Спектральная чувствительность - раздел Науковедение, Введение в специальность Оптические Приборы, Работающие Совместно С Глазом, Имеют Дело С Той Частью По...
Оптические приборы, работающие совместно с глазом, имеют дело с той частью потока излучения, которая воздействует на глаз. К ней относится видимая область спектра в интервале длин волн 380 - 780 нм.
Совместное действие излучения на сетчатку глаза воспринимается как белый свет; излучение, содержащее одну определенную длину волны (монохроматическое), воспринимается как цветное. Потоки излучения одинаковой величины, но соответствующие различной длине волны, вызывают неодинаковые раздражения сетчатки глаза и поэтому создают ощущения, отличающиеся не только по длине волны (по цвету), но и по интенсивности. Наиболее сильное воздействие на глаз оказывает излучение желто-зеленого цвета с длинами волн 550 - 570 нм.
Воздействие потока излучения с длиной волны 555 нм условно принимают за единицу; действие на глаз излучений других длин волн в видимом участке спектра оценивают коэффициентом относительной спектральной чувствительности:
где - абсолютная спектральная чувствительность излучения с длиной волны 𝜆; = 555 - абсолютная спектральная чувствительность для длины волны 𝜆 = 555 нм.
Например, поток излучения оранжевых лучей (𝜆 = 610 нм) мощностью в 1 Вт создает световое ощущение такой же интенсивности, как поток зеленых лучей (𝜆 = 555 нм) мощностью 0,5 Вт. Поэтому коэффициент относительной спектральной чувствительности для оранжевых лучей будет = 0.5. Если
же необходимо обеспечить одинаковое зрительное ощущение для длин волн 760 нм и 555 нм, то поток излучения для 𝜆 = 760 нм должен быть в 20 000 раз мощнее.
Вид кривой относительной спектральной чувствительности глаза приведен на рис. 2.5. При уменьшении освещенности кривая относительной спектральной чувствительности глаза сдвигается в голубую область, и в сумерках максимум спектральной чувствительности глаза приходится на 𝜆 = 515 нм. Это явление называется эффектом Пуркинье.
Цветовосприятие
В основе восприятия цвета лежат сложные физико-химические процессы, совершающиеся в зрительных рецепторах. Различают три типа «колбочек», проявляющих наибольшую чувствительность к трем основным цветам видимого спектра:
• красно-оранжевому (600 - 700 нм);
• зеленому (500 - 600 нм);
• синему (400 - 500 нм).
Особенности цветовой чувствительности клеток определяются различиями в зрительном пигменте. Комбинации возбуждений этих приемников разных цветов дают ощущения всей гаммы цветовых оттенков.
В компьютерной промышленности эти цвета называются тремя первичными цветами - RGB (Red, Green, Blue). Все цвета, встречающиеся в природе, можно создать, смешивая свет трех этих длин волн и варьируя их интенсивность. Смесь, состоящая из 100% каждого цвета, дает белый свет. Отсутствие всех цветов дает отсутствие света или черный свет.
В случае ослабления восприятия одного из цветов цветовое зрение может нарушаться. Известны три разновидности частичной цветовой аномалии: «краснослепые», «фиолетослепые» и «зеленослепые». Впервые нарушение цветового зрения было обнаружено у известного английского химика Дж. Дальтона: он не воспринимал красный цвет. Этот дефект зрения стал называться дальтонизмом. Дальтонизм обусловлен изменением в мужской хромосоме и встречается у 5-8% мужчин и лишь у 0,4% женщин.
Восприятие цвета заметно изменяется в зависимости от внешних условий. Один и тот же цвет воспринимается по-разному при солнечном свете и при свете свечей. Однако зрение человека адаптируется к источнику света, что позволяет в обоих случаях идентифицировать свет как один и тот же -происходит цветовая адаптация (в темных очках сначала все кажется окрашенным в цвет очков, но этот эффект через некоторое время пропадает). Аналогично вкусу, обонянию, слуху и другим органам чувств восприятие цвета так же индивидуально. Люди отличаются друг от друга даже чувствительностью к диапазону видимого света.
Все темы данного раздела:
По дисциплине
«Введение в специальность»
Направление подготовки: 200400 «Оптотехника»
Профиль подготовки: «Оптико-электронные при
История развития оптики.
Оптика – учение о природе света, световых явлениях и взаимодействии света с веществом. И почти вся ее история – это история поиска ответа: что такое свет?
Одна из первых теорий света – тео
Область профессиональной деятельности
Областью профессиональной деятельности бакалавра по направлению подготовки 200400 с профилем подготовки «Оптико-электронные приборы и системы» является исследование, разработка, подготовка и
Основные курсы лекций краткая характеристика. Организация обучения.
Основные читаемые курсы лекций.
Механика
Материаловедение и технология конструкционных материалов
Строение глаза
На рисунке 2.1. изображен разрез глазного яблока и показаны основные детали глаза.
