Час темнової адаптації нормального ока. Адаптація зору

Відомо, що око людини здатне працювати в дуже широкому діапазоніяскравості. Однак сприймати весь цей діапазон одночасно очей не може. У процесі зору очей пристосовується до рівня яскравості, що переважає в полі зору. Це пояснюється залежністю світлової чутливості ока від рівня збудження його світлочутливих елементів. Максимальну світлову чутливість очей має після тривалого перебування в темряві. На світлі чутливість ока знижується. Процес пристосування зорового органулюдини до різних рівнів яскравості прийнято називати яскравою адаптацією.

Експериментально показано, що діапазон яскравостей, що сприймаються, при заданому рівні адаптації сильно обмежений. Усі поверхні, що мають яскравість менше мінімальної для даного діапазону, здаються нам чорними. Максимальна яскравість створює відчуття білого. Якщо поле зору з'явиться поверхня, яскравість якої перевищує максимальну для даного діапазону, то адаптація зору зміниться, і весь діапазон бачення відповідним чином зрушить у бік більш високих яскравостей. При цьому ті поверхні, які при нижчому рівні адаптації здавалися нам сірими, сприйматимуться як чорні.

Яскрава адаптація виникає в результаті зміни яскравості поля зору, а отже, і освітленості сітківки в зоні зображення. Окремими випадками яскравої адаптації є темнаі світловаадаптація. Темнова адаптація виникає при миттєвому зменшенні яскравості поля зору від певної величини до нульового значення яскравості адаптації. Світлова - зі збільшенням яскравості від нульового значення до деякої кінцевої величини. Тривалість процесів світлової та темнової адаптації різна. У той час як зниження чутливості зору (світлова адаптація) відбувається за час від часток секунди до декількох секунд, процес темнової адаптації триває 60 ... 80 хв.

Якщо протягом 10...15 сік спостерігати лист білого паперу, половина якого закрита чимось чорним, а потім чорне зняти, то закрита до цього частина листа здасться світлішою за решту його частини. У цьому випадку прийнято говорити про місцевої яскравої адаптації. Явище місцевої яскравості адаптації можна пояснити тим, що при одночасному спостереженні деталей різної яскравості, тобто коли освітленості різних ділянок сітківки в той самий момент часу виявляються різними, рівень збудження одних ділянок впливає на світлову чутливість інших.

Колірна адаптаціявиникає внаслідок зміни кольоровості поля зору при незмінній його яскравості. У той час як яскрава адаптація характеризується невідповідністю світлоти та яскравості, для колірної адаптації характерна невідповідність між кольоровістю випромінювання та відчуттям цієї кольоровості.

Явище колірної адаптації пояснюється зміною чутливості ока внаслідок зміни співвідношення рівнів збудження трьох його приймачів при впливі на око випромінювання певної кольоровості. Колір, на

який адаптується око, ніби вицвітає. Це відбувається в результаті зниження, чутливості до даного кольору ділянки сітківки, який на цей колір адаптований. Так, якщо після спостереження зеленої фігури протягом 15 ... 20 с перевести погляд на ахроматичний фон, то на фоні виникає послідовний образ (слід від попереднього подразнення) червоного кольору. Якщо деякий час дивитися крізь жовті окуляри, то після того, як окуляри зняті, всі предмети, що оточують, здаватимуться синюватими. Зміна кольору в результаті попередньої дії на око інших кольорів називають послідовним кольоровим контрастом. Експериментально показано, що зміни відчуття кольоровості в процесі адаптації кольору можуть бути досить великі, причому характер зміни кольоровості не залежить від яскравості спостережуваного кольору.

Залежно від наявності у полі зору деталей різного кольору можуть мати місце зміни візуальних контрастів як унаслідок зміни світла, так і внаслідок зміни кольоровості. Деталі, що розглядаються на темному тлі, світлішають, але в світлому – темніють. Так, два шматочки одного і того ж паперу, покладені в одному випадку на чорний оксамит, а в іншому - на білу тканину, здаються неоднаковими по світлі. Світло деталі під впливом кольору фону змінюється незалежно від того, чи є фон і деталь, що розглядається на ньому, ахроматичними або кольоровими.

