Реферат: Биологическая физика цветового зрения - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Биологическая физика цветового зрения

Банк рефератов / Медицина и здоровье

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 193 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Биофизика цветового зрения ЦВЕТ И ИЗМЕРЕНИЕ ЦВЕТА Различные феном ены цветового зрения особенно ясно показывают , что зрительное восприятие зависит не только от вида сти мулов и работы рецепторов , но также и от характера переработки сигналов в нервной системе . Различные участки видимого спектра кажутся нам по-разно м у окрашенны ми , причем отмечается непрерывное изменение о щущений при переходе от фиолетового и син его через зеленый и желтый цвета - к к расному . Вместе с тем мы можем воспринимат ь цвета , отсутствующие в спектре , например , пурпурный тон , который получ а ется при смешении красного и синего цветов . Совершенно различные физические условия зрите льной стимуляции могут приводить к идентичном у восприятию цвета . Например , монохроматический желтый цвет невозможно отличить от опреде ленной смеси чисто зеле н ого и чисто красного. Феноменологию цветовосприятия описывают з аконы цветового зрения , выведенные по результатам психофизических экспериментов . На основе этих законов за период более 100 лет было разработано несколько теорий цвето вого зрения . И только в последние 25 лет или около того появилась возможность непосредственно про верить эти теории методами электрофизиологии - путем регистрации электрической активности одино чных рецепторов и нейронов зрительной системы . Феноменология цветовосприятия З рительный мир человека с норм альным цветовым зрением чрезвычайно насыщен ц ветовыми оттенками . Человек может различать примерно 7 миллионов различных цветовых оттенков . Сравните - в сетчатке глаза нас читывается тоже около 7 миллионов колбочек . Впрочем , хор оший монитор в состоянии отобразить около 17 миллионов от тенков ( точнее , 16 ’ 777 ’ 216) . Весь этот набор можно разбить на два класса - хром атические и ахроматические оттенки . Ахроматические оттенки образуют естественную последовательность от са мого я ркого белого к глубокому черном у , который соответ ствует ощущению черного в явлении одновременн ого контраста (серая фигура на белом фоне кажется темнее , чем та же самая фигура на темном ) . Хроматические оттен ки связаны с окраской поверхности предметов и хар актеризуются тремя феноменологическ ими качествами : цветовым тоном , насыщенностью и светлотой . В случае светящихся световых стимулов (например , цветной источник света ) признак “светлота” заменяется на признак “освещенность ” (яркость ) . Моно хроматические све товые стимулы с одинаков ой энергией , но разной длиной волны вызывают различное ощу щение яркости . Кри вые спектральной яркости (или кривые спектрал ьной чувствительности ) как для фотопического , так и для ск отопического зрения строятся на основании сис тематич еских измерений излучаемой энергии , которая необходима для того , чтобы световые стимулы с разной длино й волны (монохроматические стимулы ) вызывали р авное субъективное ощущение яркости . Цветовые тона образуют “естественный” континуум . Количественно он може т быть изображен как цветовой круг , на котором за дана последовательность вида : красный , желтый , зеленый , голубой , пурпурный и снова красный . Тон и насыщенность вместе определяют цветность , или уровень цвета . Насыщенность определяется тем , каково в цвете со держание белого или черного . Например , если чистый красный смешать с белым , то получится розовый оттенок . Любой цвет может б ыть представлен точкой в трехмерном “цветово м теле” . Один из первых примеров “цветового тела” - цветовая сфера немецкого художника Ф . Рунге (1810) . Каждому цвету здесь соответству ет определенный участок , расположенный на поверхности или внутри сферы . Тако е представление может быть использовано для описания следующих наиболее важных качествен ных законов цветовосприятия . 1. Воспринима емые цвет а образуют континуум ; иными словами , близкие цвета переходят один в другой плавно , без скачка . 2. Каждая точка в цвет овом теле может быть точно определена тре мя переменными . 