Меню Рубрики

А роуз зрение человека и электронное

Качество: Сканированные страницы

Количество страниц: 219

Книга известного американского ученого, одного из основателей современных телевизионных систем проф. А. Роуза посвящена вопросам восприятия и регистрации изображения.

В наши дни, когда границы зрительного восприятия человека значительно расширились благодаря фотографии, кино и телевидению, сопоставление свойств глаза человека, фотографических и «видящих» электронно-оптических систем особенно важно и актуально.

Книга предназначена для широкого круга инженерно-технических и научных работников, интересующихся проблемами разработки и усовершенствования систем отображения оптической информации.

От редактора перевода
От автора

Введение
Ограничения зрительного процесса, связанные с квантовой природой света
Итоговый эксперимент
Второй эксперимент
Разрешающая способность, отношение сигнал/шум и тестовые изображения
Абсолютная шкала качества
Ограничения качества изображения, обусловленные геометрическими факторами и шумами
За пределами видимого спектра

Введение
Оптические параметры
Качественные показатели
Квантовая эффективность зрения человека
Предпочтительный метод определения квантовой эффективности
Сравнение различных оценок квантовой эффективности
Темновая адаптация
Автоматический контроль усиления
Зрительный шум
Послеобразы
Видимость излучений высоких энергий
Зрение и эволюция

Введение
Сканирующие диски и диссекторы
Иконоскоп
Супериконоскоп
Ортикон
Суперортикон
Суперизокон
Суперортикон с усилителем изображения
Проводимость, индуцированная быстрыми электронами
Видиконы
Твердотельные самосканирующиеся матрицы

Введение
Чувствительность и отношение сигнал/шум
Разрешающая способность, отношение сигнал/шум и эффективная полоса пропускания
Пороговые свойства фотографических зерен
Вуаль
Излучения высоких энергий
Относительные чувствительности пленки, телевизионных передающих трубок и человеческого глаза

Постановка проблемы
Корректный метод определения отношения сигнал/шум в телевизионном изображении
Сравнение методов ослабления шума
Влияние высокого контраста на видимость шума
Шум в темных участках изображения
Зависимость шума от яркости воспроизводимых картин

Введение
Различные типы усилителей изображения
Типичные характеристики трехсекционного усилителя

Введение
Шумовые токи и заряды
Фотопроводящие счетчики фотонов
Анализ шума 1/f
Счет фотонов с помощью МОП-триодов
Детекторы, не обнаруживающие отдельных фотонов

Введение
Запирающие контакты
Чувствительность устройств с запирающими контактами
Омические контакты
Чувствительность устройств с омическими контактами
Специальные устройства
Нулевые системы

Введение
Умножение в полупроводниках
Умножение в изоляторах
Скорости потерь энергии горячими электронами

Зрение человека
Фотографическое зрение
Электронное зрение
Необходимость повышения квантовой эффективности

↑ От редактора перевода

Предлагаемая советскому читателю книга проф. Альберта Роуза «Зрение человека и электронное зрение» охватывает чрезвычайно широкий круг проблем, связанных с системами отображения оптической информации,—от зрительной системы человека, достигшей поразительного совершенства в ходе естественной эволюции, до многообразных фотографических, фотоэлектрических и электронных методов преобразования и усиления световых сигналов. Не заменив зрения, электронные системы позволили существенно расширить возможности восприятия, преобразования и хранения оптических изображений в разных областях спектра.

Лишь немногим ученым свойствен столь широкий, и в то же время компетентный, подход к этим крайне актуальным проблемам. В отечественной научной литературе рассматриваемые вопросы в общем, принципиальном плане были затронуты в книгах акад. С. И. Вавилова «Глаз и Солнце» и «Микроструктура света» однако в то время, когда писались эти книги, возможности «электронного зрения» лишь в очень малой степени были освоены человечеством.

Характер изложения материала, избранный Альбертом Роузом в настоящей книге, определяет ее жанр: это научно-популярная книга, предназначенная для ученых и инженеров, работающих в различных отраслях науки и техники. Действительно, в данной работе автор, известный советским специалистам по монографии «Основы теории фотопроводимости» и многочисленным оригинальным работам и изобретениям, при рассмотрении крайне сложных вопросов (в первую очередь, пределов обнаружимости оптических изображений, обусловленных квантовой природой света) стремился достигнуть максимальной простоты и наглядности и ограничивался простыми математическими описаниями и моделями, в известной мере жертвуя при этом строгостью изложения. Как нам кажется, ему удалось достигнуть основной цели: книга доступна достаточно широкому кругу читателей. Вместе с тем иногда она заставляет задуматься не только читателя, впервые знакомящегося с рассматриваемыми в ней проблемами, но и опытного специалиста.

Альберт Роуз, ведущий специалист исследовательского центра RCA (Американская радиокорпорация),— один из основоположников техники современного телевидения. В своей книге он использовал не только огромный личный опыт, но и опыт своих коллег, прошедших путь от создания примитивных устройств до современного «электронного глаза», воспринимающего изображение при попадании в объектив чрезвычайно слабых потоков фотонов.

Сравнительно малый объем книги и широкий спектр затронутых автором проблем обусловили предельно сжатое изложение многих (особенно технических) вопросов. Предлагаемый автором список литературы поможет читателю найти более подробные сведения по интересующим его частным темам.

Содержание этой книги определяется тем, что ее автор на протяжении многих лет занимался разработкой ряда телевизионных передающих трубок: ортикона, суперортикона, видикона и их модификаций, которые служили «глазами» телевизионных систем, начиная с их первого появления в 1939 г. В ходе работы естественно возник интерес к зрительной системе человека и фотографическому процессу на основе галогенидов серебра.

Задача телевизионной системы, так же как зрительной и фотографической систем, состоит в том, чтобы извлечь максимальное количество информации из ограниченного количества света.

Как человеческий глаз, так и фотографическая пленка достигли высокого уровня совершенства, и первые варианты телевизионных передающих трубок значительно уступали им по своим характеристикам.

Каждая попытка улучшить и усложнить телевизионную камеру лишь подчеркивала уникальное устройство человеческого глаза. Несмотря на радикальные достижения в увеличении чувствительности передающих трубок, они не могли работать при низких уровнях освещенности, доступных глазу. Лишь недавно телевизионные передающие трубки сравнялись (и даже несколько превзошли) по своим характеристикам с человеческим глазом в условиях слабой освещенности.

В процессе разработки телевизионных передающих трубок стало совершенно ясно, что конечной целью любой зрительной системы — биологической, химической или электронной — является детектирование, или счет, отдельных фотонов. Конечное количество света означает конечное число фотонов, а значит, и конечное количество информации.

Полную информацию, содержащуюся в световом пучке, мы можем извлечь, лишь считая каждый фотон. Эти элементарные положения определяют основной подход к подаче материала в данной книге.

Главные аспекты проблемы счета фотонов, облеченные в форму вопросов, сводятся к следующему:

— какова информация, содержащаяся в конечном числе фотонов?

