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VISUELLE (OPTISCHE) ILLUSIONEN
Kurze Informationen über den Aufbau des Auges und visuelle Empfindungen. Enzyklopädie der visuellen Illusionen
In der Freizeit / Visuelle (optische) Täuschungen << Zurück: Inhaltsverzeichnis >> Weiter: Nachteile und Sehfehler Das menschliche Auge ist ein nahezu kugelförmiger Körper, der in einer knöchernen, einseitig offenen Schädelhöhle ruht. Auf Abb. 1 zeigt einen Ausschnitt des Augapfels und zeigt die wesentlichen Details des Auges.
Der Hauptteil des Augapfels wird von außen durch eine dreischichtige Hülle begrenzt. Die äußere harte Schale wird Sklera (griechisch für Härte) oder Proteinschale genannt. Es bedeckt den inneren Inhalt des Auges von allen Seiten und ist über die gesamte Länge bis auf die Vorderseite undurchsichtig. Hier ragt die Sklera nach vorne, ist völlig transparent und wird Hornhaut genannt. Angrenzend an die Sklera befindet sich die Aderhaut, die voller Blutgefäße ist. Im vorderen Teil des Auges, wo die Sklera in die Hornhaut übergeht, verdickt sich die Aderhaut, weicht schräg von der Sklera ab und geht in die Mitte der Vorderkammer und bildet die transversale Iris. Ist die Rückseite der Iris nur schwarz gefärbt, erscheinen die Augen blau, die Schwärze schimmert bläulich durch die Haut, wie die Adern an den Armen. Liegen andersfarbige Einschlüsse vor, was auch von der Menge der schwarzen Farbsubstanz abhängt, dann erscheint uns das Auge grünlich, grau und braun usw. Wenn sich keine Farbsubstanz in der Iris befindet (wie z. B. bei weißen Kaninchen). ), dann erscheint es uns rot durch das Blut, das sich in den Blutgefäßen befindet, die es durchdringen. In diesem Fall sind die Augen schlecht vor Licht geschützt – sie leiden an Photophobie (Albinismus), sind aber im Dunkeln in der Sehschärfe Augen mit dunkler Farbe überlegen. Die Iris trennt den vorderen konvexen Augenabschnitt vom Rest des Auges und hat eine Öffnung, die Pupille genannt wird. Die Pupille selbst ist aus dem gleichen Grund schwarz wie die Fenster eines Nachbarhauses bei Tageslicht, die uns schwarz erscheinen, weil das von außen durch sie hindurchgetretene Licht kaum zurückkommt. Die Pupille leitet jeweils eine bestimmte Lichtmenge ins Auge. Die Pupille vergrößert und verkleinert sich unabhängig von unserem Willen, aber abhängig von den Lichtverhältnissen. Das Phänomen der Anpassung des Auges an die Helligkeit des Gesichtsfeldes wird als Adaptation bezeichnet. Die Hauptrolle im Anpassungsprozess spielt jedoch nicht die Pupille, sondern die Netzhaut. Die Netzhaut ist die dritte, innere Hülle und eine licht- und farbempfindliche Schicht. Trotz seiner geringen Dicke weist es eine sehr komplexe und vielschichtige Struktur auf. Der lichtempfindliche Teil der Netzhaut besteht aus Nervenelementen, die von einem speziellen Gewebe umgeben sind, das sie stützt. Die Lichtempfindlichkeit der Netzhaut ist nicht über ihre gesamte Länge gleich. Im Teil gegenüber der Pupille und etwas oberhalb des Sehnervs ist die Empfindlichkeit am größten, näher an der Pupille wird sie jedoch immer weniger empfindlich und verwandelt sich schließlich sofort in eine dünne Hülle, die das Innere der Iris bedeckt. Die Netzhaut ist eine Verzweigung von Nervenfasern entlang der Unterseite des Auges, die sich dann miteinander verflechten und den Sehnerv bilden, der mit dem menschlichen Gehirn kommuniziert. Es gibt zwei Arten von Nervenfaserenden, die die Netzhaut auskleiden: Einige sind stielartig und relativ lang und werden Stäbchen genannt, andere sind kürzer und dicker und werden Zapfen genannt. Auf der Netzhaut befinden sich etwa 130 Millionen Stäbchen und 7 Millionen Zapfen. Sowohl Stäbchen als auch Zapfen sind sehr klein und erst bei 150- bis 200-facher Vergrößerung unter dem Mikroskop sichtbar: Die Dicke der Stäbchen beträgt etwa 2 Mikrometer (0,002 mm) und die der Zapfen 6 bis 7 Mikrometer. Im lichtempfindlichsten Teil der Netzhaut gegenüber der Pupille befinden sich fast nur Zapfen, ihre Dichte