Глаз представляет собой шаровидное тело (глазное яблоко), почти полностью покрытое непроз
Аккомодация
Аккомодация - это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза.
Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхно
Строение сетчатки
Сетчатая оболочка - это сложное переплетение нервных клеток и нервных волокон, соединяющих нервные клетки между собой и связывающих глаз с корой головного мозга. Основными светочувствительными элем
Адаптация
Приспособление глаза к изменившимся условиям освещенности называется адаптацией.
Различают темновую и световую адаптацию.
Темновая адаптация происходит при переходе от больших ярк
Поле зрения глаза
Общее поле зрения глаза громадно, больше, чем у какого бы то ни было другого оптического прибора (125° по вертикали и 150° по горизонтали), но в действительности для ясного различения может быть ис
Предел разрешения глаза
В любой оптической системе существует некий конечный предел в отчетливости деталей. Для конструкторов-оптиков большой интерес представляет величина нижнего предела разрешения глазом двух соседних т
Дефекты зрения и их коррекция
Если дальняя точка глаза бесконечно удалена, то такой глаз называют нормальным или эмметропическим. При этом глаз хорошо различает предметы и вдали, и вблизи. Это означает, что оптический аппарат г
Близорукость
Причин близорукости может быть две. Первая - удлиненное глазное яблоко при нормальной преломляющей силе глаза. Другая причина - слишком большая оптическая сила оптической системы глаза (более 60 ди
Дальнозоркость
Дальнозоркость вызывается слабой оптической силой оптической системы глаза для данной длины глазного яблока (либо короткий глаз при нормальной оптической силе, либо малая оптическая сила глаза при
Астигматизм
Причина астигматизма лежит либо в неправильной, несферичной форме роговицы (в разных сечениях глаза, проходящих через ось, радиусы кривизны неодинаковы), либо в нецентричном по отношению к оптическ
Оптическая система
Оптическая система - совокупность оптических сред, разделенных оптическими поверхностями, и содержащая диафрагмы. Оптическая система предназначена для формирования изображения посредством перераспр
Характеристики предмета и изображения
Предмет - это совокупность точек, из которых выходят лучи, попадающие в оптическую систему.
Вся возможная совокупность точек образует пространство предметов. Оптическая система делит все п
Зрачковые характеристики
Через оптическую систему проходят не все лучи, которые исходят от предмета. Ограничение размера пучков лучей - результат совместного действия всех имеющихся в оптической системе диафрагм. Однако мо
Спектральные характеристики
Спектральные характеристики необходимы для согласования интервала длин волн, которые излучает предмет и в котором образуется изображение. Обычно все расчеты хода лучей в оптической системе делают д
Передаточные характеристики
Передаточные характеристики показывают, как прибор преобразует предмет в изображение.
Воздействие оптической системы на исходящее от предмета излучение сводится прежде всего к преобразован
Масштабные передаточные характеристики
Масштабные передаточные характеристики описывают передачу оптической системой размеров и формы предмета, то есть преобразование координат на предмете в координаты на изображении.
Обобщенно
Энергетические передаточные характеристики
Энергетические передаточные характеристики описывают передачу прибором энергии предмета. Поскольку через оптическую систему проходят не все лучи, исходящие из предмета, и поскольку в самой оптическ
Структурные передаточные характеристики
Изображающие приборы с одинаковым увеличением и светосилой могут давать изображения различного качества в смысле передачи тонкой структуры предмета (более или менее резкие, с большим или меньшим ко
Фотоаппараты
Фотоаппарат - это, пожалуй, самый распространенный оптический пробор. В наше время фотоаппарат есть практически у каждого. Причем современные компактные фотоаппараты настолько просты в использовани
Относительное отверстие фотообъектива
Относительное отверстие - это абсолютное значение отношения
диаметра апертурной диафрагмы к заднему фокусному расстоянию объектива:
(4.3)
Поскольку величина, рассчитанная
Глубина резкости фотообъектива
Поскольку у всех объективов есть аберрации, одна точка объекта всегда будет изображаться в виде кружка рассеяния. Однако при рассмотрении изображения глазом это не замечается, поскольку разрешающая
Широкоугольные (короткофокусные)
У широкоугольных объективов фокусное расстояние меньше диагонали кадра . Широкоугольные объективы характеризуются небольшим фокусным расстоянием в диапазоне приблизительно мм. Поле зрения у таких о
Узкоугольные (длиннофокусные)
Узкоугольные объективы имеют фокусное расстояние больше диагонали кадра , а поле зрения менее 40°. Фокусное расстояние таких объективов больше 50 мм. Обычно в качестве длиннофокусных используются о
Объективы с переменным фокусным расстоянием
Объективы с переменным фокусным расстоянием (ZOOM-объективы) позволяют получать изображения различного масштаба при неизменном расстоянии до объекта съемки. Например, с помощью объектива с диапазон
Системы фокусировки
В создании качественных снимков одну из важнейших функций выполняет система фокусировки фотоаппарата, то есть процесс наводки на резкость.