— Сколь близко биологические, химические и электронные системы подошли к основной цели— счету фотонов?

— И наконец, какие физические явления лежат в основе процесса счета фотонов в электронных системах?

Наше внимание будет сосредоточено преимущественно на чувствительности нескольких систем, измеренной по абсолютной шкале. Последняя определяется как отношение информации, пропущенной данной «зрительной» системой, к информации, содержащейся в световом потоке, попадающем в систему.

Настоящая книга никоим образом не ставит своей задачей дать исчерпывающий анализ состояния дел в области исследования зрительной системы человека и различных электронных устройств; исключение составляет проблема достижения абсолютного предела чувствительности. Широкий круг вопросов, в частности цветовое зрение, структура и биохимия сетчатки и т. д., затронут нами лишь вскользь. Существует обширная литература по конструированию, изготовлению и характеристикам конкретных электронных систем; мы будем ссылаться на нее в той мере, в какой это требуется для раскрытия основной темы книги.

Обычно литература, касающаяся человеческого зрения, фотографии и телевидения, публикуется в самых различных журналах. Мы надеемся, что рассмотрение столь разнообразных проблем в рамках одной книги будет способствовать взаимному обогащению людей, работающих в различных областях знания.

Вот почему мы стремились дать элементарное физическое толкование ряду вопросов, которые прежде из-за весьма формального и строгого рассмотрения были доступны лишь узкому кругу специалистов. Это, в частности, относится к шумовым токам, ограничениям в работе твердотельных устройств, обусловленным полосой пропускания, и электронно-фононным взаимодеиствиям. «Пограничный» характер книги вынудил нас затронуть также некоторые проблемы, относящиеся к твердотельной электронике.

Данная книга отражает научные интересы автора, сформировавшиеся в течение нескольких десятилетий; все это время он пользовался поддержкой и помощью многих своих коллег. Автор выражает глубокую признательность Харли Айэмсу, Полю Ваймару, Гарольду Лоу, А. Данфорду Коупу и Стэнли Форгу за участие в исследовании новых видов телевизионных передающих трубок; Дуайту О. Норту — за многочисленные и плодотворные обсуждения вопросов, касающихся случайных процессов; Отто Шейду — за его широкую эрудицию и вклад, внесенный почти во все аспекты исследования телевизионных, фотографических систем и зрительной системы человека; Роланду Смиту и Ричарду Бьюбу —за возможность общения с ними на ранних стадиях их исследований явления фотопроводимости; Вольфгангу Руппелю, Генри Герритсену, Фрицу Штокману и Джеймсу Амику — за их работы по изучению физических процессов, происходящих в электрофотографических системах; Мюррею Ламперту — за продолжительное и весьма плодотворное сотрудничество в исследовании инжекционных токов в твердых телах; Ричарду Уильямсу, Хельмуту Киессу и Авраму Мэни — за глубокое толкование явлений переноса в сильных полях, а также Джорджу Уитфилду, Аллену Ротварфу и Лайонелу Фридману — за весьма квалифицированную помощь в понимании электронно-фононных взаимодействий. Автор благодарен Р. Кларку Джонсу за сотрудничество в ранних исследованиях квантовых ограничений зрения человека, а также А. Мэни, У. Лоу и М. Шриберу за предоставленную возможность прочесть на семинаре по прикладной физике имени Батшива Ротшильда серию лекций на темы, изложенные в данной книге, и, наконец, Ральфу Энгстрему, Хельмуту Киессу и Отто Шейду — за ценные критические замечания.

В своем окончательном виде настоящая книга была написана в дружественной атмосфере Лабораторий RCA в Цюрихе, за что автор признателен их директору Вальтеру Мерцу и всем сотрудникам.

А роуз зрение человека и электронное

ЗРЕНИЕ — способность человека воспринимать свет от разных предметов в виде особых ощущений яркости, цвета и формы, позволяющих на расстоянии получать разнообразную информацию об окружающей действительности. До 80 85% информации человек получает… … Физическая энциклопедия

В мире науки и техники — Страна … Википедия

декогнитивная тренировка — Гипергосударственный контроль как орудие политики использует техники психологического принуждения для индоктринации граждан. Цель оправдывает средства, и она заключается в том, чтобы сформировать элитистское, тоталитарное общество. Если вы можете … Словарь технической реальности: Культурная интеллигенция социальный контроль

Реинкарнация — Сюда перенаправляется запрос «Инкарнация». На эту тему нужна отдельная статья … Википедия

Информация — (Information) Информация это сведения о чем либо Понятие и виды информации, передача и обработка, поиск и хранение информации Содержание >>>>>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора

Метанол — Метанол … Википедия

Андроид — Эта статья о человекоподобных роботах; об операционной системе для портативной электроники см.: Andro >Википедия

Уникальная разработка российских учёных: электронное зрение для тех, кто не видит

Электронное зрение для слепых людей. Изобретатели из Санкт-Петербурга разработали специальные очки, которые помогут незрячим людям видеть (а точнее — слышать) препятствия. Несколько таких устройств уже опробованы и сами будущие владельцы предложили создателям, как их можно усовершенствовать.

Покорно и не спеша, не обращая внимания на голубей и встречных четвероногих. Восьмилетний Хьюго идёт вперед. Собака-проводник чуть опережает хозяина и держится слева – объясняет Нина Кулакова. Чтобы, увидев потенциальную опасность, остановится или обойти её.

Позволить себе собаку-поводыря может не каждый. Ведь процесс обучения требует и времени и денег. Заменить животное вполне сможет небольшой прибор – уверяют петербургские разработчики.

Пока он выглядит скромно. Обычные солнцезащитные очки, над стёклами которых крепятся 2 видеокамеры. Картинка в формате 3D – это принципиальное отличие от зарубежных аналогов — поступает на компьютер, размером чуть больше спичечного коробка. Устройство переводит данные в цифровой формат и само рассчитывает расстояние до ближайшего объекта.

«Оно сопоставляет два изображения с двух разных камер и может построить трехмерную карту пространства», — говорит разработчик устройства Константин Жуков.

Каждую точку попавшего в объектив пространства, компьютер помечает цветом. Зелёным — объекты подальше, красным — те, что находятся рядом. Но это «облако точек» – пользователь не увидит. О том, что препятствие близко, сообщит звуковой сигнал…

Звуковые подсказки инвалид по зрению Саша Федотова получает через специальные наушники. Они не перекрывают слуховой канал, чтобы ориентироваться можно было ещё и по шуму окружающей среды.

Замечания потенциальных владельцев учитывают при модернизации устройства. Оно уже не путает людей с фонарными столбами, и сообщает дистанцию вплоть до десятых метра.

Сами незрячие говорят — им важно не только узнать расстояние до объекта, но и где он находится. Ведь телефонная будка, например, висит высоко на стене, а забор или клумба – угрозу представляют у самой земли. Разработчики обещают не только решить эту задачу, но ещё и научить прибор подсказывать – с какой стороны обойти препятствие.

