Физика
Колебания и волны
Оптика
Общая характеристика световых явлений.
Фотометрия и светотехника.
Основные законы геометрической оптики.
Применение отражения и преломления света для получения изображения.
Оптические системы и их погрешности.
Оптические приборы.
Интерференция света.
Дифракция света.
Физические принципы оптической голографии.
Поляризация света и поперечность световых волн.
Шкала электромагнитных волн.
Спектры и спектральные закономерности.
Действия света на вещество.
Википедия
Физика
Физика - это область естествознания, наука. Она изучает самые общие и фундаментальные закономерности, которые определяют структуру и эволюцию материальн... читать далее »
Статьи по Физике
20.10.2009 00:00
Фотохимическая теория зрения. . Физика.
Зрительные ощущения человека и животных также связаны с фотохимическими процессами. Свет, достигая сетчатки, поглощается светочувствительными веществами (родопсин, или зрительный пурпур, в палочках и и'одопсин в колбочках). Механизм разложения этих веществ и последующего их восстановления пока не выяснен, но установлено, что продукты разложения вызывают раздражение зрительного нерва, в результате чего по нерву проходят электрические импульсы в головной мозг и возникает ощущение света. Так как зрительный нерв имеет разветвления по всей поверхности сетчатки, то характер раздражения зависит от того, в каких местах сетчатки произошло фотохимическое разложение. Поэтому раздражение зрительного нерва позволяет судить о характере изображения на сетчатке и, следовательно, о картине во внешнем пространстве, которая является источником этого изображения.
В зависимости от освещенности тех или иных участков сетчатки, т. е. в зависимости от яркости объекта, количество разлагающегося за единицу времени светочувствительного вещества, а значит, и сила светового ощущения меняется. Следует, однако, обратить внимание на то обстоятельство, что глаз способен хорошо воспринимать изображения предметов, несмотря на огромное различие в их яркости. Мы вполне отчетливо видим предметы, освещенные ярким солнцем, равно как те же предметы при умеренном вечернем освещении, когда освещенность их, а следовательно, и их яркость меняются в десятки тысяч раз. Эта способность глаза приспосабливаться к весьма широкому диапазону яркостей носит название адаптации. Адаптация к яр кости достигается несколькими путями. Так, глаз быстро реагирует на изменение яркости изменением диаметра зрачка, что может менять площадь зрачка, а следовательно, и освещенность сетчатки примерно раз в 50. Механизм, обеспечивающий адаптацию к свету в гораздо более широких пределах (примерно в 1000 раз) действует гораздо медленнее. Кроме того, глаз, как известно, обладает чувствительными элементами двух сортов: более чувствительные — палочки, и менее чувствительные — колбочки, которые способны не только реагировать на свет, но и воспринимать цветное различие. В темноте (при слабом освещении) главную роль играют палочки (сумеречное зрение). При переходе на яркий свет зрительный пурпур в палочках быстро выцветает и они теряют способность воспринимать свет; работают одни лишь колбочки, чувствительность которых гораздо меньше и для которых новые условия освещения могут быть вполне приемлемыми. В таком случае адаптация занимает время, соответствующее времени «ослепления» палочек, и обычно происходит в течение 2—3 минут. При слишком резком переходе к яркому свету этот защитный процесс может не успеть произойти, и глаз слепнет на время или навсегда — в зависимости от тяжести ослепления. Временная потеря зрения, хорошо известная автомобилистам, происходит при ослеплении фарами встречных автомашин.
То обстоятельство, что при слабом освещении (в сумерках) работают палочки, а не колбочки, приводит к тому, что различение цветов в сумерках невозможно («ночью все кошки серы»).
Что же касается способности глаза различать цвета при достаточно ярком освещении, когда вступают в действие колбочки, то этот вопрос еще не может считаться полностью разрешенным. По-видимому, дело сводится к наличию в нашем глазу трех типов колбочек (или трех типов механизмов в каждой колбочке), чувствительных к трем различным цветам: красному, зеленому и синему, из различной комбинации которых и слагаются ощущения любого цвета. Следует отметить, что, несмотря на успехи последних лет, прямые опыты по исследованию структуры сетчатки еще не позволяют с полной надежностью утверждать существование указанного тройного аппарата, который предполагается трехцветной теорией цветного зрения.