erreicht hier 100000 pro 1 mm2 und alle zwei bis drei lichtempfindlichen Elemente sind direkt mit Nervenfasern verbunden. Hier befindet sich die sogenannte zentrale Fossa mit einem Durchmesser von 0,4 mm. Dadurch hat das Auge die Fähigkeit, kleinste Details nur in der Mitte des Sichtfeldes zu erkennen, begrenzt durch einen Winkel von 1°.3. So unterscheiden erfahrene Schleifer beispielsweise Lücken von 0,6 Mikrometern, während eine Person normalerweise eine Lücke von 10 Mikrometern erkennen kann. Der der zentralen Fossa am nächsten liegende Bereich, der sogenannte gelbe Fleck, hat eine Winkelausdehnung von 6-8°. Die Stäbchen befinden sich innerhalb der gesamten Netzhaut und ihre höchste Konzentration wird in der um 10-12° vom Zentrum verschobenen Zone beobachtet. Hier umfasst eine Faser des Sehnervs mehrere Dutzend oder sogar Hunderte von Stäbchen. Der periphere Teil der Netzhaut dient der allgemeinen visuellen Orientierung im Raum. Mit Hilfe eines speziellen Augenspiegels nach G. Helmholtz kann man einen zweiten weißen Fleck auf der Netzhaut sehen. Dieser Fleck befindet sich an der Stelle des Sehnervenstamms, und da dort keine Zapfen oder Stäbchen mehr vorhanden sind, ist dieser Bereich der Netzhaut nicht lichtempfindlich und wird daher als blinder Fleck bezeichnet. Der blinde Fleck der Netzhaut hat einen Durchmesser von 1,88 mm, was bezogen auf den Sehwinkel 6° entspricht. Dies bedeutet, dass eine Person aus einer Entfernung von 1 m möglicherweise ein Objekt mit einem Durchmesser von etwa 10 cm nicht sehen kann, wenn das Bild dieses Objekts auf einen toten Winkel projiziert wird. Stäbchen und Zapfen unterscheiden sich in ihren Funktionen: Stäbchen sind hochempfindlich, „unterscheiden“ aber keine Farben und dienen dem Sehen in der Dämmerung, also bei schwachem Licht; Zapfen reagieren empfindlich auf Farben, sind jedoch weniger empfindlich auf Licht und daher Geräte für das Sehen am Tag. Bei vielen Tieren befindet sich hinter der Netzhaut eine dünne schimmernde Spiegelschicht, die durch Reflexion den Effekt des ins Auge fallenden Lichts verstärkt. Die Augen solcher Tiere leuchten im Dunkeln wie heiße Kohlen. Dabei geht es nicht um völlige Dunkelheit, bei der dieses Phänomen natürlich nicht zu beobachten ist. Bei der Sehadaption handelt es sich um den komplexen Prozess des Wechsels des Auges vom Zapfen zum Stäbchen (Dunkeladaption) oder umgekehrt (Helladaption). Gleichzeitig werden die Prozesse der Veränderung der Konzentration lichtempfindlicher Elemente in den Netzhautzellen, wenn deren Empfindlichkeit während der Dunkeladaption um das Zehntausendfache zunimmt, sowie andere Veränderungen der Eigenschaften der Netzhaut in verschiedenen Phasen von Anpassung, bleiben unbekannt. Die tatsächlichen Daten des Anpassungsprozesses sind recht streng definiert und können hier angegeben werden. Im Prozess der Dunkeladaption steigt also zunächst die Lichtempfindlichkeit des Auges schnell an, und dies dauert etwa 25-40 Minuten, wobei die Zeit vom Grad der anfänglichen Adaptation abhängt. Bei längerem Aufenthalt im Dunkeln erhöht sich die Lichtempfindlichkeit des Auges um das 50000-fache und erreicht die absolute Lichtschwelle. Wenn man den absoluten Schwellenwert der Beleuchtung der Pupille in Lux ausdrückt, erhält man einen Durchschnittswert in der Größenordnung von 10-9 Lux. Dies bedeutet grob gesagt, dass der Beobachter bei völliger Dunkelheit das Licht einer Stearinkerze in einer Entfernung von 30 km von ihm bemerken könnte. Je höher die Helligkeit des anfänglichen Adaptionsfeldes ist, desto langsamer passt sich das Auge an die Dunkelheit an. In diesen Fällen wird das Konzept der relativen Empfindlichkeitsschwellen verwendet. Beim umgekehrten Übergang von der Dunkelheit zum Licht dauert der Anpassungsprozess zur Wiederherstellung einer „konstanten“ Empfindlichkeit nur 5 bis 8 Minuten und die Empfindlichkeit ändert sich nur 20 bis 40 Mal. Unter Anpassung versteht man also nicht nur eine Veränderung des Pupillendurchmessers, sondern auch