Искусственный разум будет давать соответствующие голосовые команды. Он сам проложит маршрут, чего еще не умеет не один электронный поводырь. Правда, такой навигатор если и станет полезным, то все-таки не заменит незрячим одного – общения. К которому, например, так привыкла хозяйка приветливого лабрадора.

Читайте также:  Плохое зрение в темное время суток

А роуз зрение человека и электронное

Камера-обскура — что это такое?

Термин «камера-обскура» в переводе с латыни означает «тёмная комната». Так уж сложилось, что в русском языке термином «камера-обскура» обозначают два разных прибора: во-первых, классическую «тёмную коробку с маленьким отверстием», играющим роль примитивного объектива, и, во-вторых, проекционную линзовую камеру, прототип фотоаппарата (хотя энциклопедия Брокгауза и Ефрона камеру с объективом-линзой называет «camera clara» — «светлая»). Такое смешение порой становится причиной казусных ситуаций в русскоязычной литературе, которых удаётся избегать в английском языке, поскольку для классической безлинзовой камеры в нём применяется термин «pinhole camera», а её аналог с линзовым объективом обычно называют «camera obscura».

Классическая камера-обскура не находила широкого применения из-за того, что в ней не удавалось совместить высокую резкость изображения с его достаточной яркостью. Это стало возможным лишь с появлением качественных линз. К середине XVI века камеру-обскуру оснастили линзовым объективом и зеркалом, в результате чего изображение в ней стало ярким и прямым, и она приобрела большую популярность. С того времени классическая камера-обскура с дырочным объективом стала служить для иллюстрации проективных методов, причём в большинстве случаев как умозрительный, теоретический прибор, а не реальное изделие.

С учётом указанного выше терминологического обстоятельства становятся понятными некоторые утверждения, касающиеся истории оптики, например, что «для первых опытов по фотографии в 1820-х и 1830-х годах использовали камеры-обскуры». Действительно, попытка отождествить названный прибор с классической камерой-обскурой вызывает недоумение: при известных качестве изображения и чувствительности фотопластинок тех лет расчёт необходимой экспозиции даёт фантастические значения. Совершенно очевидно, что в первых опытах по фотографии использовали линзовые камеры.

Об астрономическом применении камеры-обскуры свидетельствуют два редко упоминаемых факта. Во-первых, Кеплер опубликовал в 1609 году сообщение о наблюдении 18 мая 1607 года на изображении солнечного диска в камере-обскуре маленького тёмного пятна, ошибочно принятого им за Меркурий. Во-вторых, восточнофрисландский астроном Йоханнес Фабрициус (1587—1616), открывший в 1611 году независимо от Галилея пятна на Солнце, применял для своих наблюдений «телескоп и камеру-обскуру». Совершенно очевидно (наша уверенность основана на описанных ниже расчётах и экспериментах), что в том и в другом случае были использованы линзовые камеры, которые по аналогии с астрографом следовало бы называть астроскопом.

В исторических хрониках упоминаются сообщения о случайных наблюдениях тёмных пятен на Солнце невооружённым глазом сквозь облака, дым или большую толщу атмосферы близ горизонта. Однако эти редчайшие наблюдения, вероятно имевшие место в действительности, были неубедительными, поскольку не носили систематического характера и, следовательно, не могли служить научным материалом. Обычно их интерпретировали как результат прохождения Венеры или Меркурия по диску Солнца, хотя в действительности они не совпадали с этими событиями и, вероятно, были связаны с появлением гигантских солнечных пятен. Сейчас никто не станет оспаривать тот факт, что действительное, научное открытие солнечных пятен состоялось лишь в начале XVII века.

Редактируя статьи по истории астрономии и обнаружив в них указанную выше путаницу, связанную с эволюцией камеры-обскуры, я задался вопросом: а существовала ли возможность до появления качественной линзовой оптики, то есть до середины XVI столетия, строить астрономические инструменты, усиливающие разрешающую способность глаза и, в частности, позволяющие регулярно наблюдать солнечные пятна?

Вообще говоря, для наблюдения рядовых солнечных пятен от оптического инструмента не требуется большого увеличения. Те гигантские группы солнечных пятен, которые в XX веке несколько раз удавалось заметить невооружённым глазом сквозь плотный светофильтр, имели угловой размер 3—4′, а рядовое солнечное пятно имеет угловой размер около 0,3;. Поэтому, скажем, 20-кратного увеличения должно быть достаточно для уверенного наблюдения пятен. Способна ли на это камера-обскура?

Оптимальная камера-обскура: расчёты и эксперименты

Чтобы выяснить возможности классической камеры-обскуры, я рассчитал её оптимальные характеристики. Если оставаться в рамках геометрической оптики, ясно — чем меньше размер отверстия, тем более чётким будет изображение на экране. Но волновые свойства света накладывают предел на чёткость картинки: если размер отверстия слишком мал, луч начинает расплываться из-за дифракции света и каждая точка на экране превращается в пятно. Оптимальный диаметр отверстия зависит от длины камеры (F) и длины световой волны, на которой ведётся наблюдение (λ). Приняв для визуальных наблюдений λ= 550 нм (жёлто-зелёный свет), можно рассчитать, что при оптимальном выборе диаметра входного отверстия камера-обскура длиной 20—30 м должна показать хорошо развитые солнечные пятна диаметром около 30», а с камерой длиной 100 м можно систематически наблюдать даже весьма мелкие пятна (см. «Подробности для любознательных»).

Впрочем, не будем забывать, что возможности классической камеры-обскуры ограничены чувствительностью нашего зрения: поскольку яркость изображения уменьшается с увеличением размера камеры, значит, и её разрешающая способность имеет свой предел, значение которого нетрудно найти.

Если вспомнить, что адаптированный к полной темноте глаз человека способен различать контрастные изображения при освещённости, создаваемой полной Луной, то размер классической камеры-обскуры при наблюдении Солнца должен быть ограничен длиной 10 км. При оптимальном диаметре входного отверстия 16 см диаметр изображения Солнца в такой камере составит около 100 м, а качество изображения будет около 2». Хотя возможность создания такой камеры на Земле выглядит утопией, само по себе любопытно, что качество её изображения оказывается согласованным с величиной дневного атмосферного размытия изображений, полученных в большинстве обсерваторий. Впрочем, не исключено, что эксперимент такого масштаба когда-нибудь будет поставлен, например, с использованием оптических труб лазерных интерферометров гравитационно-волновых антенн (длина которых у антенны LIGO достигает 4 км).

В 1998 году для проверки сделанных оценок я поставил значительно менее масштабный эксперимент в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга (ГАИШ МГУ) при любезном содействии сотрудника отдела исследования Солнца И. Ф. Никулина. В здании ГАИШ находится вертикальный солнечный телескоп, широкая труба которого длиной 18 м пронизывает здание института от крыши до подвала. Над верхней частью трубы расположен целостат из двух плоских зеркал (устройство, позволяющее наблюдать движущиеся небесные объекты неподвижным телескопом), не вносящий искажений в чистоту эксперимента, но существенно облегчающий его проведение. В наглухо закрытом верхнем проёме трубы было оставлено круглое отверстие диаметром 6 мм, а внизу, непосредственно над зеркальным объективом солнечного телескопа, на расстоянии около 17 м от входного отверстия размещён белый экран. Подчеркну ещё раз, что никаких оптических элементов между входным отверстием и экраном камеры не было.

