Эффект Пуркинье или феномен Пуркинье ( чеш.: [ˈpurkɪɲɛ] ; иногда называемыйсдвигом Пуркинье , часто произносится как / pər ˈ kɪ n dʒ i / )[1]смещениюпиковойяркостнойчувствительности глазавсинегоконца цветовогоспектрапри низкихосвещенностикак частьтемновой адаптации.[2] [ 3][ нужна страница ]В результате красные цвета будут казаться темнее по сравнению с другими цветами при уменьшении уровня освещенности.[4]Эффект назван в честьчешского анатома Яна Евангелисты Пуркине. Хотя эффект часто описывается с точки зрения человеческого глаза, он хорошо известен у ряда животных под тем же названием для описания общего смещения спектральной чувствительности из-за объединения выходных сигналов палочек и колбочек как части темновой/световой адаптации.[5][6][7][8]
Этот эффект вносит разницу в цветовой контраст 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, рассматриваемой 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 меняется в зависимости от длины волны, хотя восприятие по сути черно-белое . Сдвиг Пуркинье — это соотношение между максимумом поглощения родопсина , достигающим максимума примерно при 500 нанометрах (2,0 × 10−5 дюйма), и опсинов в колбочках с большей длиной волны, которые доминируют при фотопическом зрении , примерно при 555 нанометрах ( 2,19 × 10−5 дюйма ) (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 первичным использованием фотопической ( колбочковой) и скотопической (палочковой) систем, то есть в мезопическом состоянии: по мере снижения интенсивности палочки берут верх, и прежде чем цвет полностью исчезнет, он смещается в сторону максимальной чувствительности палочек. [11]
Эффект возникает из-за того, что в мезопических условиях сигналы колбочек сетчатки , которые обычно отвечают за восприятие цвета при дневном свете, объединяются с сигналами палочек , которые более чувствительны в этих условиях и имеют пик чувствительности в сине-зеленой области спектра с длиной волны 507 нм.
Нечувствительность палочек к длинноволновому (то есть красному) свету привела к использованию красного света в некоторых особых обстоятельствах, например, в диспетчерских подводных лодок, в исследовательских лабораториях, самолетах и в астрономии невооруженным глазом. [12]
Красные огни используются в условиях, когда желательно активировать как фотопическую, так и скотопическую системы. Подводные лодки хорошо освещены, чтобы облегчить зрение членам экипажа, работающим там, но диспетчерская должна быть освещена по-другому, чтобы позволить членам экипажа читать панели приборов, оставаясь при этом темноприспособленными. Используя красные огни или надевая красные очки (называемые «темновыми очками-адаптерами»), колбочки могут получать достаточно света, чтобы обеспечить фотопическое зрение (а именно острое зрение, необходимое для чтения). Палочки не насыщаются ярким красным светом, поскольку они не чувствительны к длинноволновому свету, поэтому члены экипажа остаются адаптированными к темноте. [13] Аналогично, кабины самолетов используют красные огни, чтобы пилоты могли читать свои приборы и карты, сохраняя ночное зрение, чтобы видеть за пределами самолета.
Красный свет также часто используется в исследовательских целях. Многие подопытные животные (например, крысы и мыши) имеют ограниченное фотопическое зрение, поскольку у них гораздо меньше колбочковых фоторецепторов. [14] Животные-подопытные не воспринимают красный свет и, таким образом, ощущают темноту (активный период для ночных животных), но исследователи-люди, у которых есть один вид колбочек («L-колбочки»), чувствительный к длинным волнам, могут считывать показания приборов или выполнять процедуры, которые были бы непрактичны даже при полностью адаптированном к темноте (но низкой остроте) скотопическом зрении. [15] По той же причине экспозиции ночных животных в зоопарках часто освещаются красным светом.
Эффект был открыт в 1819 году Яном Евангелистой Пуркине . Пуркине был эрудитом [16], который часто медитировал на рассвете во время долгих прогулок по цветущим полям Богемии . Пуркине заметил, что его любимые цветы казались ярко-красными в солнечный полдень, а на рассвете они выглядели очень темными. Он рассуждал, что глаз имеет не одну, а две системы, приспособленные для восприятия цветов, одну для яркой общей интенсивности света, а другую для сумерек и рассвета.
Пуркине писала в своей книге «Neue Beiträge»: [16] [17]
Объективно, степень освещенности оказывает большое влияние на интенсивность качества цвета. Чтобы доказать это наиболее наглядно, возьмите несколько цветов перед рассветом, когда он начинает медленно светлеть. Сначала вы видите только черный и серый. Особенно самые яркие цвета, красный и зеленый, кажутся темнее всего. Желтый не отличить от розово-красного. Синий стал для меня первым. Оттенки красного, которые обычно горят ярче всего при дневном свете, а именно кармин, киноварь и оранжевый, довольно долго проявляют себя как самые темные, в отличие от их средней яркости. Зеленый кажется мне более голубоватым, и его желтый оттенок проявляется только с увеличением дневного света.
Сдвиг Пуркинье имеет интересный психофизический коррелят; можно наблюдать, как с наступлением вечера меняется яркость разных цветов в саду; красные становятся намного темнее или черными, в то время как синие становятся намного ярче. Происходит то, что в этом диапазоне яркости, называемом мезопическим, реагируют как палочки, так и колбочки, и, по мере того как реакция палочек становится более выраженной, т. е.
по
мере увеличения темноты, шкала яркости палочек преобладает над шкалой яркости колбочек.