3. В структуре цветового тела имеются полюсные точки - такие дополнит ел ьные цвета , как черный и белый , зеленый и красный , голубой и желтый , расположены на п ротивоположных сторонах сферы . В современных метрических цветовых системах цветовосприятие описывается на основе трех переменных - тона , насыщенности и светлоты . Это д елается для того , чтобы объяснить законы смещения ц ветов , которые обс удим ниже , и для того , что бы определить уровни идентичного цветоощущения . В метрических трехмерных системах из обычной цветовой сф еры посредством ее деформации образуется несф ерическое цв етовое тело . Целью создания таких метрических цветовых систем (в Германии используется цветовая система DIN , разработанная Рихтером ) является не физиологическое объяснение цветового зрения , а скорее однозначн ое описание особенностей цветовосприятия . Тем не менее , когда выдвигае тся исчерпывающая физиологическая теория цветово го зрения (пока такой теории еще нет ) , она должна облад ать способностью объяснить структуру цветового пространства . Смешение цветов Аддитивное смешение цветов произв одится тогда , когда световые лучи с разной длиной волны падают на одну и ту же точку сетчатки . Наприме р , в аномалоскопе - приборе , который используется для диагностики нарушений цвето вого зрения , - один световой стимул (например , чисто желтый с дли ной волны 589 нм ) прое цируется на одну половину круга , тогда как некоторая смесь цветов (например , чисто красный с длиной волны 671 нм и чисто зеленый с длиной волны 546 нм ) - на другую его полови ну . Аддитивная спе ктральная смесь , к оторая дает ощущение , идентичное чистому цвет у , может быть найдена из следующего “уравнения смешения цветов” : а (красный , 671) + b (зеленый , 546) c ( желтый , 589) (1) Символ означает экви валентность ощущения и не имеет математическо го см ысла , a , b и c - коэффициент ы освещенности . Дл я человека с нормальным цветовым зрением для красной составляющей коэффициент должен б ыть взят примерно равным 40 , а для зеленой составляющей - пр имерно 33 относительным единицам (если за 100 едини ц взять освещ енность для желтой соста вляющей ) . Если взять два монохроматических свет овых стимула , один в диапазоне от 430 до 555 нм , а другой в диапазоне от 492 до 660 нм , и смешать их аддитивно , то цветовой тон получившейся цветовой смеси либо будет белым , либо б удет соответ ствовать чистому цвету с длиной волны меж ду длинами волн смешиваемых цветов . Однако , если длина волны одного из монохроматических стимулов превышает 660 , а другого - не дост игает 430 нм , то получаются пурпурные цветовые тона , которых в спектре нет . Белый цвет . Для каждого цветового тона на цвет овом круге имеется такой другой цветовой тон , который при смешении дает белый цвет . Константы (весовые коэффициенты a и b ) уравнения смешения a F 1 + b F 2 K бел ый (2) зависят от о пределения понятия “белый” . Любую пару цветовых тонов F 1, F 2, которая удовлетворяет уравнению (2) , называют дополнитель ными цветами . Субтрактивное смешение цветов . Оно отличается от аддитивного смешения цветов тем , что является чисто фи зическим процессом . Если белый цвет пропустить через д ва фильтра с широкой полосой пропускания - сначала через желтый , а затем через голубой , - то получившаяся в рез ультате субтрактивная смесь будет иметь зелен ый цвет , пос кольку световые лучи только зелено го цвета могут пройти через оба фильтра . Художник , смешивая краски , производит субтракт ивное смешение цветов , поскольку отдельные гранулы красок дей ствуют как цветные фильтры с широкой поло сой пропускания . ТРИХРОМАТИЧНОСТЬ Для нормального цветового зрени я любой заданный цветовой тон ( F 4 ) может быть получ ен путем аддитивного смешения трех определенн ых цветовых тонов F 1 - F 3 . Это необходимое и достаточное условие описывается следующим у равнением цветоощущения : a F 1 + b F 2 + c F 3 d F 4 (3) Согласно междуна родной конвенции , в качестве первичных (главных ) цветов F 1 , F 2 , F 3 , которые могут использоваться для построения современных цветовых систем , выбраны чистые цвета с длинами волн 700 нм (красный цвет ) , 546 нм (зеленый цвет ) и 435 нм (голубой ) . Дл я получения белого цвета при аддитивном с мешивании весовые коэффициенты этих основных цветов ( a , b и c ) должны быть связаны следующим соотноше нием : a + b + c + d = 1 (4) Результаты физио логических экспериментов по цветовосприятию , описываемые уравнениями (1) - (4) , могут быть представлены в виде диаграммы цветности , (“цветового треугольник а” ) , которая слишком сложна для изображения в данной работе . Такая диаграмма отличается от трехмерного представле ния цветов тем , что здесь отсут ствует один параметр - “светлота” . Согласн о этой диаграмме , при смешении двух цветов получаемый цвет лежит на прямой , соединяющей два исходных цвета . Для того , чтобы по этой диаг рамме найти пары дополнительных цветов , необходимо провести п рямую через “белу ю точку” . Цвета , испо