Первое наблюдение состоялось 19 мая 1998 года. На экране мы увидели яркое изображение Солнца диаметром 16 см с хорошо различимой группой из двух пятен. Было очевидно, что размер пятен меньше разрешающей способности камеры: контраст изображения оказался невелик, внутренняя структура пятен не видна. В последующие дни мы уверенно наблюдали появление и гибель пятен, их перемещение по диску Солнца. Для чистоты эксперимента все эти дни я не наблюдал поверхность Солнца с помощью традиционных приборов, а лишь зарисовывал его изображение в камере-обскуре. Затем из нескольких обсерваторий через Интернет мы получили фотографии Солнца в белом свете и сравнили их с нашими зарисовками. Результаты оказались весьма впечатляющими. Например, в день нашего первого наблюдения на поверхности Солнца действительно была группа из двух пятен диаметрами 15» и 17», разделённых расстоянием 1′, а также несколько маленьких пятен размерами 3—5», которых с помощью камеры-обскуры мы не заметили. Учитывая, что теоретическое разрешение нашей камеры около 40», можно считать такой результат весьма удовлетворительным.

Прямую фотографию изображения солнечного диска диаметром 16 см, к сожалению, сделать не удалось (жаль было тратить время на изготовление крупноформатной камеры и затвора на входное отверстие). Поэтому фотоаппаратом «Зенит» мы сделали снимки полного изображения Солнца с проекционного экрана, а также прямые снимки отдельных солнечных пятен фотокамерой без объектива, положенной на экран (желающие могут познакомиться с ними и деталями нашей камеры-обскуры в ГАИШ МГУ). Для иллюстрации качества увиденных изображений приведена фотография Солнца в белом свете, полученная 2 июня в обсерватории Big Bear (США), а рядом — это же изображение, размытое численным методом до такого состояния, каким оно субъективно представлялось нам при наблюдении в тот же день на экране камеры-обскуры.

Таким образом, вопрос о принципиальной возможности наблюдения солнечных пятен при помощи классической камеры-обскуры решён положительно. Очевидно, что при сравнительно небольшом размере нашей экспериментальной камеры это удалось сделать лишь благодаря оптимальному выбору диаметра входного отверстия. Для современной науки этот результат никакого интереса не представляет. Качество изображений солнечных пятен, даваемых линзовыми и зеркальными объективами XX столетия, недосягаемо для камеры-обскуры. Но перед историей астрономии наш эксперимент ставит несколько вопросов: предпринимались ли попытки сооружения гигантских камер-обскур до изобретения телескопа; возможны ли ситуации непреднамеренного сооружения таких приборов; зафиксированы ли факты наблюдения солнечных пятен с помощью случайных камер-обскур?

В начале июня 1998 года, описывая свои результаты, я сделал такое замечание: «Возможность эксперимента с гигантской обскурой дают крупные архитектурные сооружения — средневековые готические соборы или даже античные купольные сооружения, подобные римскому Пантеону». Тогда я не ожидал, что очень скоро мне представится случай подтвердить это предположение.

Солнечные пятна в соборах Испании

Путешествуя по Испании, я зашёл в готический кафедральный собор в Толедо и принялся изучать световые узоры на полу. Дело было 6 июля 1998 года, около полудня. В соборе было довольно темно; лишь несколько витражей освещали его рассеянным светом. Весьма скоро я обнаружил на полу несколько изображений Солнца, обязанных своим появлением, как это ясно было видно по направлению лучей, щелям между отдельными стёклами витражей, расположенных на южном фасаде высоко под сводом собора. Отмечу ещё раз, что старые витражи из толстого цветного стекла весьма эффективно поглощают и рассеивают солнечный свет, так что мрак собора незначительно страдает от «светящихся окон». Обнаруженные мной проекции Солнца имели диаметры от 17 до 30 см в зависимости от высоты витража над полом. Не все изображения были высокого качества: наиболее яркие оказались сильно размытыми: очевидно, их породили крупные отверстия, имевшие диаметры намного больше оптимального. Но изображения невысокой поверхностной яркости оказались довольно резкими; на них я легко различил два крупных солнечных пятна, однако, к стыду своему, не смог их зарисовать из-за отсутствия бумаги.

Через день мне вторично представилась возможность наблюдать эффект камеры-обскуры в кафедральном соборе Севильи. На снимке видны два изображения Солнца одинакового диаметра на полу собора — яркое справа и тусклое левее, каждое диаметром 27 см. Края яркого изображения были сильно размыты, и никакой внутренней структуры (кроме слабого потемнения к краю) оно не имело. Слабое изображение оказалось намного более резким: на нём прекрасно были видны солнечные пятна. Именно на нём я зарисовал те же два пятна, которые видел накануне в соборе Толедо; за прошедшие двое суток пятна заметно сместились.

Вернувшись в Москву, я нашёл через Интернет фотографии Солнца за 6 и 8 июля 1998 года и убедился в их полном соответствии с увиденными мной изображениями в соборах Испании.

Теперь у меня не осталось сомнений, что задолго до появления телескопа у наблюдательных естествоиспытателей была возможность заметить детали солнечной поверхности и регулярно следить за их перемещением, вызванным вращением Солнца. Разумеется, такую возможность до изобретения телескопа давал не только случайный эффект гигантской камеры-обскуры, но и наблюдение Солнца сквозь естественные светофильтры, позволяющее видеть особенно крупные солнечные пятна. Но появление таких пятен — большая редкость даже в годы максимальной солнечной активности. В то же время гигантская камера-обскура, случайно возникающая, например, в готическом соборе, позволяет систематически наблюдать обычные крупные пятна.

Готические соборы Толедо и Севильи сооружены в XIII—XV веках. Это действительно очень большие, но отнюдь не уникальные здания: подобные есть в Милане, Кёльне и десятках других городов Европы. Сейчас уже трудно установить, в каких из них существовала ситуация камеры-обскуры: в годы Второй мировой войны в результате бомбардировок многие соборы лишились остекления и теперь, после реставрации, имеют новые, непроницаемые для прямых солнечных лучей окна. Однако уверен, что во многих соборах, особенно на юге Европы, существует сейчас и, вероятно, существовала с момента их создания ситуация непреднамеренной камеры-обскуры. Но проводились ли подобные наблюдения до XVII века и остался ли их след в истории астрономии, мне неизвестно. Во всяком случае, в общедоступных источниках я никаких упоминаний об этом не встретил.

