Der Purkinje-Effekt (manchmal als Purkinje-Verschiebung oder Dunkeladaption bezeichnet) ist die Tendenz, dass sich die Spitzenluminanzempfindlichkeit des menschlichen Auges bei niedrigen Beleuchtungsniveaus zum blauen Ende des Farbspektrums hin verschiebt. Der Effekt ist nach dem tschechischen Anatom Jan Evangelista Purkyně benannt.

Dieser Effekt führt zu einem unterschiedlichen Farbkontrast bei unterschiedlichen Beleuchtungsstärken. Zum Beispiel erscheinen Geranien bei hellem Sonnenlicht leuchtend rot gegen das matte Grün ihrer Blätter oder angrenzende blaue Blüten, aber in der gleichen Szene, die in der Abenddämmerung betrachtet wird, ist der Kontrast umgekehrt, mit den roten Blütenblättern, die dunkelrot oder schwarz erscheinen. und die Blätter und blauen Blütenblätter erscheinen relativ hell.

Die Empfindlichkeit gegenüber Licht bei skotopischem Sehen variiert mit der Wellenlänge, obwohl die Wahrnehmung im Wesentlichen schwarz-weiß ist. Die Purkinje-Verschiebung ist die Beziehung zwischen dem Absorptionsmaximum von Rhodopsin, das bei etwa 500 nm ein Maximum erreicht, und dem der Opsine in den langwelligen und mittelwelligen Kegeln, die in der photopischen Sicht dominieren, etwa 555 nm.

In der visuellen Astronomie kann die Purkinje-Verschiebung die visuellen Abschätzungen variabler Sterne beeinflussen, wenn Vergleichssterne unterschiedlicher Farben verwendet werden, insbesondere wenn einer der Sterne rot ist.

Physiologie
Der Effekt tritt auf, weil die farbempfindlichen Zapfen in der Netzhaut am empfindlichsten für grünes Licht sind, während die Stäbchen, die lichtempfindlicher sind (und daher bei schwachem Licht wichtiger sind), aber keine Farben unterscheiden, am besten auf Grün reagieren. blaues Licht. Dies ist der Grund, warum Menschen bei geringer Beleuchtung, zum Beispiel Mondlicht, praktisch farbenblind werden.

Der Purkinje-Effekt tritt am Übergang zwischen der primären Verwendung des photopischen (kegelförmigen) und des skotopischen (stabbasierten) Systems auf, dh im mesopischen Zustand: wenn die Intensität abnimmt, übernehmen die Stäbchen und bevor die Farbe vollständig verschwindet, es verschiebt sich in Richtung der Top-Empfindlichkeit der Stäbe.

Die Stabempfindlichkeit verbessert sich nach 5-10 Minuten im Dunkeln beträchtlich, aber die Stäbchen benötigen etwa 30 Minuten Dunkelheit, um Photorezeptoren zu regenerieren und volle Empfindlichkeit zu erreichen.

Verwendung von roten Lichtern
Die Unempfindlichkeit von Stäben gegenüber langwelligem Licht hat unter bestimmten besonderen Umständen zur Verwendung von roten Lichtern geführt – zum Beispiel in den Kontrollräumen von U-Booten, in Forschungslaboren, Flugzeugen oder bei der Astronomie mit bloßem Auge.

Unter Bedingungen, bei denen es wünschenswert ist, sowohl das photopische als auch das skotopische System aktiv zu haben, bieten rote Lichter eine Lösung. U-Boote sind gut beleuchtet, um die Sicht der dort arbeitenden Besatzungsmitglieder zu erleichtern, aber der Kontrollraum muss anders beleuchtet sein, damit die Besatzungsmitglieder die Instrumententafeln lesen können, aber dunkel eingestellt bleiben. Durch Verwendung roter Lichter oder durch Tragen einer roten Brille können die Kegel genügend Licht empfangen, um ein photopisches Sehen zu ermöglichen (nämlich die für das Lesen erforderliche hohe Sehschärfe). Die Stäbe sind nicht durch das helle rote Licht gesättigt, da sie für langwelliges Licht nicht empfindlich sind, so dass die Crewmitglieder dunkel angepasst bleiben. In ähnlicher Weise verwenden Flugzeugcockpits rote Lichter, so dass Piloten ihre Instrumente und Karten lesen können, während sie Nachtsicht behalten, um außerhalb des Flugzeugs zu sehen.

Rote Lichter werden auch oft in Forschungsumgebungen verwendet. Viele Forschungstiere (wie Ratten und Mäuse) haben ein begrenztes photopisches Sehen, da sie viel weniger Photorezeptoren haben. Mit roten Lichtern werden die Tiere „im Dunkeln“ gehalten (die aktive Periode für nachtaktive Tiere), aber die menschlichen Forscher, die eine Art von Kegel haben (der „L-Kegel“), die für lange Wellenlängen empfindlich ist, sind in der Lage, Instrumente zu lesen oder Verfahren durchzuführen, die selbst bei vollständig dunkel angepasster (aber niedriger Visus) skotopischer Sicht unpraktisch wären. Aus dem gleichen Grund werden Zoo-Displays von nachtaktiven Tieren oft mit rotem Licht beleuchtet.

Geschichte
Der Effekt wurde 1819 von Jan Evangelista Purkyně entdeckt. Purkyně war ein Universalgelehrter, der bei langen Spaziergängen in den blühenden böhmischen Feldern oft im Morgengrauen meditierte. Purkyně bemerkte, dass seine Lieblingsblumen an einem sonnigen Nachmittag hellrot erschienen, während sie im Morgengrauen sehr dunkel wirkten. Er argumentierte, dass das Auge nicht ein, sondern zwei Systeme hat, die angepasst sind, um Farben zu sehen, eine für helle Gesamtintensität und die andere für Dämmerung und Morgengrauen.

Purkyně schrieb in seinen Neuen Beiträge:

Objektiv hat der Grad der Beleuchtung einen großen Einfluss auf die Intensität der Farbqualität. Um dies am lebhaftesten zu beweisen, nehmen Sie einige Farben vor dem Morgengrauen, wenn es langsam heller wird. Anfangs sieht man nur Schwarz und Grau. Besonders die hellsten Farben, rot und grün, erscheinen am dunkelsten. Gelb kann nicht von einem rosaroten rot unterschieden werden. Blau ist mir zuerst aufgefallen. Nuancen von Rot, die sonst bei Tageslicht am hellsten brennen, nämlich Karmin, Zinnober und Orange, zeigen sich im Gegensatz zu ihrer durchschnittlichen Helligkeit lange Zeit als am dunkelsten. Grün erscheint mir bläulicher und seine gelbe Färbung entwickelt sich nur mit zunehmendem Tageslicht.