Jaké jsou limity lidského zraku?

Obsah

• Video: co může vlastně jóga? limit lidských schopností
• Jak vidíme barvu?
• Kolik fotony přinejmenším musíme vidět?
• Jaký je limit malých a vzdálené, že můžeme vidět?
• Co se týče může být akutní vize?
• Video: space: cesta do rychlosti kosmického světla 1080-hd

Z pozorování vzdálených galaxií světelných let daleko od nás na vnímání barev neviditelných, Adam Hedheyzi na BBC vysvětluje, proč se vaše oči mohou dělat neuvěřitelné věci. Podívejte se kolem sebe. Co vidíš? Všechny tyto barvy, stěny, okna, všechno se zdá zřejmé, jako by to mělo být. Představa, že ji můžeme vidět skrz částice světla - fotony - to odrazit předmětů a spadají do našich očí, zdá neuvěřitelné.

To fotonů bombardování absorbuje asi 126 milionů citlivé na světlo buňky. Odlišný směr a energie fotonů jsou přenášeny do mozku v různých tvarů, barev, jasu, naplněné obrazy naší různobarevné světa.

Naše pozoruhodný zrak má samozřejmě několik omezení. Nevidíme rádiové vlny vycházející z našich elektronických zařízení, nemůže vidět bakterie pod nosem. Ale s pokroky v fyziky a biologie, můžeme určit základní hranice přírodní. „Všechno, co můžete rozlišovat mezi prahem, což je nejnižší úroveň výše a níže, které nemůžete vidět,“ - říká Michael Landy, profesor neurologie na univerzitě v New Yorku.

Začít uvažovat o výtvarném prahové hodnoty ve světle - pardon slovní hříčka - tolik stýkat s vizí první: barvy.

Proč vidíme fialové, ne hnědé, záleží na energii, nebo vlnová délka, fotony dopadající na sítnici v zadní části naší oční bulvy. Existují dva druhy fotoreceptorů, tyčinek a čípků. Kužely jsou odpovědné za barvu a drží nám umožňují vidět odstíny šedi ve špatných světelných podmínkách, například v noci. Opsins, nebo molekuly pigmentu v buňky sítnice absorbují elektromagnetické energii dopadajících fotonů, generuje elektrický impuls. Tento signál prochází zrakového nervu do mozku, kde se narodil vědomého vnímání barev a obrázků.

Máme tři druhy čípků a odpovídající opsin každý citlivé na fotony určité vlnové délky. Tyto kužele jsou označeny písmeny S, M a L (krátké, střední a dlouhé vlnové délky, v tomto pořadí). Krátkovlnné vnímáme modré, dlouhé - červená. Vlnové délky mezi nimi a jejich kombinací jsou převedeny do kompletní duhy. „Veškeré světlo, které vidíme, kromě uměle vytvořený pomocí hranolů nebo inteligentní zařízení, jako jsou lasery, je směs různých vlnových délek - řekl Landy.“

Ze všech možných fotonů vlnové délky kuželů se objevit naši malou skupinu 380 až 720 nanometrů - to, čemu říkáme viditelné spektrum. Mimo náš dosah vnímání je, infračervené a rádiové spektrum, druhý vlnový rozsah od milimetrů až kilometrů.

V průběhu našeho viditelného spektra do vyšších energií a kratším vlnovým délkám, zjistíme, ultrafialové spektrum, pak rentgeny, a na horní - gama spektra, v němž vlnová délka dosáhnout bilióntině metru.

Zatímco většina z nás jsou omezeny na viditelném spektru, lidé s afakie (nepřítomnost čočky) jsou viditelné v ultrafialovém spektru. Afakie obvykle vytvořen jako výsledek chirurgickém odstranění šedého zákalu a vrozených vývojových vad. Obvykle blokuje objektiv UV světla, tak bez ní, mohou lidé vidět za viditelném spektru a vnímat vlnové délky až do 300 nm v modravým nádechem.

Studie z roku 2014 ukázala, že relativně vzato, můžeme všichni vidět infračervené fotony. Pokud dva infračervené fotonů zapadnout do buněk sítnice téměř současně, jejich kombinaci energie, to převod z neviditelné vlnové délky (například 1000 nm) ve viditelné oblasti 500 nanometrů (studená zelená pro většinu z oka).

Jak vidíme barvu?

Zdravé lidské oko má tři druhy čípků, z nichž každý může odlišují asi 100 různých barev, takže většina výzkumníků se shodují, že naše oči lze obecně rozlišit asi milion odstínů. Nicméně, vnímání barev - spíše subjektivní kapacita, která se liší od člověka k člověku, a proto stanovit přesná čísla je obtížné.

„Je velmi obtížné jej posunout na čísla, - říká Kimberly Jamieson, výzkumný pracovník na University of California v Irvine. - Co ten člověk vidí, může to být pouze součástí barev viděných jinou osobou ".

Jamison ví, co mluví, protože pracuje s „tetrachromacie“ - lidí, kteří mají „nadlidskou“ vizi. Tyto vzácné jednotlivce, většinou ženy, mají genetickou mutaci, která jim poskytla další čtvrtý kužely. Zjednodušeně řečeno, protože čtvrtá sada kuželů, tetrachromacie vidíte 100 milionů barev. (Lidé s barvosleposti, dvojchromany, mají pouze dva druhy čípků a je vidět asi 10 000 barev).

Kolik fotony přinejmenším musíme vidět?

