Эффект Пуркинье или феномен Пуркинье ( чешский: [ˈpurkɪɲɛ] ; иногда называемыйсдвигомПуркинье, часто произносится / p ər ˈ k ɪ n dʒ i / )[1]— это тенденция пиковойяркостнойчувствительности глазасмещаться в сторонусинегоконцацветового спектрапри низкихосвещенностикак частьтемная адаптация.[2][3][ нужна страница ]В результате красный цвет будет казаться темнее по сравнению с другими цветами по мере снижения уровня освещенности.[4]Эффект назван в честьчешскогоанатомаЯна Евангелиста Пуркине. Хотя этот эффект часто описывается с точки зрения человеческого глаза, он хорошо известен у ряда животных под тем же названием и описывает общее смещение спектральной чувствительности из-за объединения выходных сигналов палочек и колбочек как часть темнового/конусного света. легкая адаптация.[5][6][7][8]
Этот эффект создает разницу в цветовом контрасте при разных уровнях освещенности. Например, при ярком солнечном свете цветы герани кажутся ярко - красными на фоне тускло- зеленых листьев или соседних синих цветов, но в той же сцене, наблюдаемой в сумерках , контраст обратный: красные лепестки кажутся темно-красными или черными. а листья и синие лепестки кажутся относительно яркими.
Чувствительность к свету при скотопическом зрении варьируется в зависимости от длины волны, хотя восприятие по существу черно-белое . Сдвиг Пуркинье представляет собой соотношение между максимумом поглощения родопсина , достигающим максимума около 500 нанометров (2,0 × 10 -5 дюймов), и максимумом опсинов в более длинноволновых колбочках, которые доминируют в фотопическом зрении , около 555 нанометров ( 2,19 × 10 -5 дюймов (зеленый). [9]
В визуальной астрономии сдвиг Пуркинье может влиять на визуальные оценки переменных звезд при использовании звезд сравнения разных цветов, особенно если одна из звезд красная. [10]
Эффект Пуркинье возникает при переходе между преимущественным использованием фотопической ( колбочковой) и скотопической (палочковой) систем, то есть в мезопическом состоянии: по мере угасания интенсивности палочки берут верх, а до полного исчезновения цвета - он смещается в сторону максимальной чувствительности стержней. [11]
Эффект возникает потому, что в мезопических условиях выходы колбочек сетчатки , которые обычно отвечают за восприятие цвета при дневном свете, объединяются с выходами палочек , которые более чувствительны в этих условиях и имеют максимальную чувствительность в сине-зеленой длине волны . 507 нм.
Нечувствительность стержней к длинноволновому (т. е. красному) свету привела к использованию красных фонарей в некоторых особых обстоятельствах, например, в диспетчерских подводных лодок, в исследовательских лабораториях, самолетах и в астрономии невооруженным глазом. [12]
Красные фонари используются в условиях, когда желательно активировать как фотопическую, так и скотопическую системы. Подводные лодки хорошо освещены, чтобы облегчить обзор работающим там членам экипажа, но диспетчерская должна быть освещена по-другому, чтобы члены экипажа могли читать данные на приборных панелях, оставаясь при этом в темноте. При использовании красного света или красных очках (так называемых «темных очках-адаптерах») колбочки могут получать достаточно света, чтобы обеспечить фотопическое зрение (а именно, остроту зрения, необходимую для чтения). Стержни не насыщаются ярким красным светом, поскольку они не чувствительны к длинноволновому свету, поэтому члены экипажа остаются адаптированными к темноте. [13] Аналогичным образом, в кабинах самолетов используются красные фонари, чтобы пилоты могли читать свои приборы и карты, сохраняя при этом ночное видение, чтобы видеть снаружи самолета.
Красные огни также часто используются в исследовательских целях. Многие исследовательские животные (например, крысы и мыши) имеют ограниченное фотопическое зрение, поскольку у них гораздо меньше колбочек-фоторецепторов. [14] Животные не воспринимают красный свет и, таким образом, испытывают темноту (активный период для ночных животных), но исследователи-люди, у которых есть один тип колбочек («L-конус»), чувствительный к длинным волнам, способен читать инструменты или выполнять процедуры, которые были бы непрактичны даже при полностью адаптированном к темноте (но с низкой остротой) скотопическом зрении. [15] По той же причине экспозиции зоопарков с ночными животными часто освещаются красным светом.
Эффект был открыт в 1819 году Яном Евангелистой Пуркине . Пуркине была эрудитом [16] и часто медитировала на рассвете во время долгих прогулок по цветущим богемским полям. Пуркине заметила, что его любимые цветы в солнечный полдень казались ярко-красными, а на рассвете они выглядели очень темными. Он рассуждал, что у глаза есть не одна, а две системы, приспособленные видеть цвета: одна — для яркого общего освещения, а другая — для сумерек и рассвета.
Пуркине писала в своей книге « Neue Beiträge»: [16] [17]
Объективно степень освещенности оказывает большое влияние на интенсивность цветопередачи. Чтобы доказать это наиболее наглядно, возьмите несколько цветов перед рассветом, когда он начнет медленно светлеть. Первоначально человек видит только черное и серое. В частности, самые яркие цвета, красный и зеленый, кажутся самыми темными. Желтый невозможно отличить от розово-красного. Синий стал мне заметен первым. Нюансы красного, которые обычно горят ярче всего при дневном свете, а именно кармин, киноварь и оранжевый, долгое время оказываются наиболее темными, в отличие от их средней яркости. Зеленый кажется мне более голубоватым, а его желтый оттенок появляется только с увеличением дневного света.
Сдвиг Пуркинье имеет интересный психофизический коррелят; можно заметить, что с наступлением вечера яркость цветов разных цветов в саду меняется; красные становятся намного темнее или черными, а синие становятся намного ярче. Происходит следующее: в этом диапазоне светимостей, называемом мезопическим, реагируют как палочки, так и колбочки, и по мере того, как реакции палочек становятся более выраженными,
т. е.
по мере увеличения темноты, шкала светимости палочек преобладает над шкалой колбочек.