Читайте также:  Что такое учебник с точки зрения логики

Кстати, обнаружение солнечных пятен имело очень большое мировоззренческое значение. Наблюдения Солнца в конце 1610 года помогли Галилею в опровержении взглядов Аристотеля и косвенно поддержали теорию Коперника. С помощью телескопа и аккуратно выполненных рисунков он смог проследить перемещение пятен по диску Солнца и доказать, что они находятся либо на солнечной поверхности, либо очень близко к ней. Одинаковое время (около 14 суток), за которое пятна пересекают солнечный диск по параллельным траекториям, указывало, что эти пятна находятся на сферической поверхности самого Солнца. Их движение говорило, что Солнце вращается так же, как вся остальная Солнечная система Коперника, отвергая этим возражения против вращения и общей подвижности Земли.

Вполне вероятно, что Галилей не первый наблюдал эти пятна, хотя сам он неистово отстаивал свой приоритет. Другие астрономы, например Кристоф Шейнер (1573—1650) из Ингольштадта (Бавария), независимо обнаружили их и даже имели собственные представления об их природе (Шейнер считал их маленькими планетами внутри орбиты Меркурия). В «Письмах о солнечных пятнах» («Istoria e demostrazioni intorno alle macchie solari e loro accidenti», 1613) Галилей защищал свой приоритет «убедительно, хотя и не очень вежливо». Даже если предшественники Галилея не оставили указаний об эффекте камеры-обскуры в готических соборах, мне кажется, сам Галилей в молодости не мог пройти мимо этого явления. Известно, что во время церковной службы он изучал колебания люстр, используя свой пульс как часы. Подобный склад ума не мог провести его самого и не менее любознательных его предшественников мимо изображений Солнца на церковном полу. Поэтому я надеюсь, что обнаружение исторических документов, описывающих подобные наблюдения, — лишь вопрос времени.

Мои предшествующие публикации на эту тему уже вызвали интерес любителей астрономии. Хочу надеяться, что они обратят внимание на любопытную возможность систематического наблюдения за солнечными пятнами без использования оптических приборов. Задача историков естествознания — определить, была ли эта возможность упущена или использована астрономами прошлого. При этом следует иметь в виду, что маленькое плоское зеркальце, способное одновременно играть роль целостата и диафрагмы, позволяет осуществлять гигантскую камеру-обскуру в узких неподвижных помещениях: пещерах, коридорах культовых и погребальных сооружений и т. п.

Классическая камера-обскура с дырочным объективом ещё не исчерпала своих возможностей. В её истории уже в нашу эпоху были периоды ренессанса. Например, появление чувствительных фотоплёнок при довольно высокой стоимости фотокамер в СССР вызвало у юных фотолюбителей середины 1960-х годов интерес к изготовлению компактных фотокамер-обскур. Их конструкция описывалась в журнале «Юный техник», но, насколько я помню, диаметр объектива подбирался опытным путём, без каких-либо теоретических соображений.

Архитекторы использовали маленькое отверстие — «стеноп» (от латинского «узкий») вместо объектива для съёмки зданий и памятников, которые по каким-то причинам нельзя было обмерить. В отличие от объектива (в особенности широкоугольного), который вносит сильные геометрические искажения (аберрации), стеноп даёт точное изображение предмета, пригодное для изучения и обмеров.

Наука также прибегала к классической камере-обскуре в эпоху становления внеатмосферной астрономии: поскольку для жёстких рентгеновских лучей фокусирующих объективов не существует, а кодированные маски тогда ещё не были изобретены, астрономы строили солнечные рентгеновские телескопы в виде свинцовой обскуры. Не исключено, что и в будущем принцип классической камеры-обскуры будет использоваться не только в познавательных целях.

Подробности для любознательных

РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ КАМЕРЫ-ОБСКУРЫ

Угол расхождения (α1) пучка параллельных лучей, прошедших сквозь отверстие диаметром D, определяется дифракционным критерием Рэлея:

где λ — длина световой волны. Если два элемента изображения разделены меньшим углом, то их пятна на экране практически сливаются. С другой стороны, в приближении геометрической оптики размер элемента изображения равен диаметру входного отверстия камеры. Если расстояние от дырочного объектива до проекционного экрана равно F, то предельный угол разрешения камеры в пределе геометрической оптики составит

где константа 0 2 + k/F = 0.

Решив это уравнение относительно D при k = 1/4, получим оптимальный диаметр отверстия:

а подставив Dopt в выражение для α(D), найдём минимальный угол разрешения камеры:

Приняв для визуальных наблюдений λ = 550 нм, получим удобные формулы для оценки возможностей оптимальной камеры-обскуры:

Dopt = 1,6 мм x (F / 1 м) 1/2 и αmin = 170» x (1 м / F) 1/2 .

Из последней формулы следует, что формального ограничения для разрешающей способности камеры-обскуры не существует. Это действительно так, если мы не ограничены чувствительностью приёмника света. Однако глаз человека не видит слишком тусклых изображений. Прошедшее сквозь отверстие камеры количество света пропорционально D 2 opt, а площадь изображения на экране пропорциональна F2, значит, яркость изображения уменьшается пропорционально D 2 opt/F2

1/F. В ясный день освещённость от прямых солнечных лучей составляет 10 5 люксов. Вспомнив, что угловой диаметр Солнца равен 32′, что составляет 32/3438 радиан, мы легко найдём освещённость изображения солнечного диска на экране камеры-обскуры:

I = 105 лк x (3438/32) 2 x (Dopt/F) 2 = 3 x 10 3 лк (1 м /F).

Адаптированный к полной темноте глаз человека способен различать контрастные изображения при освещённости, создаваемой полной Луной (I = 0,25 лк). Приняв это как нижний предел освещённости, вычислим из последнего уравнения максимальный размер идеальной классической камеры-обскуры: Fmax10 км. В такой камере глаз человека после привыкания к темноте ещё способен различить детали на изображении Солнца.

Щеглов П. В. Проблемы оптической астрономии. — М.: Наука, 1980.

Льоцци М. История физики. — М.: Мир, 1970.

Porta, Giambattista della // Encyclopaedia Britannica, 1997.

Newhall B., Gernsheim H. E. R. Photography: the history of photography // Encyclopaedia Britannica, 1997.

Fabricius Johannes // Encyclopaedia Britannica, 1997.

Шустер А. Введение в теоретическую оптику. — Л.-М.: ОНТИ, 1935.

Роуз А. Зрение человека и электронное зрение. — М.: Мир, 1977.

Сурдин В. Г., Карташев М. А. Камера–обскура // Квант, 1999, № 2.

Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии — М.: УРСС, 2002.

Сурдин В. Г. Камера-обскура: упущенная возможность древних астрономов? // Звездочёт, 1998, № 10.

Сурдин В. Г. Солнечные пятна и камера-обскура // Земля и Вселенная, 1999, № 1.

Сурдин В. Г. Готический храм как солнечная обсерватория // Земля и Вселенная, 1999, № 5.

Astronomy and astrophysics // Collier’s Encyclopedia, 1997.

Goldstein B. R. Some medieval reports of Venus and Mercury transits // Centaurus 14. Copenhagen, 1969. P. 49-59. Цит. по: Goldstein B.R. Theory and observations in ancient and medieval astronomy. — London: Variorum Reprints, 1985.