Помістивши шматочки одного і того ж сірого паперу на фони різного кольору, зауважимо, що ці шматочки здаватимуться нам різними за кольором. На червоному тлі сіре поле набуде зеленого відтінку, на синьому – жовтий, а на зеленому – червонуватий. Подібне явищеспостерігається і в тому випадку, якщо на кольорових фонах помістити шматочки паперу квітів, відмінних від кольору фону: жовте на червоному здасться злегка зеленим, жовте на зеленому - помаранчевому і т. д. Це явище, на відміну від послідовного контрасту, має назву одночасного кольорового розмаїття.

Відомо, що той самий аркуш білого паперу сприймається «білим» у будь-яких умовах освітлення: при свічці, при лампах розжарювання і при денному світлі. Незважаючи на те, що відмінності в спектральному складі «білого» світла іноді перевищують відмінності в спектральних кривих відображення більшості об'єктів, око майже завжди безпомилково визначає кольори об'єктів. Так, наприклад, хоча поверхні, блакитні в умовах денного освітлення, при освітленні лампами розжарювання виявляються зеленими, людина продовжує вважати їх блакитними. Пояснюється це тим, що в будь-яких умовах освітлення найлегше впізнаються білі деталі, тому що вони завжди найсвітліші. Все ж решта кольорів оцінюються оком по відношенню до них. Іншими словами, при спостереженні деякої сцени, що містить ряд кольорових об'єктів, в певних умовах освітлення відносні чутливості трьох приймачів ока змінюються таким чином, що співвідношення рівнів збудження їх на тій ділянці сітківки, де виявилося зображення найсвітлішого об'єкта сцени, стає рівним співвідношенню рівнів збудження, що викликає відчуттябілий. Це явище носить назву явища константності кольору, або поправки на освітлення. Цим явищем пояснюється, наприклад, і те, що глядач під час перегляду кінофільмів (в затемненому приміщенні) не помічає

Периферичний орган зору реагує на зміни у освітленні і функціонує незалежно від ступеня яскравості освітлення. Адаптація ока є здатністю пристосовуватися до різним рівнямосвітленості. Реакція зіниці на зміни, що відбуваються, дає сприйняття візуальної інформації в мільйонному діапазоні інтенсивності від місячного до яскравого освітленнянезважаючи на відносний динамічний обсяг відгуку зорових нейронів.

Види адаптації

Вченими вивчені такі види:

• світлова - адаптація зору при денному чи яскравому висвітленні;
• темнова - при темряві або слабкому світлі;
• колірна – умови зміни кольору підсвічування об'єктів, які розташовані навколо.

Як це відбувається?

Адаптація світлова

Відбувається під час переходу з темряви до сильного освітлення. Воно миттєво засліплює і спочатку видно лише білий, оскільки чутливість рецепторів налаштована на тьмяне світло. Одну хвилину часу займає конуси для поразки різким світлом, щоб захопити його. При звиканні світлочутливість сітківки втрачається. Повне звикання ока до природного освітлення відбувається протягом 20 хвилин. Існує два способи:

• різке зниження чутливості сітківки;
• сітчасті нейрони піддаються швидкому пристосуванню, що гальмує функцію стрижня та сприятливої ​​конусної системи.

Темнова адаптація

Темновий процес настає під час переходу з яскраво освітленої області до темної.