komplexe Prozesse auf der Netzhaut und in Bereichen der Großhirnrinde, die über den Sehnerv mit ihr verbunden sind. Unmittelbar hinter der Pupille des Auges befindet sich ein vollständig transparenter, elastischer Körper, der in einem speziellen Beutel eingeschlossen ist und über ein Muskelfasersystem mit der Iris verbunden ist. Dieser Körper hat die Form einer kollektiven bikonvexen Linse und wird Linse genannt. Der Zweck der Linse besteht darin, Lichtstrahlen zu brechen und ein klares und deutliches Bild von Objekten im Sichtfeld auf der Netzhaut des Auges zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass neben der Linse auch die Hornhaut und die inneren Hohlräume des Auges, die mit Medien mit von Eins verschiedenen Brechungsindizes gefüllt sind, an der Bildbildung auf der Netzhaut beteiligt sind. Die Brechkraft des gesamten Auges sowie einzelner Teile seines optischen Systems hängt von den Radien der sie begrenzenden Flächen, von den Brechungsindizes der Stoffe und dem gegenseitigen Abstand zwischen ihnen ab. Alle diese Werte für verschiedene Augen haben unterschiedliche Werte, daher sind die optischen Daten verschiedener Augen unterschiedlich. In diesem Zusammenhang wird das Konzept eines schematischen oder reduzierten (reduzierten) Auges eingeführt, bei dem: der Krümmungsradius der brechenden Oberfläche 5,73 mm beträgt, der Brechungsindex 1,336 beträgt, die Länge des Auges 22,78 mm beträgt, die Vorderseite Die Brennweite beträgt 17,054 mm, die hintere Brennweite beträgt 22,78 mm. Die Augenlinse erzeugt auf der Netzhaut (genau wie eine Kameralinse auf einer matten Platte) ein umgekehrtes Bild der Objekte, die wir betrachten. Dies ist leicht zu überprüfen. Nehmen Sie ein Stück dickes Papier oder eine Postkarte und stechen Sie mit einer Nadel ein kleines Loch hinein. Dann stellen wir den Stecknadelkopf im Abstand von 2-3 cm zum Auge auf und blicken mit diesem Auge durch ein im Abstand von 4-5 cm angebrachtes Loch im Papier auf den hellen Tageshimmel oder auf eine Lampe darin eine Milchflasche. Wählt man die Abstände zwischen Auge und Stift, Stift und Papier, die für das gegebene Auge günstig sind, dann sieht man im Lichtloch das, was in Abb. 2. Der Schatten der Nadel auf der Netzhaut wird gerade sein, aber das Bild der Nadel erscheint uns verkehrt herum. Jede Bewegung des Stifts zur Seite wird von uns als Bewegung seines Bildes in die entgegengesetzte Richtung wahrgenommen. Der Umriss des Stecknadelkopfes, der nicht ganz klar ist, scheint sich auf der anderen Seite des Blattes Papier zu befinden.
Das gleiche Experiment kann auf andere Weise durchgeführt werden. Wenn drei Löcher in ein Stück dickes Papier gestochen werden, die sich an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks mit Seitenlängen von ungefähr 1,5 bis 2 mm befinden, und dann die Nadel und das Papier wie zuvor vor dem Auge platziert werden, dann werden drei umgekehrt Bilder des Pins werden sichtbar sein. Diese drei Bilder entstehen aufgrund der Tatsache, dass sich die durch die einzelnen Löcher fallenden Lichtstrahlen nicht schneiden, da sich die Löcher in der vorderen Brennebene der Linse befinden. Jeder Strahl erzeugt einen direkten Schatten auf der Netzhaut und jeder Schatten wird von uns als umgekehrtes Bild wahrgenommen. Wenn wir Papier mit drei Löchern an das Auge und Papier mit einem Loch an die Lichtquelle halten, sieht unser Auge ein umgekehrtes Dreieck. All dies beweist überzeugend, dass unser Auge alle Objekte direkt wahrnimmt, weil der Geist ihre auf der Netzhaut erhaltenen Bilder umkehrt. Bereits Anfang der 20er Jahre führten der Amerikaner A. Stratton und 1961 der Professor am California Institute, Dr. Irwin Mood, ein interessantes Selbstexperiment durch. Insbesondere I. Mud setzte eine spezielle Brille auf, die eng an seinem Gesicht anliegt und durch die er alles wie auf dem Milchglas einer Kamera sah. Acht Tage lang verspürte er beim Gehen mehrerer Dutzend Schritte Symptome der Seekrankheit und verwechselte die linke Seite mit der