Расчет видимости звезд и далеких огней - Забелина И.А.
Скачать (прямая ссылка):
смещения х (радиуса зрачка) относительно оптической оси глаза, входящего в глаз светового пучка.
Суммарное воздействие света Sx зависит от площади зрачка глаза следующим образом:
Рис. 2. Скорость сужения и расширения зрачка глаза при изменении яркости поля:
1 — по Ривсу; 2 — по Кроуфорду; 3 — по Ривсу
0.9
0.8
0.7
0.6
0,5
4 nV, S - ч
\\
N \ \
\ N
\ \
{О
го
Радиус зрачка х, мм 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,3 3,5 4,0
Суммарное воздействие света . . . 0,95 0,89 0,82 0,73 0,66 0,60 0,56 0,48
На рис. 3 приведены коэффициенты Sx, определяющие суммарное воздействие света, проходящего через площадь зрачка глаза наблюдателя разного радиуса х, в зависимости от радиуса зрачка.
Двойственность световоспринимающего аппарата
Приемником световой энергии глаза является сетчатая оболочка [23, 41, 53, 79], состоящая из двух основных слоев: светочувствительного со стороны сосудистой оболочки и мозгового, прилегающего к стекловидному телу глазного яблока, показанных на рис. 4. Мозговой слой состоит из нескольких подслоев: первый, непосредственно соприкасающийся со стекловидным телом, образован отдельными волокнами глазного нерва (1), а последующие подслои 2—8 состоят из окончаний нервных волокон (нейронов). Светочувствительный слой состоит из подслоя цветовоспринимающих клеток 9 (колбочек и палочек) и подслоя пигментного эпителия 10.
Световой поток попадает на светочувствительные клетки, пройдя среды глаза и мозговой слой сетчатки. Если освещенность сетчатки, создаваемая этим потоком, чрезмерно велика, то в направлении светочувствительных клеток начинает перемещаться темный пигмент, заполняющий пространство между ними и поглощающий часть светового потока, выполняя в оптической системе глаза роль нейтрального светофильтра.
Колбочки и палочки расположены в светочувствительном слое неравномерно. Колбочки, являясь рецепторами дневного зрения* наиболее плотно располагаются в центральной части сетчатки называемой желтым пятном, в центре которого имеется углубление диаметром 0,4 мм или 1°,3 (центральная ямка), заполненное только колбочками. По мере удаления от центральной ямки желтого пятна все больше преобладают палочки — рецепторы ночного зрения, которые на расстоянии 10—12° от центра достигают наибольшей концентрации. Общее число колбочек в светочувствительном слое около 7 млн, палочек — около 130 млн. Колбочки и палочки имеют в своем составе вещества, сильно поглощающие
Рис. 4. Строение сетчатой оболочки глаза:
1 — пигментный слой, прилегающий к сетчатке; 2 — слой палочек и колбочек; 3 — наружная перепонка; 4 — внешний зернистый слой; 5 — внешний межзерни-стый слой; 6 — внутренний зернистый слой; 7 — внутренний мелкозернистый слой; 8 — ганглиозные клетки зрительного иерва; 9 — волокна зрительного нерва; 10 — внутренняя перепонка; /, II, III — первый, второй, третий нейроны [411
2 7
свет (светопоглощающее вещество колбочек—иодопсин, палочек — родопсин). Основу зрительного раздражения, передаваемого в мозг по нервным волокнам, и составляет поглощение света и сопровождающая его химическая реакция разложения этого вещества [41].
Таким образом, существует два аппарата зрения: дневной — колбочковый и ночной — палочковый. Двойственность световоспринимающей системы глаза человека может быть доказана результатами целого ряда экспериментальных исследований.
На рис. 5 показана зависимость пороговой яркости от времени пребывания в темноте [53]. При центральном расположении объекта углового размера а две ветви кривых, образуемых из-за разной световой чувствительности колбочек и палочек, наиболее заметно выражены при пятнах большого углового размера, т. е. когда изображение светового пятна приходится на участки сетчатки с разными световоспринимающими элементами. Незначительное пребывание в темноте, соответствующее начальной ветви кривой, характеризуется сравнительно небольшим уменьшением пороговой яркости. Это свойственно колбочковому аппарату зрения. Такой ход процесса характерен, как видно из рисунка, при наблюдении светлых пятен малого углового размера, почти целиком попадающих на центральную ямку сетчатки, где практически отсутствуют палочки. Вторая ветвь кривой характеризуется более значительным изменением пороговой яркости и соответствует палочковому (ночному) аппарату зрения. Эта ветвь кривой возникает лишь при больших угловых размерах объекта, когда световой поток от пятна попадает в зону максимальной концентрации палочек. У людей, страдающих ночной слепотой, т. е. отсутствием палочкового аппарата или резким ослаблёнием его деятельности, наблюдается значительно меньшее изменение чувствительности в этом эксперименте, чем у людей с нормальным зрением. Колбочковый (дневной) аппарат функционирует преимущественно при яркостях рассматриваемой картины В > 10 кд/м2; палочковый, ночной — при яркостях В < 0,01 кд/м2. Особенности зрения человека связаны с наличием этих двух аппаратов зрения, работающих в разных диапазонах яркости, а именно со способностью в условиях дневного освещения различать детали в сотни раз более мелкие, чем в условиях ночи, и со значительно большей чувствительностью глаза ночью, превышающей на 2—3 порядка чувствительность дневного зрения. Наблюдая светлые предметы на тем-