Темнова адаптація є зворотний процес світловий. Це відбувається при переході від добре освітленої області до темної області. Спочатку спостерігається чорнота, оскільки конуси перестають функціонувати у світлі низької інтенсивності. Механізм адаптації можна розділити на чотири фактори:

• Інтенсивність і час світла: збільшуючи рівні яскравостей, що попередньо адаптуються, час домінування конічного механізму розширюється, поки перемикання стрижневого механізму затримується.
• Розмір та розташування сітківки: розташування тестової плями впливає на темну криву через розподіл стрижнів та конусів у сітківці.
• Довжина хвилі порогового світла безпосередньо впливає темнову адаптацію.
• Регенерація родопсину: при впливі світлих фотопігментів як у стрижневих, так і конічних фоторецепторних клітинах виходять структурні зміни.

Варто зазначити, що нічне бачення має набагато більше низька якість, ніж зір при нормальному світлі, оскільки обмежено зменшеним роздільною здатністю та забезпечує можливість відрізняти лише відтінки білого та чорного. Приблизно півгодини займає в очі пристосуватися до сутінків і набути чутливості в сотні тисяч разів більше, ніж за денного світла.

Звикання ока до темряви займає набагато більше часу у людей похилого віку, ніж молодих.

Колірна адаптація

Для людини колірні предмети змінюються при різному висвітленні лише на короткий уривок часу.

Полягає в зміні сприйняття рецепторів сітківки ока, у яких максимуми спектральної чутливості розташовуються в різних колірних спектрахвипромінювання. Наприклад, при зміні природного денного світла на світло ламп у приміщенні, зміни відбудуться у кольорах предметів: зелений колірбуде відбиватися жовто-зеленим відтінком, рожевий – червоним. Такі зміни видно лише короткий уривок часу, згодом вони зникають і здається, що колір об'єкта залишається незмінним. Око звикає до випромінювання, відбитого від об'єкта і сприймається як і за денному світлі.

Світловідчуття- це здатність зорового аналізаторасприймати світло та розрізняти ступеня його яскравості. При дослідженні світловідчуття визначають здатність розрізняти мінімальне світлове подразнення - поріг подразнення - і вловлювати найменшу різницюв інтенсивності освітлення – поріг розрізнення.

Процес пристосування ока до різним умовамосвітлення називається адаптацією. Розрізняють два види адаптації: адаптацію до темряви при зниженні рівня освітленості та адаптацію до світла у разі підвищення рівня освітленості.

Кожному відомо, наскільки безпорадним почуваєшся, потрапляючи з яскраво освітленого приміщення до темного. Тільки через 8-10 хв починається розрізнення погано освітлених предметів, а щоб достатньо вільно орієнтуватися, потрібно ще по крайнього заходу 20 хв, поки зорова чутливість у темряві досягає необхідної цього ступеня. При темновій адаптації збільшується чутливість до світла, максимальна адаптація спостерігається за годину.

Зворотний процес адаптації до високого рівня освітленості протікає набагато швидше, ніж адаптація до темряви. При адаптації до світла знижується чутливість ока до світлового подразника, вона триває близько 1 хв. Після виходу з темного приміщення зоровий дискомфорт зникає вже через 3-5 хв. У першому випадку - у процесі темнової адаптації проявляється скотопічний зір, у другому, при світловій адаптації - фотопічне.

Зорова система адекватно реагує як у швидкі, і на повільні перепади променистої енергії. Причому для неї характерна практично миттєва реакція на обстановку, що швидко змінюється. Світлочутливість зорового аналізатора настільки ж варіабельна, як різноманітні характеристики світлових подразників навколишнього світу. Необхідність адекватно сприймати енергію як дуже слабких, так і дуже сильних джерел світла, не наражаючись на структурні ушкодження, забезпечується здатністю до перебудови режиму роботи.рецепторів. На яскравому світлі світлова чутливістьочі знижується, але з тим загострюється реакція на просторову і тимчасову диференціювання об'єктів. У темряві весь процес відбувається навпаки. Цей комплекс змін як світлочутливості, так і роздільної здатності ока в залежності від зовнішнього (фонового) освітленості називають зорової адаптацією.