льзуемые в цветном телевидении , получаются путем аддитивного см ешения трех цветов , выбранных по аналогии с уравнением (3) . ТЕОРИИ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ Трехкомпонентная теория цветового зрения Из уравнения (3) и диаграммы цветн ости следует , что цветовое зрение основано на тр ех независимых физиологических процессах . В трехкомпонентной те ории цветового зрения (Юнг , Максвелл , Гельмгольц ) постулируется наличие трех различных типов колбочек , которые работают как независимые приемники , если ос вещенность имеет фотопический уровень . Комбинации получаемых от рецепторов сигналов обрабатываются в нейр онных системах восприятия яркости и цвета . Правильность данной теории подтверждается законами смешения цвет ов , а также мн огими психофизиологич ескими факторами . Например , на нижней границе фотопическ ой чувствительности в спектре могут различать ся только три составляющие - красный , зеленый и синий . Первые объективные данные , подтверждающие гипотезу о на личии трех типов рецепторов цветового зр ения , были получены с помощью микроспектрофотометрических измерений одиночных колбочек , а также посредством регистрации цветоспецифичных рецепторных потенциалов колбочек в сетчатках животных , обладающих цветовым зрением . Теория оппонентных цветов Если ярк ое зеленое кольцо окружает серый круг , то последний в результате одновре менного цветового контраста приобретает красный цвет . Явления одновременного цветового контраста и последова тельного цветового контраста послужили основой для теории оппонентных цветов , предложенной в XIX в . Герингом . Геринг предполагал , что имеются четыре основных цвета - красный , желтый , зеленый и синий - и что они попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмов - зелено- красного механизма и желто-синего механизма . П остули ровался также третий оппонентный ме ханизм для ахроматически дополнительных цветов - белого и черного . Из-за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары “оппонентными цветами” . Из его теории следует , что не может быть таких ц в етов , как “зеленовато-красный” и “синевато - желтый”. Таким образом , теория оппонентных цветов постулирует наличие антагонистических цветоспецифических нейронных механизмов . Например , если такой нейрон возбуж дается под действием зеленого светового стиму ла , то красный стимул должен вызывать его торможение . Предложенные Герингом оппонентн ые механизмы получили частичную поддержку пос ле того , как научились регистрировать активно сть нервных клеток , непосредственно связанных с рецепторами . Так , у некоторых позв о ночных , обладающих цветовым зрением , были обнаружены “красно-зеленые” и “желто-синие” г оризонтальные клетки . У клеток “красно-зеленого” канала мембранный потенциал покоя изменяется и клетка гиперполяризуется , если на ее рецептивное поле падает свет спектр а 400-600 нм , и деполяризуется при подаче с тимула с длиной волны больше 600 нм . Клетки “желто-синего” канала гиперполяризуются при действии света с длиной волны меньше 530 нм и деполяризуются в интервале 530-620 нм. На основании таких нейрофизиологическ их данных можно составить несложные н ейронные сети , которые позволяют объяснить , ка к осуществить взаимную связь между тремя независимыми системами колбочек , чтобы вызвать цветоспецифическую реакцию нейронов на более высоких уровнях зрительной системы. Зонн ая теория В свое время между сторонника ми каждой из описанных теорий велись жарк ие споры . Однако сейчас эти теории можно считать взаимно дополняющими интерпретациями цветового зрения . В зонной теории Крисса , предложенной 80 лет назад , была сделана попы тка синтетического объединения этих двух конкурирующих теорий . Она показывает , что трехкомпонентная теория пригодна для описания функционирования уровня рецепторов , а оппонентн ая теория - для описания нейронных систем более высокого уровня зрительной сист е мы. НАРУШЕНИЯ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ Различные патологические изменения , н арушающие цветовосприятие , могут происходить на уровне зрительных пигментов , на уровне обра ботки сигналов в фоторецепторах или в выс оких отделах зрительной системы , а также в самом диоптр ическом аппарате глаза . Н иже описываются нарушения цветового зрения , и меющие врожденный характер и почти всегда поражающие оба глаза . Случаи нарушения цвет овосприятия только одним глазом крайне редки . В последнем случае больной имеет возможн ость описыват ь субъективные феномены нарушенного цветового зрения , поскольку может сравнивать свои ощущения , полученные с по мощью правого и левого глаза. Аномалии цветового зрения Аномалиями обычн о называют те или иные незначительные нар ушения цветовосприятия . Они пере даются по наследству как рецессивный признак , сцепленн ый с X - хромосомой . Лица с цветовой аномалией все являются трихроматами , т.