Подковырина О. Н. Наблюдения солнечных пятен в Древнем Китае // Звездочёт, 1999, № 5—6.

Зрение — способность человека воспринимать свет от разных предметов в виде особых ощущений яркости, цвета и формы, позволяющих на расстоянии получать разнообразную информацию об окружающей действительности. До 80-85% информации человек получает посредством 3. Функционирование 3. обеспечивается сложным комплексом процессов в разл. отделах зрит, системы. Первичная обработка оптич. информации происходит в глазу. Глаз человека (рис.) имеет форму, близкую к шарообразной, диаметром ок. 2,5 см. Снаружи глазное яблоко окружено белковой оболочкой — склерой. Передняя, более выпуклая часть оболочки прозрачна и наз. роговицей.

Схематический разрез глазного яблока.

Внутр. полость склеры покрывает сосудистая оболочка, передняя часть к-рой образует радужную оболочку с отверстием посредине — зрачком. Обычно диаметр зрачка 3-4 мм, при сильном освещении он может суживаться до 2 мм, а при слабом освещении — расширяться до 8 мм. Непосредственно за зрачком расположен хрусталик, представляющий собой упругое прозрачное тело линзообразной формы. Радиус кривизны поверхностей хрусталика может изменяться при аккомодации глаза. Внутр. полость глаза заполнена прозрачным студенистым веществом, наз. стекловидным телом. За стекловидным телом дно глаза выстилает сетчатка, содержащая слой светочувствит. клеток-рецепторов (палочек и колбочек) и неск. слоев нервных клеток. Оптич. систему глаза образуют: роговица, хрусталик, водянистая влага, заполняющая пространство между хрусталиком и роговицей и между хрусталиком и стекловидным телом, и стекловидное тело. Показатель преломления в разных частях глаза меняется от 1,33 до 1,41. Преломляющая сила роговица 43 дптр, хрусталика — 19433 дптр в зависимости от аккомодации. Поле 3. неподвижного глаза ок. 160° по горизонтали и ок. 130° по вертикали. Чёткость изображения, создаваемого оптикой глаза на сетчатке, может нарушаться аберрациями оптич. системы, невозможностью строгой фокусировки на сетчатке удалённых предметов при близорукости или близких предметов при дальнозоркости, а также из-за дефектов глазных сред. Астигматизм, вызываемый нарушением сферичности роговицы или хрусталика, может быть корригирован с помощью очков с цилиндрич. линзами. При близорукости заднее фокусное расстояние оптич. системы глаза слишком мало и лучи от дальней точки фокусируются не на сетчатке, а внутри глазного яблока. Такой дефект 3. исправляется отрицательной корригирующей линзой. При дальнозоркости задний фокус глаза расположен за пределами глазного яблока, и этот дефект исправляется положительными очковыми линзами. Сетчатка, на к-рой формируется изображение объекта, содержит ок. 130 млн. светочувствит. клеток (125 млн. палочек и 547 млн. колбочек), преобразующих падающее на них световое излучение в электрич. импульсы. Электрич. сигнал, возникающий благодаря фотоэффекту, передаётся в нервные клетки и далее по зрит. нерву в мозг. На месте выхода зрит. нерва из глазного яблока сетчатка не имеет фоторецепторов, и это место наз. слепым пятном. Распределение рецепторов по сетчатке неравномерно. В ср. части сетчатки преобладают колбочки, а на краях — палочки. В центре сетчатки область, содержащая только колбочки (около 50 000), образует жёлтое пятно овальной формы, с угл. размером поля зрения

1 мм 2 . Эта область обеспечивает наибольшую разрешающую способность глаза. Колбочки и палочки образуют два совместно работающих аппарата зрит. восприятия. Колбочки работают при дневном освещении (порог чувств.

10 -2 лк) и обеспечивают центральное цветное зрение. Палочковый аппарат обладает меньшей остротой зрения, но зато большей чувствительностью (порог

10 -6 лк). Он обеспечивает сумеречное периферич. зрение, различающее только ахроматич. цвета (т. е. различие серых тонов). Колбочковый аппарат чувствителен к излучению в области длин волн от 400 нм до 700 нм с максимумом при l=556 нм, а при высоких интенсивностях — от 390 до 760 нм. Палочки чувствительны в области от 400 до 650 нм с макс, при l=510 нм. Светочувствит. элементы сетчатки связаны между собой промежуточными нервными клетками, объединяющими группы фоторецепторов в рецептивные поля. Рецептивные поля представляют собой перестраивающиеся формации, увеличивающиеся с уменьшением освещённости. От каждого рецептивного поля информация в мозг передаётся по нервным волокнам в виде закодированных групп электрич. импульсов. Особенностью рецептивных полей сетчатки является то, что они реагируют не на величину потока излучения, а на его изменения. Чтобы видеть, глаз должен совершать частые микродвижения (тремор); в этом случае изображение объекта смещается по сетчатке и меняется интенсивность освещения отдельных рецепторов и тем больше, чем больше контраст соседних деталей изображения. Отд. рецептивные поля различаются функционально: одни реагируют на увеличение освещённости, другие — на уменьшение, а третьи — на увеличение и ослабление. В зрит. области коры имеются аналогично реагирующие нервные клетки. Разл. специфич. рецептивные поля различают прямолинейные контуры предметов под разными наклонами, криволинейные контуры, периодич. структуры (решётки) и др. разновидности объектов, а также различно реагируют на спектральный состав возбуждающего света. 3. человека фрагментарно, объекты в поле зрения фиксируются не все сразу, а последовательным переводом взора с одного на другой. Однако наблюдаемая картина представляется единой и неподвижной благодаря особому механизму восприятия, к-рый, восстанавливая образ в мозгу, координирует его с движениями головы и глаз. Зрит. система обладает также способностью игнорировать мешающую информацию, появляющуюся на сетчатке при скачкообразных движениях глаз. Последним этапом зрит. акта, происходящем в мозгу, являются осмысливание видимого и узнавание знакомых предметов. При этом возможно появление иллюзий оптических. Осн. функции 3. можно характеризовать статистич. усреднёнными параметрами. Порог чувствительности после длит, темповой адаптации достигает 10 -7 кд/м 2 . Квантовая эффективность при этом составляет

3%. С увеличением яркости квантовая эффективность медленно убывает до 0,5% при 100 кд/м 2 . Глаз способен работать и при больших яркостях вплоть до 10 5 кд/м 2 при соответствующей адаптации. Восприятие света происходит с задержкой от 0,1 с до 0,25 с, зависящей от яркости и цвета. Инерция 3. сохраняет зрит, образ после прекращения действия света 0,1-0,2 с. Переменное освещение при частоте мельканий / 50 Гц (и ср. яркости