Скотопічно адаптована сітківка максимально чутлива до світлової енергії самого низького рівня, але при цьому різко знижується її просторова роздільна здатність і зникає відчуття кольору. Фотопічно адаптована сітківка, будучи низькочутливою для розрізнення слабких джерел світла, водночас має високу просторову і тимчасову роздільну здатність, а також відчуття кольору. З вказаних причин навіть у безхмарний день блисне місяць і гаснуть зірки, а вночі без підсвічування ми втрачаємо здатність читати текст, набраний навіть великим шрифтом.

Діапазон освітленості, в межах якого здійснюється зорова адаптація, величезний; у кількісному вираженні він вимірюється від мільярда до кількох одиниць.

Рецептори сітківки мають дуже високою чутливістю- вони можуть дратуватись одним квантом видимого світла. Це з дією біологічного закону посилення, коли після активації однієї молекули родопсина сотні його молекул активируются. Крім того, палички сітківки організовані у великі функціональні одиниціпри слабкому висвітленні. Імпульс від великої кількостіпаличок конвергує у біполярні, а потім у гангліозні клітини, викликаючи ефект посилення.

У міру збільшення освітленості сітківки зір, що визначається в основному паличковим апаратом, змінюється колбочковим зором, причому максимум чутливості зсувається в напрямку від короткохвильової до довгохвильової частини спектру. Цей феномен, описаний Пуркіньє ще XIX в., добре ілюструється побутовими спостереженнями. У букеті з польових квітів у сонячний день виділяються жовті та червоні маки, у сутінках – сині волошки (зсув максимуму чутливості від 555 до 519 нм).

Чинники, що знижують ступінь видимості (туман, сніг, дощ, серпанок і т. д.), надзвичайно ускладнюють спостереження. море, У нічний час умови спостереження також погіршуються, причому вони мають свої особливості.

Обов'язки вахтового помічника на ходу судна складаються з двох основних рівною мірою важливих функцій. По-перше, він виконує різні обчислювальні операції, вирішує штурманські та інші завдання, здійснює контроль за положенням судна і веде численні його шляхи на навігаційній карті. По-друге, він поряд з вахтовим матросом забезпечує візуально-слухове спостереження за навколишнім середовищем, використовуючи відповідні технічні засоби. Іншими словами, штурману доводиться чергувати ці два види діяльності: то працювати в рубанні над посібниками та картою, то виходити та залишатися на відкритій частині містка. Такий образ дій штурмана пов'язаний у темний час доби із відомим явищем адаптації ока. Адаптацією зоруназивається зміна чутливості ока залежно від перебування його на світлі чи темряві. Зниження чутливості зору при світловому роздратуванні називається пристосуванням, або адаптацією ока до світла, а збільшення чутливості у міру перебування в темряві називається пристосуванням ока до темряви, або адаптацією темного ока.

Світлова адаптація відбувається значно швидше за темнову і вона займає при середніх яскравостях світла 1-3 хв(Темнова адаптація не менше 5-7 хв).

Зі сказаного видно, що явище адаптації зору має найважливіше значення для нічних спостережень. Для того щоб чутливість ока в темряві була протягом вахти однаково високому рівні, зір спостерігача не повинен піддаватися впливу світла. Однак за умовами діяльності вахтовий штурман не може уникнути періодичних, хоч і нетривалих, засвіток ока під час роботи в рубанні над картою або з приладами. Завдання в даному випадку, очевидно, полягатиме в тому, щоб усунути або, принаймні, максимально послабити вплив засвіту.

Відомо, що наростання чутливості зору у темряві відбувається набагато швидше після перебування в умовах слабкого освітлення. За даними наукових досліджень, червоний світловий подразник слабо діє на сітківку ока - у кілька десятків разів слабший, ніж білий.

З викладеного видно, що характер освітлення штурманської рубки, де доводиться періодично працювати вахтовому помічнику, а також всіх приладів кермової рубки має виключно важливе значення. Треба прагнути, щоб це освітлення лежало в межах оптимуму з усіх поглядів.

Як відомо, освітлення поділяється на два види: загальне

місцеве. Загальне призначене для одночасного освітлення як робочої поверхні, так і всього іншого приміщення.