rechten, oben und unten. Und dann, obwohl die Brille noch vor meinen Augen war, sah ich wieder alles so, wie alle Menschen es sehen. Der Wissenschaftler erlangte Bewegungsfreiheit und die Fähigkeit, sich schnell zu orientieren. Mit seiner Brille fuhr er mit dem Motorrad durch die belebtesten Straßen von Los Angeles, fuhr ein Auto und steuerte ein Flugzeug. Und dann nahm Mood seine Brille ab – und die Welt um ihn herum stellte sich erneut auf den Kopf. Ich musste noch ein paar Tage warten, bis alles wieder normal war. Das Experiment bestätigte erneut, dass die durch das Sehen wahrgenommenen Bilder nicht auf dem gleichen Weg ins Gehirn gelangen, wie sie vom optischen System des Auges auf die Netzhaut übertragen werden. Das Sehen ist ein komplexer psychologischer Prozess, visuelle Eindrücke stimmen mit den von anderen Sinnen empfangenen Signalen überein. Es dauert einige Zeit, bis dieses gesamte komplexe System eingerichtet ist und normal funktioniert. Es ist dieser Prozess, der bei Neugeborenen auftritt, die zunächst alles verkehrt herum sehen und erst nach einiger Zeit beginnen, visuelle Empfindungen richtig wahrzunehmen. Da es sich bei der Netzhaut nicht um einen Flachbildschirm, sondern um eine Kugel handelt, wird das Bild darauf nicht flach sein. Bei der visuellen Wahrnehmung bemerken wir dies jedoch nicht, da unser Geist uns hilft, Objekte so wahrzunehmen, wie sie wirklich sind. Der Beutel, in dem die Linse fixiert ist, ist ein ringförmiger Muskel. Dieser Muskel kann sich in einem Spannungszustand befinden, der dazu führt, dass die Linse die am wenigsten gekrümmte Form annimmt. Wenn die Spannung dieses Muskels nachlässt, vergrößert die Linse unter Einwirkung elastischer Kräfte ihre Krümmung. Wenn die Linse gestreckt ist, liefert sie ein scharfes Bild von Objekten, die sich in großer Entfernung auf der Netzhaut des Auges befinden; Wenn es nicht gedehnt ist und die Krümmung seiner Oberflächen groß ist, erhält man auf der Netzhaut des Auges ein scharfes Bild nahegelegener Objekte. Die Veränderung der Krümmung der Linse und die Anpassung des Auges an eine klare Wahrnehmung von fernen und nahen Objekten ist eine weitere sehr wichtige Eigenschaft des Auges, die als Akkommodation bezeichnet wird. Das Phänomen der Akkommodation lässt sich leicht wie folgt beobachten: Wir blicken mit einem Auge entlang eines gespannten langen Fadens. Um gleichzeitig nahe und ferne Abschnitte des Fadens sehen zu können, ändern wir die Krümmung der Linsenoberflächen. Beachten Sie, dass der Faden in einem Abstand von bis zu 4 cm vom Auge überhaupt nicht sichtbar ist; Erst ab 10-15 cm sehen wir es deutlich und gut. Dieser Abstand ist bei jungen und alten Menschen unterschiedlich, bei kurzsichtigen und weitsichtigen Menschen, und beim ersten ist er geringer, beim zweiten größer. Schließlich wird der Teil des Fadens, der am weitesten von uns entfernt ist und unter bestimmten Bedingungen gut sichtbar ist, für diese Personen auch anders entfernt. Kurzsichtige Menschen werden den Faden erst ab einer Entfernung von 3 m sehen. Es stellt sich zum Beispiel heraus, dass verschiedene Personen beim Betrachten desselben gedruckten Textes unterschiedliche Entfernungen für die beste Sicht haben. Der beste Sehabstand, bei dem das normale Auge beim Betrachten von Details eines Objekts am wenigsten belastet wird, liegt bei 25-30 cm. Der Raum zwischen Hornhaut und Linse wird als vordere Augenkammer bezeichnet. Diese Kammer ist mit einer gelatineartigen, transparenten Flüssigkeit gefüllt. Der gesamte Augeninnenraum zwischen Linse und Sehnerv ist mit einem etwas anderen Glaskörper ausgefüllt. Als transparentes und lichtbrechendes Medium trägt dieser Glaskörper gleichzeitig dazu bei, die Form des Augapfels zu erhalten. Abschließend zu seinem Buch „On Flying Saucers“ schreibt der amerikanische Astronom D. Menzel: „Denken Sie auf jeden Fall daran, dass fliegende Untertassen: 1) wirklich existieren; 2) sie wurden gesehen; 3) aber sie sind überhaupt nicht das, was sie sind.