Физика

В дневном, цветном зрении главную роль играют колбочки. Их чувствительность к свету небольшая, но в этом и нет необходимости: днем света много. У дневных животных, например, голубей, кур, сетчатки вообще «колбочковые». Вечером они совсем плохо видят. Недаром неспособность видеть при слабом свете в народе называют куриной слепотой!

В 1823 г. чешский физиолог Я. Пур-кинье описал интересный факт, который доказал, что днем мы видим в основном колбочками, а в сумерках – палочками. Вспомните красный мак и голубой василек. Днем они одинаково яркие и светлые. В сумерках же красный мак кажется почти черным, его едва можно увидеть, а вот василек все еще виден хорошо, он остается белесо-синим. В чем же дело? Как это можно объяснить?

В сумерках, когда света мало, колбочки перестают работать, а для палочкового зрения света еще хватает. Зрительный пигмент палочек – зрительный пурпур – сине-голубые лучи поглощает хорошо, а вот красные чувствует плохо, он их почти полностью пропускает через себя и от них не меняется.

Поэтому красный мак в сумерках палочки «не видят», а голубой василек различают хорошо. Итак, днем работают колбочки и, очевидно, палочки тоже, а ночью – только палочки.

Теперь, естественно, возникает вопрос: а как осуществляют колбочки именно цветное зрение? С чем связано восприятие красок окружающей среды?

Сейчас известно, что зрение человека «трехцветное», то есть мы воспринимаем любой цвет как комбинацию трех основных цветов: красного, синего и зеленого. Однако и сейчас цветное зрение – пока одна из самых сложных и самых неизученных проблем современной физиологии органов чувств.

Когда глаза говорят одно, а язык другое, опытный человек более верит первым.

Р. Эмерсон

Научная разработка гипотезы о трехкомпонентном цветном зрении связана с именами М. В. Ломоносова и ученых XIX в. – немецкого натуралиста Г. Гельмгольца и английских физиков Т. Юнга и Д. К. Максвелла. Но и до наших дней вопрос о трехцветном зрении все-таки долго оставался лишь гипотезой. Чтобы она стала теорией, необходимо было доказать экспериментально, что в сетчатке глаза человека и животных, обладающих цветовым зрением, все колбочки действительно делятся на красно-, зелено– и синечувствительные. Решить эту проблему не могла классическая физиологическая оптика конца XIX – начала ХХ в.

Только в середине 60-х годов ХХ в., т. е. сравнительно недавно, одновременно и независимо в нескольких лабораториях мира были проведены необходимые эксперименты. Исследовались сетчатки человека, обезьяны и золотой рыбки. Оказалось, что все внешне одинаковые клетки распадаются на три группы: красно-, зелено– и синечувствительные. Это означает, что в каждой из колбочек находится свой зрительный пигмент и благодаря его особенностям колбочки способны воспринимать три основных цвета: красный, зеленый, синий.

Оптические явления в природе

Мы видим окружающий мир таким прекрасным благодаря тому, что природа наградила нас зрением, способным воспринимать много оттенков цветов и будто бы задерживать изображение, возникающее на сетчатке глаза. Природные явления становятся перед нами во всей своей красе, и иногда… обманывают нас.

Поговорим о некоторых из явлений, связанных с распространением света и его восприятием человеческим глазом. Конечно, не все оптические эффекты, которые мы наблюдаем, будут здесь рассмотрены. Коснемся, вероятно, самых красивых и интересных из них.

Миражи

В жаркие солнечные дни на асфальтированных шоссе водители автомашин часто наблюдают такую картину: некоторые участки асфальта, находящиеся перед автомашинами на расстоянии около 80—100 м, кажутся покрытыми лужами. Когда водитель подъезжает ближе к этому месту, лужи исчезают и снова появляются перед ним, примерно на том же расстоянии.

Природа никогда не обманывает нас, это мы сами постоянно обманываемся.

Ж. Ж. Руссо

А вот еще одна картина. Представьте себе раскаленную пустыню: вокруг, куда ни глянь – раскаленный горячий песок. И вдруг впереди, где-то на линии горизонта, возникает озеро. Его видно совсем реально. Кажется, что нужно преодолеть всего лишь один-два километра, и можно будет освежиться. В воображении возникает даже плеск воды. Но вот вы проходите и один, и второй, и третий километр, а озеро все так же где-то впереди, а вокруг, по-прежнему, одни пески.

Оба эти случая являются миражами – оптическими явлениями, которые заключаются в том, что, кроме предметов в их реальном виде, можно видеть их мнимые изображения.

Мираж

Чаще всего такие явления наблюдают в пустыне, потому что именно там слой воздуха вблизи раскаленной песчаной поверхности очень нагревается. При этом плотность этого слоя относительно верхних слоев меньше, а показатель преломления (о нем уже шла речь ранее) тоже снижен. Поэтому световые лучи, идущие от предметов, будут изгибаться.