мого робочого місця, як, наприклад, для частини штурманського

фону, зайнятий картою.

Загальним освітленням штурманської рубки вночі на ходу судна користуватися не рекомендується. Місцеве освітлення над штурманським столом влаштовується як спеціального бра,| відбиває пучок світла вниз на столі. Лампа отримує живлення через реостат, що дозволяє зменшувати чи збільшувати силу світла. На рефлектор насаджується відкидний червоний або оранжевий світлофільтр.

Вахтовому помічнику при короткочасних відвідинах:

Штурманської рубки для розрахунків та нанесення точки на карту рекомендується постійно тримати бра під фільтром. У крайньому випадку за відсутності фільтра силу світла бра необхідно зменшувати реостатом настільки, щоб, з одного боку, можна було вільно працювати над картою, з другого - щоб зниження чутливості зору було зведено до мінімуму. Це потрібно для того, щоб око постійно було адаптоване до темряви.

Висвітлення картушок компасів, машинних телеграфів, циферблатів і табло різних приладів та установок як у кермовий, так і в штурманській рубках слід зменшувати до мінімальної межі, що дозволяє лише розрізняти відліки або показання, щоб виключити негативний впливцього висвітлення на темнову адаптацію ока судноводія. Під час пеленгування будь-яких об'єктів світло на компасах чи репітерах також необхідно послаблювати. Екран радіолокатора при оглядах вночі не повинен мати сильного засвічення. Налаштовуючи прилад, треба вміло користуватися ручкою «Яскравість», встановлюючи її щоразу оптимальне положення. Висвітлення шкал включається лише на короткочасний момент, коли необхідно прочитати відлік пеленгу або курсового кута, і зазвичай лише на один щабель.

Темнова адаптація зору грає важливу рольу забезпеченні безпечного плавання, і цьому питанню слід приділяти саме серйозна увага. Адаптація ока до темряви-це процес повільний, що триває десятки хвилин, звідси зрозуміло, яку небезпеку є яскравим світлом при нічних спостереженнях на судні. Варто недовго пробути у освітленому приміщенні або подивитися на джерело яскравого світла, наприклад, промінь прожектора, як адаптація до темряви буде відразу втрачена, і на відновлення чутливості очі потрібно багато часу.

У Статуті служби на судах морського флотусказано, що «але виклику вахтового помічника капітан зобов'язаний негайно вийти на місток і у разі несприятливих умов плавання перебувати там доти, поки це необхідно, незалежно від часу доби». Зазвичай подібні виклики надходять у складних ситуаціях, при розбіжності із зустрічними чи обганяемыми судами. Якщо в денний часкапітан, піднявшись на місток, здатний одразу оцінити обстановку, прийняти відповідні

рішення і видати команди, то вночі він опиняється у скрутному становищі, тому що перші 5-7 хвйого зір майже повністю позбавлений світлової чутливості. Вахтовий штурман повинен враховувати цю важливу обставину. У темний період доби при виявленні судів чи інших небезпек він повинен негайно повідомляти про це капітану, щоб останній міг заздалегідь вийти на місток і дати можливість оці певною мірою адаптуватися до темряви.

Капітану під час перебування у внутрішніх приміщеннях рекомендується уникати яскравого засвіту свого зору. Вночі йому не слід включати у каюті освітлення, тим більше яскраве; коридори, якими капітан проходить на місток, повинні бути затемнені або обладнані світильниками з червоними плафонами.

Гострота зору, тобто здатність бачити далекі предмети та розрізняти їх тонкі та дрібні але кутовими розмірами деталі, у різних людейНе однакова у них і здатність до адаптації зору. Відомо, наприклад, що темнова адаптація значно змінюється при гіпертонічної хвороби. Ця зміна проявляється у вигляді уповільнення процесу наростання світлової чутливості та зменшення кінцевих її величин. Швидкість та ступінь темнової адаптації знижується також і з віком.