“ werden angenommen“ . Das Buch beschreibt viele Fakten, als Beobachter fliegende Untertassen oder ähnliche ungewöhnliche leuchtende Objekte sahen, und liefert mehrere ausführliche Erklärungen für verschiedene optische Phänomene in der Atmosphäre. Eine der möglichen Erklärungen für das Erscheinen leuchtender oder dunkler Objekte im Sichtfeld können die sogenannten entoptischen * Phänomene im Auge sein, die wie folgt aussehen. * (Ent - aus dem Griechischen intern.) Wenn wir den hellen Tageshimmel oder den von der Sonne beleuchteten reinen Schnee betrachten, sehen wir manchmal mit einem Auge oder zwei kleinen dunklen Ringen, die nach unten sinken. Dies ist keine optische Täuschung oder irgendein Defekt des Auges. Kleine Einschlüsse im Glaskörper des Auges (zum Beispiel winzige Blutgerinnsel, die aus den Blutgefäßen der Netzhaut dorthin gelangt sind) werfen beim Fixieren des Blicks auf einen sehr hellen Hintergrund Schatten auf die Netzhaut und werden tastbar. Jede Bewegung des Auges schleudert diese kleinsten Teilchen sozusagen hoch, und dann fallen sie unter dem Einfluss der Schwerkraft. Auf der Oberfläche unseres Auges können sich Objekte unterschiedlicher Art befinden, beispielsweise Staubpartikel. Wenn ein solches Staubkorn auf die Pupille fällt und von hellem Licht beleuchtet wird, erscheint es als große helle Kugel mit undeutlichen Umrissen. Es kann mit einer fliegenden Untertasse verwechselt werden, und dies wird bereits eine Illusion der Vision sein. Die Beweglichkeit des Auges wird durch die Wirkung von sechs Muskeln gewährleistet, die einerseits am Augapfel und andererseits an der Augenhöhle befestigt sind. Untersucht eine Person, ohne den Kopf zu drehen, bewegungslose Objekte, die sich in derselben Frontalebene befinden, dann bleiben die Augen entweder bewegungslos (starr) oder wechseln sprunghaft schnell ihre Fixationspunkte. A. L. Yarbus entwickelte eine genaue Methode zur Bestimmung der aufeinanderfolgenden Augenbewegungen bei der Untersuchung verschiedener Objekte. Als Ergebnis der Experimente wurde festgestellt, dass die Augen in 97 % der Fälle bewegungslos bleiben, die Zeit, die für jeden Fixierungsakt aufgewendet wird, jedoch gering ist (0,2–0,3 Sekunden) und innerhalb einer Minute die Augen die Fixierungspunkte nach oben ändern können bis 120 Mal. Interessanterweise stimmt die Dauer der Sprünge (bei gleichen Winkeln) bei allen Menschen mit erstaunlicher Genauigkeit überein: ± 0,005 Sekunden. Die Dauer des Sprunges hängt nicht von den Versuchen des Beobachters ab, den Sprung schneller oder langsamer zu machen. Es kommt nur auf die Größe des Winkels an, um den der Sprung gemacht wird. Sprünge beider Augen werden synchron ausgeführt. Wenn eine Person „flüssig“ eine bewegungslose Figur (zum Beispiel einen Kreis) umsieht, scheint es ihr, als würden sich ihre Augen ständig bewegen. In Wirklichkeit sind auch in diesem Fall die Augenbewegungen abrupt und die Größe der Sprünge sehr gering. Beim Lesen bleiben die Augen des Lesers nicht bei jedem Buchstaben stehen, sondern nur bei einem von vier oder sechs, und trotzdem verstehen wir die Bedeutung dessen, was wir lesen. Offensichtlich werden dabei vorab gesammelte Erfahrungen und die Schätze des visuellen Gedächtnisses genutzt. Bei der Beobachtung eines sich bewegenden Objekts erfolgt der Fixierungsvorgang durch eine ruckartige Bewegung der Augen, mit der gleichen resultierenden Winkelgeschwindigkeit, mit der sich auch das Beobachtungsobjekt bewegt; während das Bild des Objekts auf der Netzhaut relativ bewegungslos bleibt. Lassen Sie uns kurz auf weitere Eigenschaften des Auges hinweisen, die für unser Thema relevant sind. Auf der Netzhaut des Auges entsteht ein Bild der betrachteten Objekte, und das Objekt ist für uns immer vor dem einen oder anderen Hintergrund sichtbar. Dies bedeutet, dass einige der lichtempfindlichen Elemente der Netzhaut durch den über die Oberfläche des Bildes des Objekts verteilten Lichtfluss gereizt werden und die umgebenden lichtempfindlichen Elemente durch