Za účelem barevné vidění pracoval, šišky mají tendenci potřebovat mnohem více světla než jejich kolegové hole. Z tohoto důvodu, v nízkém barvou světla je „zhasne“, jak předními monochromatické coli.

V ideálních laboratorních podmínkách i v oblastech, kde sítnice hole jsou do značné míry chybí, kužely může být aktivována pouze hrstka fotonů. Zatím se drží lépe, pokud jde o rozptýleného světla. Experimenty ukázaly, že 40-tých let, jedno kvantum světla je dost, aby si naši pozornost. „Lidé mohou reagovat na jediném fotonu, - řekl Brian Wandell, profesor psychologie a elektrotechniky na Stanfordu. - Je tu ještě větší citlivosti nemá smysl. "

V roce 1941, Columbia University vědci sedět lidí v temné místnosti a dal jejich oči zvyknou. Drží to trvalo několik minut, aby se dosáhlo plné citlivosti - to je důvod, proč máme problémy s viděním, když se náhle zhasnou světla.

Vědci pak zapálil modro-zelené světlo v přední části testovaných osob. Na úrovni přesahující statistická náhoda, že účastníci byli schopni opravit světlo, když první foton 54 dosáhl své oči.

Po ztrátě platební fotonů přes absorpci ostatních složek oka, vědci zjistili, že u pěti z fotonů aktivovat pět jednotlivé hole, které poskytují účastníkům pocit na světě.

Jaký je limit malých a vzdálené, že můžeme vidět?

Tato skutečnost může překvapit: neexistuje žádná vnitřní omezení nejmenší nebo nejvzdálenější věc, kterou můžeme vidět. Tak dlouho, jak objekty libovolné velikosti, na libovolnou vzdálenost přenášet fotonů buněk sítnice, můžeme vidět.

„Všechno, co vzrušuje do oka, je množství světla, které dosáhne do oka, - říká Landy. - Celkový počet fotonů. Můžete si vytvořit světelný zdroj je směšně malé a vzdálené, ale pokud se vysílá fotony silný, že ho vidí. "

Například, konvenční moudrost říká, že můžeme vidět plamen svíčky ze vzdálenosti 48 kilometrů tmavě jasná noc. V praxi se ovšem naše oči by jen plavat v fotony, takže rozptylové paprsky z dálky jednoduše ztratit ve změti. „Když zvýšíte intenzitu pozadí, množství světla, které musíte vidět něco zvýšil,“ - řekl Landy.

Noční obloha s tmavým pozadím, hvězdné, je stávkující příklad rozsahu naší vize. hvězda ogromny- mnozí z těch, vidíme na noční obloze, aby miliony kilometrů v průměru. Ale i nejbližší hvězdy jsou nejméně 24 bilionů kilometrů od nás, ale proto, že tak malý pro naše oči, že nemohou říci. A přesto je vidíme jako silný bod emitující světlo jako fotony kříž kosmických vzdáleností a dostat se do našich očí.

Všechny jednotlivé hvězdy, které vidíme na noční obloze, jsou v naší galaxii - Mléčné dráhy. Nejvzdálenější objekt můžeme vidět pouhým okem, je mimo naši galaxii: galaxii Andromedy, která se nachází 2,5 miliónů světelných let od nás. (I když je to kontroverzní, někteří lidé tvrdí, že mohou vidět galaxii trojúhelníku v mimořádně temné noční obloze, ale to je tři miliony světelných let daleko, jen aby měl vzít za slovo).

Bilion hvězd v galaxii v Andromedě, vzhledem k jeho vzdálenost, rozprostřené do neurčitého kus zářícího nebe. Zatím jeho velikost je obrovský. Pokud jde o zdánlivé velikosti, ani být v trilion kilometrů, tato galaxie je šestkrát větší než Měsíc v úplňku. Nicméně, naše oči tak málo fotonů, že tato nebeská monstrum je téměř nepostřehnutelný.

Co se týče může být akutní vize?

Proč nemáme rozlišit jednotlivé hvězdy v galaxii v Andromedě? Hranice našeho vizuálního rozlišení, nebo zrakové ostrosti, jsou limitující. Zraková ostrost - je schopnost rozlišit detaily, jako jsou body nebo čáry, oddělených od sebe navzájem tak, že nejsou sloučeny. Je tedy možné uvažovat meze počtu „bodů“, které můžeme rozeznat.

Hranice zrakové ostrosti zavést několik faktorů, jako je například vzdálenost mezi kužely a tyčí, zabalené v sítnici. Důležitá je také optika oční bulvy, která, jak jsme již uvedli, že brání všechny možné fotony světlocitlivé buňky.

Teoreticky, studie ukázaly, že to nejlepší, co můžeme vidět, to je asi 120 pixelů na stupni oblouku, jednotkou úhlového měření. Můžete si ji představit jako černo-bílé šachovnice 60 x 60 buněk, které se vejdou na hřebík paže. „To je jasný vzor, ​​který můžete vidět,“ - řekl Landy.

screening Vision, jako stůl s malým písmem, se řídí stejnými zásadami. Tyto limity vizuální vysvětlit, proč nemůžeme rozlišit a zaměřit se na jednom tupým šířce biologické buněčné několika mikrometrů.

Ale ne odepsat samotné účty. Miliónů barev jednotlivé fotony, galaktických světů mimo kvantilliony kilometrů pryč - ne příliš špatné pro bublině želé v našich zásuvek napojených na 1,4 libry houby v našich lebek.