Наличие в глазу двух типов светочувствительных элементов — палочек и колбочек — приводит еще к одному важному явлению. Чувствительность как колбочек, так и палочек к различным цветам различна. Но для колбочек максимум чувствительности лежит в зеленой части спектра (l=555 нм). Для палочек же максимум чувствительности сдвинут в область более коротких волн и лежит примерно около l=510 нм. В соответствии с этим при сильней освещенности, когда работает «дневной аппарат», красные тона нам будут казаться более яркими, чем синие; при слабой же освещенности светом того же спектрального состава синие тона могут казаться более яркими благодаря тому, что в этих условиях работает «сумеречный аппарат», т. е. палочки. Так, например, красный мак кажется ярче синего василька на дневном свету, и, наоборот, может казаться более темным при слабом освещении в сумерки.
Длительность зрительного ощущения.
Разложившееся вещество раздражает зрительный нерв в течение некоторого времени, примерно 1/7 секунды. Поэтому возникшее зрительное ощущение сохраняется в течение этого времени, хотя бы само раздражение и было очень кратковременным. Эта способность глаза сохранять полученное впечатление в течение указанного времени используется в различных приспособлениях. Самое известное из них — кинематограф.
В кинематографе на экране быстро (24 раза в секунду) сменяется ряд картин (рис. 1), изображающих последовательные положения какого-либо предмета. Глаз сохраняет еще предшествующее изображение, когда он уже начинает получать следующее. В результате восприятие непрерывно меняющихся положений объекта создает впечатление плавного движения.
Для получения киноленты необходимо, конечно, осуществлять последовательную съемку движущегося предмета с той же частотой, с которой потом проецируется на экран снятая последовательность фотографий, т. е. 24 раза в секунду.
Рис. 1. Отрезок киноленты. При быстрой смене кадров создается впечатление непрерывно меняющихся положений (движения)
Если скорость проекции будет больше или меньше, чем скорость съемки, то наблюдаемая картина будет искажена по масштабу времени. Этим пользуются для научных целей. Делая очень частые съемки, например 2000 раз в секунду, и проектируя кадры, например 20 раз в секунду, мы растягиваем явление во времени в сто раз, т. е. наблюдаем его в весьма замедленном темпе. Это позволяет различать подробности в быстро протекающих процессах («лупа времени»). Наоборот, снимая медленный процесс (например, рост кристалла) со значительными промежутками времени и быстро пропуская последовательность снимков, можно воспроизвести в убыстренном темпе и сделать крайне наглядными такие процессы, течение которых обычно незаметно для наблюдателя. Таким образом, например, в последнее время воспроизводят извержение солнечных протуберанцев (применяя ускорение в 500—600 раз).
по материалам пособия “Элементарный учебник физики” под ред. академика Г. С. Ландсберга.
Источник
В зависимости от освещенности тех или иных участков сетчатки, т. е. в зависимости от яркости объекта, количество разлагающегося за единицу времени светочувствительного вещества, а значит, и сила светового ощущения меняется. Следует, однако, обратить внимание на то обстоятельство, что глаз способен хорошо воспринимать изображения предметов, несмотря на огромное различие в их яркости. Мы вполне отчетливо видим предметы, освещенные ярким солнцем, равно как те же предметы при умеренном вечернем освещении, когда освещенность их, а следовательно, и их яркость меняются в десятки тысяч раз. Эта способность глаза приспосабливаться к весьма широкому диапазону яркостей носит название адаптации. Адаптация к яр кости достигается несколькими путями. Так, глаз быстро реагирует на изменение яркости изменением диаметра зрачка, что может менять площадь зрачка, а следовательно, и освещенность сетчатки примерно раз в 50. Механизм, обеспечивающий адаптацию к свету в гораздо более широких пределах (примерно в 1000 раз) действует гораздо медленнее. Кроме того, глаз, как известно, обладает чувствительными элементами двух сортов: более чувствительные — палочки, и менее чувствительные — колбочки, которые способны не только реагировать на свет, но и воспринимать цветное различие. В темноте (при слабом освещении) главную роль играют палочки (сумеречное зрение). При переходе на яркий свет зрительный пурпур в палочках быстро выцветает и они теряют способность воспринимать свет; работают одни лишь колбочки, чувствительность которых гораздо меньше и для которых новые условия освещения могут быть вполне приемлемыми. В таком случае адаптация занимает время, соответствующее времени «ослепления» палочек, и обычно происходит в течение 2—3 минут. При слишком резком переходе к яркому свету этот защитный процесс может не успеть произойти, и глаз слепнет на время или навсегда — в зависимости от тяжести ослепления. Временная потеря зрения, хорошо известная автомобилистам, происходит при ослеплении фарами встречных автомашин.