den Fluss vom Hintergrund gereizt werden. Die Fähigkeit des Auges, das betreffende Objekt anhand seines Kontrasts zum Hintergrund zu erkennen, wird als Kontrastempfindlichkeit des Auges bezeichnet. Das Verhältnis des Unterschieds zwischen der Helligkeit des Objekts und des Hintergrunds zur Helligkeit des Hintergrunds wird als Helligkeitskontrast bezeichnet. Der Kontrast nimmt zu, wenn die Helligkeit des Objekts zunimmt, während die Hintergrundhelligkeit gleich bleibt, oder die Hintergrundhelligkeit nimmt ab, wenn die Objekthelligkeit gleich bleibt. Die Fähigkeit des Auges, die Form eines Objekts oder seiner Details zu unterscheiden, wird als Unterscheidungsschärfe bezeichnet. Wenn das Bild zweier nahe beieinander liegender Punkte auf der Netzhaut des Auges benachbarte lichtempfindliche Elemente anregt (und der Helligkeitsunterschied dieser Elemente außerdem höher als der Schwellenhelligkeitsunterschied ist), sind diese beiden Punkte getrennt sichtbar. Die kleinste Größe eines sichtbaren Objekts wird durch die kleinste Größe seines Bildes auf der Netzhaut bestimmt. Für ein normales Auge beträgt diese Größe 3,6 Mikrometer. Ein solches Bild wird von einem 0,06 mm großen Objekt erhalten, das sich in einer Entfernung von 25 cm vom Auge befindet. Richtiger ist es, die Grenze anhand des Blickwinkels zu bestimmen; in diesem Fall sind es 50 Bogenminuten. Bei großen Entfernungen und hell leuchtenden Objekten verringert sich der Grenzblickwinkel. Als Schwellenhelligkeitsunterschied bezeichnen wir unter gegebenen Bedingungen den kleinsten Helligkeitsunterschied, den unser Auge wahrnimmt. In der Praxis nimmt das Auge einen Helligkeitsunterschied von 1,5-2 %, bei günstigen Bedingungen sogar von 0,5-1 % wahr. Der Schwellenhelligkeitsunterschied hängt jedoch stark von vielen Gründen ab: von der Helligkeit, an die das Auge zuvor angepasst war, von der Helligkeit des Hintergrunds, vor dem die verglichenen Oberflächen sichtbar sind. Es wurde festgestellt, dass es besser ist, dunkle Flächen vor einem dunkleren Hintergrund zu vergleichen als verglichene Flächen, helle Flächen dagegen vor einem helleren Hintergrund. Lichtquellen, die weit genug vom Auge entfernt sind, nennen wir „Punkt“, obwohl es in der Natur keine leuchtenden Punkte gibt. Wenn wir diese Quellen sehen, können wir nichts über ihre Form und ihren Durchmesser sagen, sie scheinen uns strahlend, wie ferne Sterne. Diese Illusion des Sehens ist auf eine unzureichende Unterscheidungsschärfe (Auflösung) des Auges zurückzuführen. Erstens werden aufgrund der Inhomogenität der Linse die durch sie hindurchtretenden Strahlen gebrochen, sodass die Sterne von einem strahlenden Halo umgeben sind. Zweitens ist das Bild des Sterns auf der Netzhaut so klein, dass es zwei lichtempfindliche Elemente, die durch mindestens ein nicht irritierendes Element getrennt sind, nicht überlappt. Das Auflösungsvermögen des Auges wird mit Hilfe optischer Beobachtungsinstrumente und insbesondere Teleskopen erhöht, durch die beispielsweise alle Planeten als runde Körper für uns sichtbar sind. Das Bringen der Achsen beider Augen in die Position, die für die beste Wahrnehmung von Entfernungen erforderlich ist, wird als Konvergenz bezeichnet. Das Ergebnis der Wirkung der Muskeln, die das Auge für eine bessere Sicht auf nahe und ferne Objekte bewegen, kann wie folgt beobachtet werden. Wenn wir durch das Gitter auf das Fenster schauen, dann werden uns die dunklen Löcher des Gitters groß erscheinen, aber wenn wir auf den Bleistift vor diesem Gitter schauen, dann werden uns die Löcher des Gitters viel kleiner erscheinen. Als korrespondierend werden die Punkte der Netzhaut zweier Augen bezeichnet, die die Eigenschaft haben, dass das irritierende Objekt für uns am gleichen Punkt im Raum sichtbar ist. Aufgrund der Tatsache, dass unsere beiden Augen weit voneinander entfernt sind und sich ihre optischen Achsen in gewisser Weise kreuzen, unterscheiden sich die Bilder von Objekten auf unterschiedlichen (nicht korrespondierenden) Bereichen