В самых простых фотоаппаратах не осуществляется н
Экспозиция
Экспозиция - это количество света, попадающее на фотоматериал:
< экспозиция > = < интенсивность света > ∙ < время воздействия >.
Интенсивность света контро
Особенности цифровых фотоаппаратов
В последнее время все большее распространение получают цифровые фотоаппараты. В отличие от пленочных, у цифровых фотоаппаратов приемником изображения является ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью
Телескопическая система
Телескопическая система - оптическая система, с помощью которой можно рассматривать увеличенное изображение удаленного объекта.
К числу таких приборов относятся бинокли, зрительные трубы,
Видимое увеличение телескопической системы
Видимое увеличение телескопической системы можно выразить через отношение фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра:
Если видимое увеличение положительн
Диаметры входного и выходного зрачков телескопической системы
Диаметр выходного зрачка определяется зрачком глаза:
. (5.3)
При наблюдении объектов через телескопический прибор глаз должен располагаться в плоскости выходного зрачка, тогда вес
Видимое увеличение лупы
Согласно определению, видимое увеличение лупы вычисляется как отношение тангенса угла, под которым виден предмет через лупу, к тангенсу угла, под которым наблюдается предмет невооруженным глазом с
Поле зрения лупы
На рис. 6.3 представлена лупа диаметром Dn. Зрачок глаза наблюдателя диаметром Dra расположен на расстоянии S' от лупы.
Размер поля 2а' в пространстве изображений определяе
Микроскоп
Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и ок
Увеличение микроскопа
Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением:
где - фокусное расстояние микрообъектива, Δ - расстояние между задним
фокусом объектива и пере
Разрешающая способность микроскопа
Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точ
Полезное увеличение микроскопа
Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью ис
Методы наблюдения
Обычно предметы, исследуемые под микроскопом, сами не светятся и, следовательно, нуждаются в постороннем освещении. Во многих случаях рассматриваемые предметы представляют собой тонкий срез прозрач
Метод светлого поля
Метод светлого поля в проходящем свете применяется при исследовании прозрачных препаратов, у которых различные участки структуры по-разному поглощают свет (тонкие окрашенные срезы животных и растит
Метод темного поля
Метод темного поля в проходящем свете применяется в биологии, коллоидной химии, минералогии и других областях для получения изображений прозрачных, непоглощающих, а поэтому и не видимых при наблюде
Метод исследования в поляризованных лучах
Метод исследования в поляризованных лучах применяется в проходящем и в отраженном свете для так называемых анизотропных объектов, обладающих двойным лучепреломлением или отражением. Такими объектам
Метод фазового контраста
Метод фазового контраста дает возможность получать контрастные изображения прозрачных и бесцветных объектов. К числу таких объектов относятся, например, неокрашенные биологические препараты, нетрав
Световые микроскопы
Наиболее универсальными и потому наиболее распространенными являются биологические микроскопы (серии MULTISCOPE™, LABOROSCOPE™, INVERTOSCOPE™, производимые на ЛОМО). Современный биологический микро
Электронные микроскопы
Электронный микроскоп построен на таком же принципе получения изображения, как и оптический, но вместо видимого света в нем используется пучок электронов.
Роль линз в электронном микроскоп
Сканирующие микроскопы
Сканирующие микроскопы основаны на другом принципе получения изображения, который позволяет преодолеть дифракционный предел разрешения. Принцип действия таких микроскопов основан на сканировании об
Осветительные системы
Осветительная система - это устройство, предназначенное для освещения несамосветящихся объектов.
В большинстве случаев невозможно обеспечить требуемую освещенность предмета и ее равномерно
Конденсор
Если освещаемый предмет находится на конечном расстоянии, то для его освещения используют конденсор. Возможны два варианта оптической схемы конденсора.
В первой схеме оптическая система пр
Осветительные оптические системы
Осветительные оптические системы позволяют улучшить качество освещения, задействовать большую часть светового потока источника и обеспечить более равномерное освещение объекта. Основными элементами
Прожектор
Прожектор - это оптическая система, концентрирующая световой поток источника света в узкий пучок для освещения удаленных объектов или для передачи сигналов на большие расстояния (рис. 7.7).
Осветительные системы проекционных приборов
Проекционные приборы предназначены для получения на экране изображений предметов требуемого масштаба. Основными устройствами проектора являются осветительное, обеспечивающее равномерное и интенсивн
Осветительные системы микроскопов
Так как большинство объектов, исследуемых с помощью микроскопа, не являются самосветящимися, для работы с ними требуются дополнительные источники света. Осветительная система микроскопа должна обес
Новости и инфо для студентов