Световая и спектральная чувствительность глаза

Способность глаза реагировать на возможно малый поток излучения называется световой чувствительностью. Она измеряется, как величина, пороговой яркости. Пороговой называется та наименьшая яркость объекта, например светового пятна, при которой оно может быть обнаружено с достаточной вероятность на абсолютно черном фоне. Вероятность обнаружения зависит не только от яркости объекта, но и от угла зрения, под которым он рассматривается, или, как говорят, от его углового размера. С возрастанием углового размера растет число рецепторов, на которое проецируется пятно. Практически, однако, с увеличением угла зрения более чем на 50°чувствительность перестаёт изменяться.

В соответствии с этим световая чувствительность S_п. определяется как величина, обратная пороговой яркости B_п., при условии, что угол зрения a³ 50°:

S_п.=(1 / В_п.) _{a³ 50°}

Световая чувствительность очень велика. Так, по данным Н. И. Пинегина, для отдельных наблюдателей минимум энергии, необходимый для появления зрительного эффекта, составляет 3-4 кванта. Это значит, что в благоприятных условиях палочковая световая чувствительность глаза близка к предельной, физически мыслимой.

Колбочковая световая чувствительность, обеспечивающая цветовые ощущения, намного ниже «ахроматической», палочковой. По Н. И. Пинегину, для возбуждения колбочкового зрения необходимо, чтобы на одну колбочку в среднем упало не менее 100 квантов.

Монохроматические излучения действуют на глаз по-разному. Его реакция максимальна на среднюю часть спектра. Чувствительность к монохроматическим, определяемая как относительная, называется спектральной.

Реакция глаза, выражающаяся в возникновении светового ощущения, зависит, во-первых, от потока излучения Ф_l, упавшего на сетчатку, а во-вторых, -от той доли потока, которая воздействует на рецепторы. Эта доля есть спектральная чувствительность k_l. Иногда для обозначения того же понятия применяется термин спектральная эффективность излучения. Произведение k_l ^. Ф_l, определяет характеристику потока излучения, связанную с уровнем его светового действия называемую световым потоком F_l.

F_l = Ф_lk_l. (1)

Следовательно, абсолютное значение спектральной чувствительности определяется отношением

k_l =F_l / Ф_l.

Глаз имеет наибольшую спектральную чувствительность к излучению l=555 нм, относительно которой определяются все другие значения этой величины.

При световых измерениях значение k_l в формуле (1) принято заменять произведением k₅₅₅v_l, где v_l - относительное значение спектральной чувствительности, называемое относительной спектральной световой эффективностью излучения (видностью):

v_l =k_l / v₅₅₅.

В таб. 1 даны значения относительной спектральной световой эффективности некоторых излучений.

Наименование цвета световых потоков	Длина волны, нм	Относительная спектральная световая эффективность
Синевато-пурпурный (фиолетовый) (bP)		0,0001
Пурпурно-синий (сине-фиолетовый) (bP)		0,0116
Синий (B)		0,075
Зеленовато-синий (gB)		0,15
Сине-зелёный (BG)		0,18
Синевато-зелёный (bG)		0,24
Зелёный (G)		0,29
Желтовато-зелёный (yG)		0,862
Желто-зелёный (YG)		1,00
Зеленовато-желтый (gY)		0,952
Желтый (Y)		0,91
Желтовато-оранжевый (yO)		0,87
Оранжевый (O)		0,80
Красновато-оранжевый (rO)		0,68
Красный (R)		0,381

Дата добавления: 2014-01-15