der Netzhaut umso stärker voneinander, je näher das Objekt ist in Frage kommt uns. Automatisch, so scheint es uns, als ob ohne Beteiligung des Bewusstseins, berücksichtigen wir diese Merkmale der Bilder auf der Netzhaut und beurteilen daraus nicht nur die Entfernung des Objekts, sondern nehmen auch das Relief und die Perspektive wahr. Diese Fähigkeit unseres Sehens wird als stereoskopischer Effekt bezeichnet (griechisch stereo – Volumen, Körperlichkeit). Es ist leicht zu verstehen, dass unser Gehirn die gleiche Arbeit leistet wie beim Drehen des Bildes eines Objekts auf der Netzhaut. Auch unser Sehorgan verfügt über eine ganz bemerkenswerte Eigenschaft: Es unterscheidet die unterschiedlichsten Farben von Objekten. Die moderne Theorie des Farbsehens erklärt diese Fähigkeit des Auges durch das Vorhandensein von drei Arten von Primärapparaten auf der Netzhaut. Sichtbares Licht (Wellen elektromagnetischer Schwingungen mit einer Länge von 0,38 bis 0,78 Mikrometern) regt diese Geräte unterschiedlich stark an. Die Erfahrung hat gezeigt, dass der Kegelapparat am empfindlichsten auf gelbgrüne Strahlung (Wellenlänge 0,555 Mikrometer) reagiert. Unter den Bedingungen der Wirkung des Dämmerungs-(Stab-)Sehapparates verschiebt sich die maximale Empfindlichkeit des Auges um 0,45–0,50 Mikrometer zu kürzeren Wellenlängen des violett-blauen Teils des Spektrums. Diese Erregungen der Primärapparate der Netzhaut werden von der Großhirnrinde verallgemeinert und wir nehmen eine bestimmte Farbe sichtbarer Objekte wahr. Alle Farben werden normalerweise in chromatische und unbunte Farben unterteilt. Jede chromatische Farbe hat einen Farbton, eine Farbreinheit und eine Helligkeit (Rot, Gelb, Grün usw.). Im kontinuierlichen Spektrum gibt es keine unbunten Farben – sie sind farblos und unterscheiden sich nur in der Helligkeit voneinander. Diese Farben entstehen durch selektive Reflexion oder Transmission von Tageslicht (Weiß, ganz Grau und Schwarz). Textilarbeiter können beispielsweise bis zu 100 Schwarztöne unterscheiden. So ermöglichen uns visuelle Empfindungen die Beurteilung der Farbe und Helligkeit von Objekten, ihrer Größe und Form, ihrer Bewegung und relativen Position im Raum. Folglich ist die Raumwahrnehmung hauptsächlich eine Funktion des Sehens. In diesem Zusammenhang ist es angebracht, auf eine andere Methode zur Bestimmung der relativen Position von Objekten im Raum einzugehen – auf die Methode der visuellen Parallaxe. Die Entfernung zu einem Objekt wird entweder anhand des Winkels geschätzt, in dem dieses Objekt gesehen wird, wobei die Winkelabmessungen anderer sichtbarer Objekte bekannt sind, oder anhand der stereoskopischen Fähigkeit des Sehens, die den Eindruck eines Reliefs erzeugt. Es stellt sich heraus, dass bei einer Entfernung von mehr als 2,6 km die Erleichterung nicht mehr wahrgenommen wird. Schließlich wird die Entfernung zu einem Objekt einfach durch den Grad der Akkommodationsänderung oder durch Beobachtung der Position dieses Objekts im Verhältnis zur Position anderer Objekte in uns bekannten Entfernungen geschätzt. Wenn Sie eine falsche Vorstellung von der Größe eines Objekts haben, können Sie bei der Bestimmung der Entfernung zu ihm einen großen Fehler machen. Die Entfernungsschätzung mit beiden Augen ist viel genauer als mit einem Auge. Ein Auge ist nützlicher als zwei, um die Richtung eines Objekts zu bestimmen, beispielsweise beim Zielen. Wenn das Auge kein Objekt, sondern ein mit Linsen oder Spiegeln aufgenommenes Bild untersucht, erweisen sich alle oben genannten Methoden zur Bestimmung der Entfernung zu einem Objekt manchmal als umständlich, wenn nicht sogar völlig ungeeignet. In der Regel stimmen die Abmessungen des Bildes nicht mit den Abmessungen des Objekts selbst überein, daher ist es klar, dass wir die Entfernung anhand der scheinbaren Abmessungen des Bildes nicht beurteilen können. In diesem Fall ist es sehr schwierig, das Bild vom Objekt selbst zu trennen, und dieser Umstand kann die Ursache einer sehr starken