Skip to main content
Вся фізика

Колір залежить від інтенсивності

Фейнманівські лекції з фізики

Однією з найпримітніших властивостей зору є здатність ока звикати (адаптуватися) до темряви. Коли з яскраво освітленої кімнати ми входимо в темну, то деякий час ми нічого не бачимо, і лише поступово навколишні предмети починають вимальовуватися дедалі виразніше, і врешті-решт ми починаємо помічати те, чого раніше зовсім не бачили. За дуже слабкого світла предмети здаються позбавленими забарвлення. Було встановлено, що зір в умовах темнової адаптації здійснюється майже виключно за допомогою паличок, а в умовах яскравого світла — за допомогою колбочок. У результаті ми розпізнаємо цілий ряд явищ, пов'язаних із переданням функції зору від паличок і колбочок, що діють спільно, до самих лише паличок. У багатьох випадках об'єкти, які вважаються одноколірними, за збільшення інтенсивності світла можуть набути забарвлення й стати дивовижно гарними. Наприклад, зображення якоїсь слабкої туманності в телескопі зазвичай здається «чорно-білим», проте астрономові Міллеру з обсерваторій Маунт-Вілсон і Паломар вдалося завдяки своєму терпінню отримати кольорові знімки кількох туманностей. Ніхто ніколи не бачив забарвлення туманностей власними очима, але це не означає, що кольори створені штучним шляхом, просто інтенсивність світла була занадто мала, щоб колбочки наших очей могли визначити колір. Особливо гарні Кільцева й Крабоподібна туманності. На знімку Кільцевої туманності центральна частина забарвлена в прекрасний синій колір і оточена вона яскравим червоним ореолом, а на знімку Крабоподібної туманності на тлі блакитнуватої імли перемежовуються яскраві червоно-оранжеві нитки. За яскравого світла чутливість паличок, вочевидь, дуже мала, але в темряві з часом вони набувають здатності бачити. Відносні зміни інтенсивності, до яких може пристосовуватися око, перевищують один мільйон разів. Природа придумала для цієї мети два роди клітин: одні бачать за яскравого світла й розрізняють кольори — це колбочки, інші пристосовані бачити в темряві — це палички. Звідси виникають цікаві наслідки: перший — це знебарвлення предметів (у слабкому світлі), а другий — відмінність у відносній яскравості двох предметів, забарвлених у різні кольори. Виявляється, палички бачать синій кінець спектра краще, ніж колбочки, але зате колбочки бачать, наприклад, темно-червоний колір, тоді як палички його зовсім не можуть побачити. Тому для паличок червоний колір — все одно що чорний. Якщо взяти два аркуші паперу, скажімо червоний і синій, то в напівтемряві синій здаватиметься яскравішим за червоний, хоча за хорошого освітлення червоний аркуш набагато яскравіший за синій. Це цілком разюче явище. Якщо ми в темряві розглядаємо яскраво розфарбовану обкладинку журналу і уявляємо собі її забарвлення, то на світлі все стає цілком невпізнанним. Описане вище явище називається ефектом Пуркіньє. На фіг. 35.3 пунктирна крива характеризує чутливість ока в темряві, тобто чутливість за рахунок паличок, а суцільна крива стосується зору на світлі. Видно, що максимальна чутливість паличок лежить в області зеленого кольору, а колбочок — в області жовтого кольору. Тому червоний аркуш (червоний колір має довжину хвилі близько 650 ммк), добре видний за яскравого світла, майже зовсім не видно в темряві. Той факт, що зір у темряві здійснюється за допомогою паличок, а поблизу жовтої плями паличок немає, проявляється ще й у тому, що ми бачимо в темряві предмети, які перебувають прямо перед нами, не так чітко, як предмети, розташовані збоку. Слабкі зорі й туманності іноді буває легше помітити, якщо дивитися на них трохи вбік, тому що в центрі сітківки паличок майже зовсім немає. Зменшення числа колбочок до периферії ока, у свою чергу, призводить ще до одного цікавого ефекту — на краю поля зору навіть яскраві предмети втрачають своє забарвлення. Цей ефект легко перевірити. Зафіксуйте свій погляд у якомусь певному напрямку і попросіть приятеля, щоб він підійшов до вас збоку, тримаючи в руці яскраво розфарбовані аркуші. Спробуйте визначити колір аркушів, перш ніж вони опиняться прямо перед вами. Ви виявите, що самі аркуші побачили задовго до того, як змогли визначити, якого вони кольору. Краще, якщо ваш приятель входитиме в поле зору з боку, протилежного сліпій плямі, інакше виникне плутанина: ви почнете вже розрізняти кольори, і раптом усе зникне, а потім аркуші знову з'являться і ви ясно розрізните їхній колір. Цікаво також, що периферія сітківки надзвичайно чутлива до руху об'єктів зору. Хоча ми погано бачимо, коли дивимося скоса, одним куточком ока, проте одразу помічаємо жука чи мошку, що летить збоку, навіть якщо зовсім не очікували побачити щось на цьому місці. Нас так і «тягне» подивитися, що це там миготить на краю поля зору.