Эффект Пуркинье

Эффект Пуркинье (иногда называемый сдвигом Пуркинье или темная адаптация) является тенденцией к тому, что пиковая яркостная чувствительность человеческого глаза смещается к синему концу цветового спектра при низких уровнях освещенности. Эффект назван в честь чешского анатома Яна Евангелиста Пуркине.

Этот эффект вносит разницу в цветовой контраст при разных уровнях освещенности. Например, при ярком солнечном свете цветы герани кажутся ярко-красными от тусклого зеленого цвета их листьев или соседних синих цветов, но в той же самой сцене, наблюдаемой в сумерках, контраст обращается вспять, причем красные лепестки появляются темно-красным или черным, и листья и синие лепестки выглядят относительно яркими.

Чувствительность к свету в скотопическом видении изменяется с длиной волны, хотя восприятие по существу черно-белое. Сдвиг Пуркинье представляет собой связь между максимумом поглощения родопсина, достигающим максимума около 500 нм, а также отношения опсинов в длинноволновых и средневолновых конусах, доминирующих в фотопикселе, около 555 нм.

В визуальной астрономии сдвиг Пуркинье может влиять на визуальные оценки переменных звезд при использовании звезд сравнения разных цветов, особенно если одна из звезд красная.

физиология
Эффект возникает из-за того, что чувствительные к цвету конусы сетчатки наиболее чувствительны к зеленому свету, тогда как стержни, которые более чувствительны к свету (и, следовательно, более важные при низком освещении), но которые не различают цвета, лучше всего реагируют на зеленый цвет, синий свет. Вот почему люди становятся практически бесцветными при низких уровнях освещенности, например, при лунном свете.

Эффект Пуркинье происходит при переходе между первичным использованием фотопических (конических) и скотопических (стержневых) систем, то есть в мезопическом состоянии: по мере того как интенсивность тускнеет, стержни захватывают и до полного исчезновения цвета, он сдвигается к верхней чувствительности стержней.

Чувствительность штанги значительно улучшается после 5-10 минут в темноте, но стержни занимают около 30 минут темноты, чтобы регенерировать фоторецепторы и достигать полной чувствительности.

Использование красных огней
Нечувствительность стержней к длинноволновому свету приводила к использованию красных огней при определенных особых обстоятельствах — например, в диспетчерских пунктах подводных лодок, в исследовательских лабораториях, самолетах или во время астрономии невооруженным глазом.

В условиях, когда желательно иметь как фотопические, так и скотопические системы, красные огни обеспечивают решение. Подводные лодки хорошо освещены, чтобы облегчить видение членов экипажа, работающих там, но диспетчерский пункт должен быть освещен по-другому, чтобы члены экипажа могли читать приборные панели, но тем не менее сохраняли темную настройку. Используя красные огни или нося красные очки, конусы могут получать достаточно света, чтобы обеспечить фотопическое зрение (а именно, видение высокой остроты зрения, необходимое для чтения). Штанги не насыщены ярким красным светом, потому что они не чувствительны к длинноволновому свету, поэтому члены экипажа остаются темными. Аналогичным образом, кабины самолетов используют красные огни, поэтому пилоты могут читать свои инструменты и карты, сохраняя ночное видение, чтобы видеть снаружи самолета.

Красные огни также часто используются в исследовательских условиях. Многие исследователи (например, крысы и мыши) имеют ограниченное фотопическое зрение, так как у них гораздо меньше конических фоторецепторов. Используя красные огни, животные объекты сохраняются «в темноте» (активный период для ночных животных), но человеческие исследователи, у которых есть один вид конуса («конус»), чувствительный к длинам волн, являются способный читать инструменты или выполнять процедуры, которые были бы непрактичными даже при полностью темном адаптированном (но с низкой остротой) скотопическом видении. По этой же причине зоопарки ночных животных часто освещены красным светом.

история
Эффект был обнаружен в 1819 году Ян Евангелиста Пуркине. Пуркине был полиматом, который часто размышлял на рассвете во время длительных прогулок по расцвеченным богемским полям. Пуркине заметила, что его любимые цветы появились ярко-красным в солнечный день, а на рассвете они выглядели очень темными. Он рассуждал, что глаз не имеет одной, а двух систем, приспособленных для того, чтобы видеть цвета, один для яркой общей интенсивности света, а другой для сумерек и рассвета.

Пуркине написал в своей книге «Neue Beiträge»:

Объективно, степень освещенности оказывает большое влияние на интенсивность цвета. Для того, чтобы это наиболее ярко проявить себя, сделайте несколько цветов перед рассветом, когда он начнет медленно становиться светлее. Сначала видны только черные и серые. Особенно яркие цвета, красные и зеленые, кажутся самыми темными. Желтый нельзя отличить от розового красного. Синий стал для меня заметным. Нюансы красного цвета, которые в противном случае горят яркими при дневном свете, а именно кармин, киноварь и апельсин, проявляют себя как самые темные в течение долгого времени, в отличие от их средней яркости. Зеленый цвет кажется более голубоватым для меня, и его желтый оттенок развивается с увеличением дневного света.