Читайте также:  Что такое история с точки зрения историка

100 кд/м 2 ) воспринимается как постоянное. Контрастная чувствительность характеризует способность глаза различать два одноцветных смежных поля при данном уровне адаптации, отличающихся минимально заметным различием яркости DВ. Отношение DB/B наз. порогом контрастной чувствительности; при ср. яркостях (1-10 4 кд/м 2 ) величина порога постоянна и составляет 1-0,5%. Разрешающая способность глаза определяется минимальным углом 3. между двумя раздельно различимыми объектами. Величина её зависит от условий наблюдения, яркости и контраста объектов, их цвета и т. п. Более строго можно определять различимость объектов по частотно-контрастной характеристике. При ср. яркостях глаз различает решётку с угл. частотой штрихов 1/30′ при контрасте 80-90%; с частотой 1/10′ при контрасте 65-85%; с частотой 1/1′ при контрасте не более 10%. Острота 3. представляет величину, обратную разрешающей способности. Острота 3. условно принимается равной 1, при разрешающей способности в центре поля 3. равной 1′. С удалением от зрит, оси на 25′ острота падает вдвое, а на расстоянии 10° от зрит, оси составляет 20% от макс. значения. При бинокулярном 3. (двумя глазами) направление взора определяется одним из глаз, наз. ведущим. Наблюдаемая картина — результат слияния (фузии) полей 3. правого и левого глаза. Это обеспечивается конвергенцией (т. е. поворотом) глаз в направлении фиксируемого объекта. Полное слияние происходит только для объектов, равноудалённых от обоих глаз. Чтобы обеспечить фузию др. планов, необходимо изменить угол конвергенции (угол, образованный зрит. осями глаз). Оценка разности этих углов позволяет определять глубинное расположение предметов. Порог различения глубины Dr на разных расстояниях r определяется соотношением Dr=r 2 Dq/(b-r), где Dq — мин. различие разности углов конвергенции (предельный угловой параллакс), b — базис между зрачками глаз. Величина Dq в оптим. условиях наблюдения составляет 2»45»; b@62-65 мм. На близком расстоянии 0,2-0,3 м обнаруживается различие глубины

30 мкм, а на расстоянии в 1 м это различие не меньше 0,5 мм. Зрит. различение цветов происходит по яркости, цветовому тону и по насыщенности и различно у разных людей (см. Колориметрия ).Общее количество различимых в спектре цветовых тонов около 150. В жёлтой и голубой области спектра порог различения составляет

1 нм, а за пределами области 430-650 нм до фиолетового и красного концов спектра не наблюдается различия в цветовом тоне. Жёлтое пятно сетчатки может обнаруживать и поляризацию света: если плоскость линейно-поляризованного света медленно вращается, то в центре поля 3. глаза возникает фигура, похожая на вращающийся пропеллер с тёмными лопастями. Глаз очень чувствителен к восприятию движения, им замечается смещение объекта на фоне других на угол

10». При непрерывном движении объекта наименьшая угл. скорость, при к-рой глаз воспринимает движение, равна

1′-2′ с -1 . Важной характеристикой 3. является также пропускная способность, т. е. количество информации, к-рое может быть воспринято и переработано аппаратом 3. (включая и мозг) в единицу времени. Она определяется величиной порядка 15-17 бит/с.

Зрение человека и электронное зрение.

Книга
Автор Роуз А.
Издание Пер. с англ. А. А. Гиппиуса. Серия: В мире науки и техники.
Город издания Москва
Издательство Мир
Год 1977
Количество страниц 216 с., илл.
Переплет Мягкий
Формат обычный
Состояние Хорошее. Штампы.

Написать отзыв

Ваш отзыв: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо Хорошо

Введите код, указанный на картинке:

Зрение — способность человека воспринимать свет от разных предметов в виде особых ощущений яркости, цвета и формы, позволяющих на расстоянии получать разнообразную информацию об окружающей действительности. До 80-85% информации человек получает посредством 3. Функционирование 3. обеспечивается сложным комплексом процессов в разл. отделах зрит, системы. Первичная обработка оптич. информации происходит в глазу. Глаз человека (рис.) имеет форму, близкую к шарообразной, диаметром ок. 2,5 см. Снаружи глазное яблоко окружено белковой оболочкой — склерой. Передняя, более выпуклая часть оболочки прозрачна и наз. роговицей.

Схематический разрез глазного яблока.

Внутр. полость склеры покрывает сосудистая оболочка, передняя часть к-рой образует радужную оболочку с отверстием посредине — зрачком. Обычно диаметр зрачка 3-4 мм, при сильном освещении он может суживаться до 2 мм, а при слабом освещении — расширяться до 8 мм. Непосредственно за зрачком расположен хрусталик, представляющий собой упругое прозрачное тело линзообразной формы. Радиус кривизны поверхностей хрусталика может изменяться при аккомодации глаза. Внутр. полость глаза заполнена прозрачным студенистым веществом, наз. стекловидным телом. За стекловидным телом дно глаза выстилает сетчатка, содержащая слой светочувствит. клеток-рецепторов (палочек и колбочек) и неск. слоев нервных клеток. Оптич. систему глаза образуют: роговица, хрусталик, водянистая влага, заполняющая пространство между хрусталиком и роговицей и между хрусталиком и стекловидным телом, и стекловидное тело. Показатель преломления в разных частях глаза меняется от 1,33 до 1,41. Преломляющая сила роговица 43 дптр, хрусталика — 19433 дптр в зависимости от аккомодации. Поле 3. неподвижного глаза ок. 160° по горизонтали и ок. 130° по вертикали. Чёткость изображения, создаваемого оптикой глаза на сетчатке, может нарушаться аберрациями оптич. системы, невозможностью строгой фокусировки на сетчатке удалённых предметов при близорукости или близких предметов при дальнозоркости, а также из-за дефектов глазных сред. Астигматизм, вызываемый нарушением сферичности роговицы или хрусталика, может быть корригирован с помощью очков с цилиндрич. линзами. При близорукости заднее фокусное расстояние оптич. системы глаза слишком мало и лучи от дальней точки фокусируются не на сетчатке, а внутри глазного яблока. Такой дефект 3. исправляется отрицательной корригирующей линзой. При дальнозоркости задний фокус глаза расположен за пределами глазного яблока, и этот дефект исправляется положительными очковыми линзами. Сетчатка, на к-рой формируется изображение объекта, содержит ок. 130 млн. светочувствит. клеток (125 млн. палочек и 547 млн. колбочек), преобразующих падающее на них световое излучение в электрич. импульсы. Электрич. сигнал, возникающий благодаря фотоэффекту, передаётся в нервные клетки и далее по зрит. нерву в мозг. На месте выхода зрит. нерва из глазного яблока сетчатка не имеет фоторецепторов, и это место наз. слепым пятном. Распределение рецепторов по сетчатке неравномерно. В ср. части сетчатки преобладают колбочки, а на краях — палочки. В центре сетчатки область, содержащая только колбочки (около 50 000), образует жёлтое пятно овальной формы, с угл. размером поля зрения

1 мм 2 . Эта область обеспечивает наибольшую разрешающую способность глаза. Колбочки и палочки образуют два совместно работающих аппарата зрит. восприятия. Колбочки работают при дневном освещении (порог чувств.

