3. Основные закономерности восприятия цвета:

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

3.1. Зрение человека. Устройство глаза. Механизм зрения. Человек обладает пятью чувствами: осязанием, обонянием, чувством теплоты, слухом и зрением. Осязание и чувство теплоты дает нам информацию о внешнем мире только при непосредственном соприкосновении, слух и обоняние мало информируют о расстоянии, направлении и формах. Зрение позволяет видеть окружающее во всех подробностях. Глаз, с помощью которого осуществляется механизм зрительного восприятия, позволяет получить верную информацию о форме предмета, размерах и расстояниях.

Зрение – способность к превращению в зрительные ощущения энергии электромагнитного излучения светового диапазона в пределах от 300 до 700 нанометров. Зрение осуществляется с помощью зрительного анализатора (греч. analysis – разложение, расчленение) – вид анализатора, работа которого основана на способности к превращению в зрительные ощущения энергии электромагнитного излучения светового диапазона, имеющего очень высокую чувствительность.

Орган зрения в целом состоит из трех отделов – периферического (собственно глаз), проводникового (зрительный нерв) и центрального (зрительная зона коры головного мозга в затылочной области). Рассмотрим в общих чертах строение глаза (рис. 8), опуская детали, имеющие для теории цвета второстепенное значение.

Рис. 8. Схема строения глазного яблока

1 – сосудистая оболочка; 2 – сетчатка; 3 – роговица; 4 – радужка; 5 – передняя камера глаза; 6 – склера; 7 – хрусталик; 8 – ресничное тело; 9 – стекловидное тело; 10 – зрительный нерв.

Глаз представляет собой шарообразное тело, образованное несколькими оболочками (рис. 8). Основной частью глаза является глазное яблоко, представляющее собой шарообразное тело с хрусталиком, окружено несколькими оболочками. Наружная непрозрачная оболочка (6) – белковая или склера – сохраняет форму глаза и предохраняет его от внешних повреждений. Спереди она переходит в прозрачную и более выпуклую – роговую оболочку или роговицу (3). К склере примыкает сосудистая оболочка (1), в которой заключены кровеносные сосуды, питающие глаз. В передней части она переходит в радужную оболочку или радужку (4). В ней находятся пигментные клетки, придающие ей определенный цвет. Если задняя сторона радужки окрашена в черный цвет, то глаза кажутся синими, если есть и другие цветовые включения, то глаза будут казаться зеленоватыми, серыми, карими и т.д. Если нет цветового вещества, как у белых кроликов, то радужная оболочка будет казаться красной от цвета крови, находящейся в кровеносных сосудах. В этом случае глаза плохо защищены от света и страдают от светобоязни. Название такого явления – альбинизм.

Радужная оболочка имеет отверстие, называемое зрачком. Зрачок играет роль диафрагмы, увеличивается или уменьшается в зависимости от условий освещения. Явление приспособления глаза к яркости поля зрения называется адаптацией. За радужкой расположен хрусталик (7), представляющий собой прозрачную двояковыпуклую линзу, выполняющую функцию объектива. С его помощью на светочувствительной оболочке глаза – сетчатке (2) получается четкое изображение предмета. В глазу находятся цилиарные мышцы, которые вызывают изменение выпуклости хрусталика: при рассмотрении удаленных предметов он становится более плоским. Это свойство глаза приспосабливаться к резкому видению различно удаленных предметов называется аккомодацией.

Все пространство внутри глаза заполнено стекловидным телом (9). В сетчатке находятся окончания зрительного нерва (10), соединяющего глаз с центральной нервной системой. Слои сетчатки имеют различную структуру. Последний слой, на котором получается четкое изображение предмета, состоит из светочувствительных клеток двух видов: палочек и колбочек.

Наиболее важная с точки зрения восприятия область сетчатки – желтое пятно, расположенное в центральной ее части. Оно окрашено желтым пигментом, предохраняющим рецепторы этой области от чрезмерного возбуждения коротковолновыми излучениями. Средняя часть желтого пятна углублена и называется центральной ямкой. В середине центральной ямки находится область, содержащая только колбочки, позволяющая обеспечить наиболее отчетливое и резкое зрение. Число палочек резко уменьшается к периферии сетчатки. Световая чувствительность колбочек и палочек различна.

Фотопическое (дневное) зрение осуществляется с помощью колбочкового аппарата, позволяющего получить возможность различать цвета и мелкие объекты. Колбочковая световая чувствительность, обеспечивающая цветовые ощущения, намного ниже «ахроматической», палочковой.

Скотопическое (ночное) зрение становится возможным с помощью палочкового аппарата, при котором ощущения носят ахроматический характер при очень высокой световой чувствительности. Палочки работают при низких освещенностях и выключаются при высоких. Эти рецепторы обеспечивают мезопическое или сумеречное (промежуточное между дневным и ночным) зрение, когда освещенность невелика. Это объясняется тем, что палочки располагаются на сетчатке значительно реже, чем колбочки, и разрешающая способность палочкового аппарата намного ниже, чем колбочкового.

В результате светового возбуждения палочек или колбочек через зрительный нерв в кору головного мозга передаются электрические импульсы, частота которых увеличивается с ростом освещенности сетчатки. Импульсы достигают затылочных долей мозга, где возбуждают световые ощущения, из которых складывается зрительный образ объекта.

Характер цветового ощущения зависит как от суммарной реакции цветочувствительных рецепторов, так и от соотношения каждого из рецепторов. Суммарная реакция определяет светлоту, а соотношение долей – цветность.

Когда излучение раздражает все рецепторы одинаково, его цвет воспринимается как белый, серый или черный (ахроматические цвета). Эти цвета не различаются качественно, поэтому они могут быть заданы одной психофизической характеристикой – светлотой.

Если рецепторы разных типов раздражены неодинаково, возникает ощущение хроматического цвета. Для его описания нужны и светлота и цветовой тон. Колбочки необходимы для цветовосприятия.

Цветовое зрение – способность различать отдельные поддиапазоны электромагнитного излучения в диапазоне видимого спектра (400-700 нм).

Для объяснения этой способности была предложена трехкомпонентная теория зрения. Согласно этой теории, в нашем зрительном органе существуют три цветоощущающих аппарата: красный, зеленый и синий. Каждый из них под действием света возбуждается в большей или меньшей степени, в зависимости от длины волн излучения. Затем возбуждения суммируются аналогично тому, как это происходит при слагательном смешении цветов. Сумма возбуждений представляется нам ощущениям того или иного цвета. (Авторы этой теории М. В. Ломоносов, Т. Юнг, Г. Гельмгольц).