§ 192. Фотохимическая теория зрения

Зрительные ощущения человека и животных также связаны с фотохимическими процессами. Свет, достигая сетчатки, поглощается светочувствительными веществами (родопсин, или зрительный пурпур, в палочках и йодопсин в колбочках). Механизм разложения этих веществ и последующего их восстановления пока не выяснен, но установлено, что продукты разложения вызывают раздражение зрительного нерва, в результате чего по нерву проходят электрические импульсы в головной мозг и возникает ощущение света. Так как зрительный нерв имеет разветвления по всей поверхности сетчатки, то характер раздражения зависит от того, в каких местах сетчатки произошло фотохимическое разложение. Поэтому раздражение зрительного нерва позволяет судить о характере изображения на сетчатке и, следовательно, о картине во внешнем пространстве, которая является источником этого изображения.

В зависимости от освещенности тех или иных участков сетчатки, т. е. в зависимости от яркости объекта, количество разлагающегося за единицу времени светочувствительного вещества, а значит, и сила светового ощущения меняется. Следует, однако, обратить внимание на то обстоятельство, что глаз способен хорошо воспринимать изображения предметов, несмотря на огромное различие в их яркости. Мы вполне отчетливо видим предметы, освещенные ярким солнцем, равно как те же предметы при умеренном вечернем освещении, когда освещенность их, а следовательно, и их яркость (см. § 73) меняются в десятки тысяч раз. Это способность глаза приспосабливаться к весьма широкому диапазону яркостей носит название адаптации. Адаптация к яркости достигается несколькими путями. Так, глаз быстро реагирует на изменение яркости изменением диаметра зрачка, что может менять площадь зрачка, а следовательно, и освещенность сетчатки примерно раз в 50. Механизм, обеспечивающий адаптацию к свету в гораздо более широких пределах (примерно в 1000 раз) действует гораздо медленнее. Кроме того, глаз, как известно, обладает чувствительными элементами двух сортов: более чувствительные — палочки, и менее чувствительные — колбочки, которые способны не только реагировать на свет, но и воспринимать цветное различие. В темноте (при слабом освещении) главную роль играют палочки (сумеречное зрение). При переходе на яркий свет зрительный пурпур в палочках быстро выцветает и они теряют способность воспринимать свет; работают одни лишь колбочки, чувствительность которых гораздо меньше и для которых новые условия освещения могут быть вполне приемлемыми. В таком случае адаптация занимает время, соответствующее времени «ослепления» палочек, и обычно происходит в течение 2—3 минут. При слишком резком переходе к яркому свету этот защитный процесс может не успеть произойти, и глаз слепнет на время или навсегда — в зависимости от тяжести ослепления. Временная потеря зрения, хорошо известная автомобилистам, происходит при ослеплении фарами встречных автомашин.

То обстоятельство, что при слабом освещении (в сумерках) работают палочки, а не колбочки, приводит к тому, что различение цветов в сумерках невозможно («ночью все кошки серы»).

Что же касается способности глаза различать цвета при достаточно ярком освещении, когда вступают в действие колбочки, то этот вопрос еще не может считаться полностью разрешенным. По-видимому, дело сводится к наличию в нашем глазу трех типов колбочек (или трех типов механизмов в каждой колбочке), чувствительных к трем различным цветам: красному, зеленому и синему, из различной комбинации которых и слагаются ощущения любого цвета. Следует отметить, что, несмотря на успехи последних лет, прямые опыты по исследованию структуры сетчатки еще не позволяют с полной надежностью утверждать существование указанного тройного аппарата, который предполагается трехцветной теорией цветного зрения.

Наличие в глазу двух типов светочувствительных элементов — палочек и колбочек — приводит еще к одному важному явлению. Чувствительность как колбочек, так и палочек к различным цветам различна. Но для колбочек максимум чувствительности лежит в зеленой части спектра , как это показывает приведенная в § 68 кривая относительной спектральной чувствительности глаза, построенная для дневного, колбочкового зрения. Для палочек же максимум чувствительности сдвинут в область более коротких волн и лежит примерно около . В соответствии с этим при сильной освещенности, когда работает «дневной аппарат», красные тона нам будут казаться более яркими, чем синие; при слабой же освещенности светом того же спектрального состава синие тона могут казаться более яркими благодаря тому, что в этих условиях работает «сумеречный аппарат», т. е. палочки. Так, например, красный мак кажется ярче синего василька на дневном свету, и, наоборот, может казаться более темным при слабом освещении в сумерки.