10 -2 лк) и обеспечивают центральное цветное зрение. Палочковый аппарат обладает меньшей остротой зрения, но зато большей чувствительностью (порог

10 -6 лк). Он обеспечивает сумеречное периферич. зрение, различающее только ахроматич. цвета (т. е. различие серых тонов). Колбочковый аппарат чувствителен к излучению в области длин волн от 400 нм до 700 нм с максимумом при l=556 нм, а при высоких интенсивностях — от 390 до 760 нм. Палочки чувствительны в области от 400 до 650 нм с макс, при l=510 нм. Светочувствит. элементы сетчатки связаны между собой промежуточными нервными клетками, объединяющими группы фоторецепторов в рецептивные поля. Рецептивные поля представляют собой перестраивающиеся формации, увеличивающиеся с уменьшением освещённости. От каждого рецептивного поля информация в мозг передаётся по нервным волокнам в виде закодированных групп электрич. импульсов. Особенностью рецептивных полей сетчатки является то, что они реагируют не на величину потока излучения, а на его изменения. Чтобы видеть, глаз должен совершать частые микродвижения (тремор); в этом случае изображение объекта смещается по сетчатке и меняется интенсивность освещения отдельных рецепторов и тем больше, чем больше контраст соседних деталей изображения. Отд. рецептивные поля различаются функционально: одни реагируют на увеличение освещённости, другие — на уменьшение, а третьи — на увеличение и ослабление. В зрит. области коры имеются аналогично реагирующие нервные клетки. Разл. специфич. рецептивные поля различают прямолинейные контуры предметов под разными наклонами, криволинейные контуры, периодич. структуры (решётки) и др. разновидности объектов, а также различно реагируют на спектральный состав возбуждающего света. 3. человека фрагментарно, объекты в поле зрения фиксируются не все сразу, а последовательным переводом взора с одного на другой. Однако наблюдаемая картина представляется единой и неподвижной благодаря особому механизму восприятия, к-рый, восстанавливая образ в мозгу, координирует его с движениями головы и глаз. Зрит. система обладает также способностью игнорировать мешающую информацию, появляющуюся на сетчатке при скачкообразных движениях глаз. Последним этапом зрит. акта, происходящем в мозгу, являются осмысливание видимого и узнавание знакомых предметов. При этом возможно появление иллюзий оптических. Осн. функции 3. можно характеризовать статистич. усреднёнными параметрами. Порог чувствительности после длит, темповой адаптации достигает 10 -7 кд/м 2 . Квантовая эффективность при этом составляет

3%. С увеличением яркости квантовая эффективность медленно убывает до 0,5% при 100 кд/м 2 . Глаз способен работать и при больших яркостях вплоть до 10 5 кд/м 2 при соответствующей адаптации. Восприятие света происходит с задержкой от 0,1 с до 0,25 с, зависящей от яркости и цвета. Инерция 3. сохраняет зрит, образ после прекращения действия света 0,1-0,2 с. Переменное освещение при частоте мельканий / 50 Гц (и ср. яркости

100 кд/м 2 ) воспринимается как постоянное. Контрастная чувствительность характеризует способность глаза различать два одноцветных смежных поля при данном уровне адаптации, отличающихся минимально заметным различием яркости DВ. Отношение DB/B наз. порогом контрастной чувствительности; при ср. яркостях (1-10 4 кд/м 2 ) величина порога постоянна и составляет 1-0,5%. Разрешающая способность глаза определяется минимальным углом 3. между двумя раздельно различимыми объектами. Величина её зависит от условий наблюдения, яркости и контраста объектов, их цвета и т. п. Более строго можно определять различимость объектов по частотно-контрастной характеристике. При ср. яркостях глаз различает решётку с угл. частотой штрихов 1/30′ при контрасте 80-90%; с частотой 1/10′ при контрасте 65-85%; с частотой 1/1′ при контрасте не более 10%. Острота 3. представляет величину, обратную разрешающей способности. Острота 3. условно принимается равной 1, при разрешающей способности в центре поля 3. равной 1′. С удалением от зрит, оси на 25′ острота падает вдвое, а на расстоянии 10° от зрит, оси составляет 20% от макс. значения. При бинокулярном 3. (двумя глазами) направление взора определяется одним из глаз, наз. ведущим. Наблюдаемая картина — результат слияния (фузии) полей 3. правого и левого глаза. Это обеспечивается конвергенцией (т. е. поворотом) глаз в направлении фиксируемого объекта. Полное слияние происходит только для объектов, равноудалённых от обоих глаз. Чтобы обеспечить фузию др. планов, необходимо изменить угол конвергенции (угол, образованный зрит. осями глаз). Оценка разности этих углов позволяет определять глубинное расположение предметов. Порог различения глубины Dr на разных расстояниях r определяется соотношением Dr=r 2 Dq/(b-r), где Dq — мин. различие разности углов конвергенции (предельный угловой параллакс), b — базис между зрачками глаз. Величина Dq в оптим. условиях наблюдения составляет 2»45»; b@62-65 мм. На близком расстоянии 0,2-0,3 м обнаруживается различие глубины

30 мкм, а на расстоянии в 1 м это различие не меньше 0,5 мм. Зрит. различение цветов происходит по яркости, цветовому тону и по насыщенности и различно у разных людей (см. Колориметрия ).Общее количество различимых в спектре цветовых тонов около 150. В жёлтой и голубой области спектра порог различения составляет

1 нм, а за пределами области 430-650 нм до фиолетового и красного концов спектра не наблюдается различия в цветовом тоне. Жёлтое пятно сетчатки может обнаруживать и поляризацию света: если плоскость линейно-поляризованного света медленно вращается, то в центре поля 3. глаза возникает фигура, похожая на вращающийся пропеллер с тёмными лопастями. Глаз очень чувствителен к восприятию движения, им замечается смещение объекта на фоне других на угол

10». При непрерывном движении объекта наименьшая угл. скорость, при к-рой глаз воспринимает движение, равна

1′-2′ с -1 . Важной характеристикой 3. является также пропускная способность, т. е. количество информации, к-рое может быть воспринято и переработано аппаратом 3. (включая и мозг) в единицу времени. Она определяется величиной порядка 15-17 бит/с.

Источники:
  • http://dic.academic.ru/book.nsf/63238599/%D0%97%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5+%D1%87%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D0%B0+%D0%B8+%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5+%D0%B7%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
  • http://www.1tv.ru/news/2014-09-16/33216-unikalnaya_razrabotka_rossiyskih_uchyonyh_elektronnoe_zrenie_dlya_teh_kto_ne_vidit
  • http://m.nkj.ru/archive/articles/14653/
  • http://bourabai.kz/physics/1260.html
  • http://korobkaknig.ru/catalog_knig/nauka_i_tehnika/fizika/zrenie-cheloveka-i-elektronnoe-zrenie-6811.html
  • http://bourabai.ru/physics/1260.html