktycznie nie pobudzając czopków typu S; niebiesko-zielone światło stymuluje czopki typu M silniej niż czopki typu L, a czopki typu S jeszcze silniej, jest również najsilniejszym stymulantem dla pręcików; niebieskie światło pobudza czopki typu S dużo silniej niż czerwone lub zielone światło, ale czopki typu L i M dużo słabiej. Mózg łączy w sobie informacje ze wszystkich receptorów, co daje początek różnemu postrzeganiu różnych długości fal światła.

Opsyny (fotopigmenty) obecne w czopkach typu L i M są zakodowane na chromosomie X; ich defektywne zakodowanie prowadzi do dwóch najbardziej powszechnych przypadków ślepoty barw. Gen OPN1LW, który odpowiada za opsynę obecną w czopkach typu L, jest wysoce polimorficzny (ostatnie badania przeprowadzone przez Verrelliego i Tishkoffa zanotowało 85 odmian w grupie 236 mężczyzn).

Wiele kobiet posiada dodatkowy rodzaj receptora koloru, ponieważ kobiety mają inne allele genu kodującego opsynę typu L na każdym chromosomie X. Inaktywacja chromosomu X oznacza, że następuje ekspresja tylko jednej opsyny w każdym czopku, dlatego też niektóre kobiety wykazują stopień widzenia tetrachromatycznego. Wariacje w genie OPN1MW kodującym opsynę, której ekspresja następuje w czopkach typu M, wydają się rzadkie, a zaobserwowane odmiany nie wywierają żadnego efektu na czułość spektralną.

Pojedynczy diagram wrażliwości ludzkiego oka na kolor.

Długość fali i detekcja barwy

Isaac Newton odkrył nie tylko, że białe światło dzieli się na swoje kolory składowe, kiedy jest przepuszczane przez pryzmat, ale również, że jeśliby te grupy kolorowego światła przepuścić przez inny pryzmat i złączyć, tworzą one białą wiązkę. Charakterystycznymi kolorami są, od najniższej do najwyższej częstotliwości: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, turkusowy, niebieski, fioletowy. Wystarczające różnice w częstotliwości dają początek różnicy w postrzeganej barwie; zauważalna różnica w długości fali waha się od ok. 1nm w i żółtej długości fali, do 10nm i więcej w czerwonej i niebieskiej. Chociaż oko może rozróżnić do kilkuset barw, kiedy te czyste spektralne kolory są ze sobą pomieszane lub rozrzedzone białym światłem, liczba rozróżnialnych nasyceń barwy może być dość wysoka. Przy bardzo małym dostępie światła, widzenie jest skotopowe: światło jest wykrywane przez pręciki siatkówki. Pręciki są najbardziej wrażliwe na długości fal bliskie 500nm i grają niewielką, jeżeli w ogóle, rolę w widzeniu barwnym. W jaśniejszym świetle, takim jak światło dzienne, widzenie jest fotopowe: światło jest wykrywane przez czopki, które są odpowiedzialne za widzenie barwne.

Czopki są wrażliwe na duży zakres długości fal, ale najbardziej na długość fal bliską 555nm. Pomiędzy tymi zakresami , w grę wchodzi widzenie mezopowe, w którym i pręciki, i czopki wysyłają sygnały do komórek zwojowych siatkówki. Zmiana percepcji barwy w świetle słabym do percepcji w świetle dziennym daje początek różnicom znanym jako zjawisko Purkiniego.

Barwa światła

Obok najpopularniejszego parametru światła, jakim jest jego natężenie, istnieje jeszcze inna bardzo ważna cecha światła - barwa. Barwa (ciepła, zimna, neutralna, ...) nadaje nastrój (inny do pracy, inny do wypoczynku), tworzy atmosferę. Fotoreceptory siatkówki oka (czopki i pręciki) mają czułość zależną od barwy padającego na nie światła. Popularnymi barwami światła stosowanego do oświetlenia ogólnego są: barwa dzienna, chłodno-biała, biała, ciepło-biała. Takie określanie barw światła nie jest jednak jednoznaczne (nazewnictwo barw światła różni się nawet w różnych normach). Do bardziej precyzyjnego opisania barwy światła stosuje się pojęcie tzw. "Temperatury barwowej". Poprzez temperaturę barwową (wyrażoną w Kelwinach [K] ) danej lampy (źródła światła) rozumie się wartość równą temperaturze ciała doskonale czarnego, emitującego światło o barwie najbardziej zbliżonej do światła porównywanej lampy.

Podpis Źródła:

1._______________________ 1. www.wikipedia.pl

2._______________________ 2. www.ściąga.pl