То обстоятельство, что при слабом освещении (в сумерках) работают палочки, а не колбочки, приводит к тому, что различение цветов в сумерках невозможно («ночью все кошки серы»).
Что же касается способности глаза различать цвета при достаточно ярком освещении, когда вступают в действие колбочки, то этот вопрос еще не может считаться полностью разрешенным. По-видимому, дело сводится к наличию в нашем глазу трех типов колбочек (или трех типов механизмов в каждой колбочке), чувствительных к трем различным цветам: красному, зеленому и синему, из различной комбинации которых и слагаются ощущения любого цвета. Следует отметить, что, несмотря на успехи последних лет, прямые опыты по исследованию структуры сетчатки еще не позволяют с полной надежностью утверждать существование указанного тройного аппарата, который предполагается трехцветной теорией цветного зрения.
Наличие в глазу двух типов светочувствительных элементов — палочек и колбочек — приводит еще к одному важному явлению. Чувствительность как колбочек, так и палочек к различным цветам различна. Но для колбочек максимум чувствительности лежит в зеленой части спектра (l=555 нм). Для палочек же максимум чувствительности сдвинут в область более коротких волн и лежит примерно около l=510 нм. В соответствии с этим при сильней освещенности, когда работает «дневной аппарат», красные тона нам будут казаться более яркими, чем синие; при слабой же освещенности светом того же спектрального состава синие тона могут казаться более яркими благодаря тому, что в этих условиях работает «сумеречный аппарат», т. е. палочки. Так, например, красный мак кажется ярче синего василька на дневном свету, и, наоборот, может казаться более темным при слабом освещении в сумерки.
Длительность зрительного ощущения.
Разложившееся вещество раздражает зрительный нерв в течение некоторого времени, примерно 1/7 секунды. Поэтому возникшее зрительное ощущение сохраняется в течение этого времени, хотя бы само раздражение и было очень кратковременным. Эта способность глаза сохранять полученное впечатление в течение указанного времени используется в различных приспособлениях. Самое известное из них — кинематограф.
В кинематографе на экране быстро (24 раза в секунду) сменяется ряд картин (рис. 1), изображающих последовательные положения какого-либо предмета. Глаз сохраняет еще предшествующее изображение, когда он уже начинает получать следующее. В результате восприятие непрерывно меняющихся положений объекта создает впечатление плавного движения.
Для получения киноленты необходимо, конечно, осуществлять последовательную съемку движущегося предмета с той же частотой, с которой потом проецируется на экран снятая последовательность фотографий, т. е. 24 раза в секунду.
Рис. 1. Отрезок киноленты. При быстрой смене кадров создается впечатление непрерывно меняющихся положений (движения)
Если скорость проекции будет больше или меньше, чем скорость съемки, то наблюдаемая картина будет искажена по масштабу времени. Этим пользуются для научных целей. Делая очень частые съемки, например 2000 раз в секунду, и проектируя кадры, например 20 раз в секунду, мы растягиваем явление во времени в сто раз, т. е. наблюдаем его в весьма замедленном темпе. Это позволяет различать подробности в быстро протекающих процессах («лупа времени»). Наоборот, снимая медленный процесс (например, рост кристалла) со значительными промежутками времени и быстро пропуская последовательность снимков, можно воспроизвести в убыстренном темпе и сделать крайне наглядными такие процессы, течение которых обычно незаметно для наблюдателя. Таким образом, например, в последнее время воспроизводят извержение солнечных протуберанцев (применяя ускорение в 500—600 раз).
по материалам пособия “Элементарный учебник физики” под ред. академика Г. С. Ландсберга.
Источник