Основы зрительной фотометрии. Фотометрические величины с учетом спектральной чувствительности глаза.

Сетчатая оболочка, выстилающая дно глаза, содержит два вида окончаний зрительного нерва—колбочки и палочки, которые функционируют в разных условиях освещения. Колбочки работают днем при высоких уровнях освещения и обеспечивают способность глаза различать цвета, в то время как палочки, позволяющие наблюдателю ориентиро­ваться при очень малом количестве света, различают только контрасты черно-белого изображения.

Основной характеристикой глаза, которую приходится учи­тывать при световых измерениях, является различие его чув­ствительности к излучениям видимого спектра 380 – 760 нм. В условиях дневного зрения одинаковая мощность излучений разных частей этого интервала оказывает на глаз совершенно различное воздействие.

Цветовое различие этого воздействия состоит в том, что коротковол­новое излучение создает впечатление фиолетового цвета, а длин­новолновое—красного. Непрерывное увеличение длины волны связано с плавным переходом от фиолетового цвета сначала к синему, затем к сине-зеленому и далее через желто-зеленый к желтому, оранжевому и красному. Невозможно заметить резких переходов от одного цвета к другому, и границы спект­ральных цветов можно указать только приблизительно. Цветовое деление спектра и его примерные границы (в нанометрах) имеет следующий вид:

Фиолетовый..........0, 400—0, 455 нм.

Синий...................0, 455—0, 485 нм.

Сине-зеленый.......0, 485—0, 505 нм.

Зеленый................0, 505—0, 550 нм.

Желто-зеленый......0, 550—0, 575 нм.

Желтый..................0, 575—0, 587 нм.

Оранжевый............0, 587—0, 610 нм.

Красный.................0, 610—0, 700 нм.

Некоторые субъекты страдают цветовой слепотой (дальтоники), которые не различают цвета (тритонопы, протонопы, дейтеронопы)

Гораздо труднее установить количественную, или световую, сторону спектральных свойств глаза, которая состоит в том, что равные по мощности излучения разных участков видимого спектра, оказываются совершенно различными по своим свето­вым воздействиям. Для колбочкового аппарата, т. е. в условиях дневного зрения, наиболее светлыми будут желто-зеленые излучения, а равные им по мощности фиолетовые и красные излучения будут казаться весьма темными. Излучения проме­жуточные (например, сине-зеленые или желтые) при той же мощности будут темнее желто-зеленых и светлее красных и фиолетовых.

Было установлено, что, хотя спектральная чувствительность глаз разных наблюдателей заметно различается между собой, все же можно установить некоторую среднюю кривую, характери­зующую восприятие нормального (среднего) глаза человека. Эта усредненная кривая спектральной чувствительности светлоадаптированного глаза имеет вид, представленный на рис.1 (кривая 1). Максимум этой кривой, условно принятый за единицу, приходится на длину волны 555 нм.

Спектральная чувствитель­ность палочкового зрения (кри­вая 2) характеризует работу глаза при очень малом количестве света, которого не хва­тает даже для частичного воз­буждения колбочек. Максимум этой кривой, также принятый за единицу, соответ­ствует длине волны 507 нм. Из рисунка видно, что кривая 2 относительно кривой 1 сдвинута в сторону коротких длин волн примерно на 50 нм.

Максимумы этих двух кривых одинаковы только ус­ловно. В действительности палочковый аппарат много чувст­вительнее колбочкового и для восприятия предельно малого светового сигнала палочкам необходима примерно в пятьсот раз меньшая мощность, чем колбочкам.

Изменение спектральной чувствительности глаза влечет за собой ряд специфических явлений, к числу которых относится, в первую очередь, так называемый эффект Пуркинье. Этот эф­фект состоит в том, что красная и синяя поверхности, которые днем кажутся нам примерно одинаково светлыми, ночью делаются совершенно разными: синий предмет ка­жется ночью гораздо светлее красного, который представляется совершенно черным.

Практика показала, что чувствительность глаза отдельных наблюдателей может сильно отличаться от чувствительности среднего глаза. Для красной области спектра такое отклонение может составлять до 50 %, а для синей и фиолетовой областей расхождение может быть еще больше. Поэтому при световых измерениях спектральная чувствительность каждого наблюдателя сравнивается с чувствительность среднего глаза. При этом надо учитывать, что спектральная чувствительность глаза одного и того же наблюдателя непостоянна и зависит от многих факторов. Поэтому международный комитет по освещению рекомендует проводить световые измерения при постоянном состоянии адоптации, т.е. проводить измерения в темном помещении и не смотреть на яркие поверхности, т. к. при постоянной адаптации обостряется порог чувствительности глаза к различным яркостям. Однако темное общее окружение сопровождается общим утомлением глаза.