Зважаючи на всі ці фактори, слід рекомендувати, щоб капітан мав свій окремий багаторазовий бінокль, заздалегідь налаштований під його очі. Такий бінокль слід зберігати у спеціальному та зручному місціна містку для того, щоб капітан, прибувши на виклик, міг відразу, без попереднього налаштування, використовувати його для спостереження.

Важливе значення при нічному огляді має затемнення судна. Не можна допускати, щоб на палубу пробивалося якесь світло, навіть від слабких джерел або відбите. До обов'язків вахтової служби входить забезпечення повної темрявияк на самому ходовому містку, так і попереду. Передбачаючі на баку та інші спостерігачі, де б вони не розміщувалися, повинні утримуватися від куріння та запалення сірників. Використання ручних ліхтарів для будь-яких цілей допускається лише в крайніх випадкахз дозволу вахтового помічника.

Найчутливіші місця сітківки лежать над центрі поля зору, а трохи збоку, на периферії очі. Ця обставина визначає так зване «бічний зір». Істота його полягає в тому, що вночі слабкий вогонь прямим поглядом у точку його джерела не виявляється, а варто спостерігачеві відвести свій погляд дещо убік, як це світло буде чітко сприйнято бічною частиною сітківки ока. Добре натреновані спостерігачі успішно користуються цією властивістю зору, вчасно виявляючи небезпеку. Вони в та-

ких випадках направляють погляд над ту точку горизонту, де очікується вогонь, а кілька убік від неї.

Нічному спостерігачеві доводиться дивитись то на яскраве світло, то в темряву, як, наприклад, штурману при роботі з локатором, тому слід користуватися поперемінно одним оком, то іншим. Так, можна дивитися на екран тільки лівим оком, закриваючи праве, яке збереже темнову адаптацію і дозволить добре бачити в темряві, хоча ліве око і буде певною мірою засліплене світлом. Цей спосіб дає непогані результати, але без попереднього тренування швидко втомлює зір спостерігача.

Адаптація - це пристосування ока до умов освітленості, що змінилися. Забезпечується: зміною діаметра отвору зіниці, переміщенням чорного пігменту в шарах сітківки, різною реакцією паличок та колб. Зіниця може змінюватися в діаметрі від 2 до 8 мм, при цьому його площа і відповідно світловий потік змінюються в 16 разів. Скорочення зіниці відбувається за 5 секунд, а його повне розширення- за 5 хвилин.

Колірна адаптація

Сприйняття кольору може змінюватись в залежності від зовнішніх умовосвітленості, проте зір людини адаптується до джерела світла. Це дозволяє ідентифікувати світло як і той самий. У різних людей є неоднакова чутливість очей до кожного із трьох кольорів.

Темнова адаптація

Відбувається під час переходу від великих яскравостей до малих. Якщо в око спочатку потрапляло яскраве світло, то палички були засліплені, родопсин вицвів, чорний пігмент проник у сітківку, затуляючи колбочки від світла. Якщо раптово яскравість світла значно зменшиться, спочатку розшириться зіниця. Потім із сітківки почне йти чорний пігмент, родопсин відновлюватиметься, і коли його набереться достатньо, почнуть функціонувати палички. Так як колбочки не чутливі до слабких яскравостей, то спочатку очей нічого не розрізнятиме, поки не почне дію новий механізм зору. Чутливість ока досягає максимального значення через 50-60 хвилин перебування у темряві.

Світлова адаптація

Процес пристосування ока під час переходу від малих яскравостей до великих. При цьому надзвичайно сильно відбувається роздратування паличок завдяки швидкому розкладу родопсину, вони засліплені; і навіть колбочки, не захищені ще зернами чорного пігменту, дуже роздратовані. Тільки після достатнього часу пристосування ока до нових умов закінчується, припиняється неприємне почуттязасліплення і очей набуває повного розвитку всіх зорових функцій. Світлова адаптація продовжується 8-10 хвилин.