optischen Täuschung sein. Beispielsweise scheint ein Objekt, das durch konkave Linsen betrachtet wird, viel weiter von uns entfernt zu sein als in Wirklichkeit, weil seine scheinbaren Abmessungen kleiner sind als die wahren. Diese Illusion ist so stark, dass sie die Definition der Distanz, zu der uns die Akkommodation des Auges führt, mehr als zunichte macht. Daher bleibt uns nur die einzige Möglichkeit, ohne Hilfsmittel die Entfernung zu einem Objekt zu beurteilen, nämlich die Bestimmung der Position dieses Objekts im Verhältnis zu anderen Objekten. Diese Methode wird Parallaxenmethode genannt. Wenn der Betrachter vor dem Fenster steht (Abb. 3) und sich zwischen Fenster und Betrachter ein Gegenstand befindet, beispielsweise ein Stativ auf einem Tisch, und wenn sich der Betrachter weiter bewegt, beispielsweise nach links , dann wird er sehen, dass sich das Stativ sozusagen am Fenster entlang nach rechts bewegt hat. Wenn andererseits der Beobachter durch das Fenster auf ein Objekt schaut, beispielsweise auf die Äste von Bäumen, und sich in die gleiche Richtung bewegt, bewegt sich das Objekt außerhalb des Fensters in die gleiche Richtung. Indem man das Fenster durch eine Linse ersetzt und das gedruckte Textbild durch die Linse betrachtet, kann man bestimmen, wo sich dieses Bild befindet: Wenn es sich hinter der Linse befindet, bewegt es sich, wenn sich das Auge in die gleiche Richtung wie das Auge bewegt. Befindet sich das Bild näher am Auge als die Linse, bewegt es sich in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung des Auges.
Der Akt der visuellen Wahrnehmung wird heute als eine komplexe Kette verschiedener Prozesse und Transformationen betrachtet, die noch immer unzureichend untersucht und verstanden wird. Dem komplexen photochemischen Prozess in der Netzhaut des Auges folgen Nervenerregungen der Sehnervenfasern, die dann an die Großhirnrinde weitergeleitet werden. Schließlich findet die visuelle Wahrnehmung in der Großhirnrinde statt; hier werden sie vielleicht mit unseren anderen Empfindungen verknüpft und auf der Grundlage unserer vorab erworbenen Erfahrung gesteuert, und erst danach verwandelt sich die anfängliche Irritation in ein vollständiges visuelles Bild. Es stellt sich heraus, dass wir im Moment nur das sehen, was uns interessiert, und das ist für uns sehr nützlich. Das gesamte Sichtfeld ist immer mit einer Vielzahl beeindruckender Objekte gefüllt, aber unser Bewusstsein hebt aus all dem nur das hervor, worauf wir gerade besondere Aufmerksamkeit richten. Allerdings kann alles, was unerwartet in unserem Blickfeld erscheint, unwillkürlich unsere Aufmerksamkeit erregen. Bei intensiver geistiger Arbeit kann uns beispielsweise eine schwingende Lampe stark stören: Die Augen fixieren diese Bewegung unwillkürlich, was wiederum die Aufmerksamkeit streut. Unser Sehvermögen hat die höchste Bandbreite und kann 30-mal mehr Informationen an das Gehirn übertragen als unser Gehör, obwohl das visuelle Signal das Gehirn in 0,15 Sekunden, das akustische Signal in 0,12 Sekunden und das taktile Signal in 0,09 Sekunden erreicht. Es ist zu beachten, dass alle wichtigen Eigenschaften des Auges eng miteinander verbunden sind; Sie hängen nicht nur voneinander ab, sondern manifestieren sich auch in unterschiedlichem Ausmaß, beispielsweise wenn sich die Helligkeit des Adaptionsfeldes ändert, also der Helligkeit, an die sich das menschliche Auge unter bestimmten Bedingungen und zu einem bestimmten Zeitpunkt anpasst Zeit. Die hier aufgezeigten Fähigkeiten des menschlichen Sehorgans weisen bei verschiedenen Menschen oft einen unterschiedlichen Entwicklungsstand und eine unterschiedliche Sensibilität auf. „Das Auge ist ein Wunder für einen neugierigen Geist“, sagte der englische Physiker D. Tyndall. Autor: Artamonov I.D << Zurück: Inhaltsverzeichnis >> Weiter: Nachteile und Sehfehler
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Kommentare zum Artikel: Michael Toller Artikel!
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