е . им , как и людям с нормальным цветовым зрением , для полног о описания видимого цвета необходимо использо вать три основных цвета (ур .3). Однако аномалы хуже различают некоторые цвета , чем трихроматы с нормальным зрением , а в те стах на сопоставление цветов они используют красный и зеленый цвет в других проп орциях . Тестирование на аномалоскопе показывает , что при протаномалии в соот в ет ствии с ур . (1) в цветовой смеси больше к расного цвета , чем в норме , а при дейте раномалии в смеси больше , чем нужно , зелен ого . В редких случаях тританомалии нарушается работа желто-синего канала. Дихроматы Различные формы дихроматопсии также наследуются как рецессивные сцепленные с Х-хромосомой признаки . Дихроматы могут опи сывать все цвета , которые видят , только с помощью двух чистых цветов (ур .3). Как у протанопов , так и у дейтеранопов нарушена работа красно-зеленого канала . Протанопы пута ют красный цве т с черным , темно-с ерым , коричневым и в некоторых случаях , по добно дейтеранопам , с зеленым . Определенная ча сть спектра кажется им ахроматической . Для протанопа эта область между 480 и 495 нм , для дейтеранопа - между 495 и 500 нм . Редко встречаю щиеся тритан о пы путают желтый цве т и синий . Сине-фиолетовый конец спектра к ажется им ахроматическим - как переход от серого к черному . Область спектра между 565 и 575 нм тританопы также воспринимают как ахр оматический. Полная цветовая слепота Менее 0,01% всех людей стр адают полной цветовой слепотой . Эти монохроматы в идят окружающий мир как черно-белый фильм , т.е . различают только градации серого . У та ких монохроматов обычно отмечается нарушение световой адаптации при фотопическом уровне ос вещения . Из-за того , что глаза монох роматов легко ослепляются , они плохо различаю т форму при дневном свете , что вызывает фотофобию . Поэтому они носят темные солнцез ащитные очки даже при нормальном дневном освещении . В сетчатке монохроматов при гистол огическом исследовании обычно не нах о дят никаких аномалий . Считается , что в их колбочках вместо зрительного пигмента содержится родопсин. Нарушения палочкового аппарата Люди с аномалиями палочкового аппарата воспринимают цвет нормально , однако у них значительно снижена способность к темн овой адаптации . Причиной такой “ноч ной слепоты” , или никталопии , может быть н едостаточное содержание в употребляемой пище витамина А 1 , к оторый является исходным веществом для синтез а ретиналя. Диагностика нарушений цветового зрения Так как нарушения ц ветового зр ения наследуются как признак , сцепленный с Х-хромосомой , то они гораздо чаще встречаютс я у мужчин , чем у женщин . Частота прота номалии у мужчин составляет примерно 0,9%, протан опии - 1,1%, дейтераномалии 3-4% и дейтеранопии - 1,5%. Тританом алия и тританопия встречаются крайне редко . У женщин дейтераномалия встречается с частотой 0,3%, а протаномалии - 0,5%. Поскольку существует це лый ряд профессий , при которых необходимо нормальное цветовое зрение (например , шоферы , л етчики , машинисты , худо жники-модельеры ), у в сех детей следует проверять цветовое зрение , чтобы впоследствии учесть наличие аномалий при выборе профессии . В одном из прос тых тестов используются “псевдоизохроматические” таблицы Ишихары . На этих таблицах нанесены пятна разных разм е ров и цветов , расположенные так , что они образуют букв ы , знаки или цифры . Пятна разного цвета имеют одинаковый уровень светлоты . Лица с нарушенным цветовым зрением не способны ув идеть некоторые символы (это зависит от цв ета пятен , из которых они образован ы ). Используя различные варианты таблиц Иш ихары , можно достаточно надежно выявить наруш ения цветового зрения.Точная диагностика возможна с помощью тестов на смешение цветов , построенных на основе уравнений (1)-(3). Литература Дж . Дудел , М . Циммерман , Р . Ш мидт , О . Грюссер и др . Физиология человека , 2 том , перевод с английского , “Мир” , 1985 Гл . Ред . Б.В . Петровский . Популярная медицинская энциклопедия , ст .. “Зрение” “Цветовое зрение” , ”Советская энциклопедия” , 1988 В.Г . Елисеев , Ю.И . Афанасьев , Н.А . Юрина . Г истология , “Медицина” , 1983
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
В трамвайном депо пятые сутки пытаются войти в колею после корпоратива.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru