Szemünk fénye

Szemünk fénye

A fényhatásokat a szemünkkel érzékeljük. Azonban a szem sokkal több egy egyszerű fényérzékelő szervnél; képes arra, hogy a környezetünk többé-kevésbé pontos, kicsinyített, színes képét előállítsa, elektromos ingerekké alakítsa és agyunk látóközpontjába juttassa. Működése egy mini kamerához hasonlítható. A fénytörés szempontjából fontos feladata van a szaruhártyával határolt csarnokvíznek és az üvegtestnek is, így a szemlencse ezekkel együtt egy háromtagú lencserendszert, azaz objektívet alkot. Csakhogy amíg a fényképezőgépekben az éles leképzéshez a képtávolságot változtatni kell (objektív előre-hátra mozgatása), addig ez az érték a szemünkben állandó. Szemünk tehát nem a kép és az objektív közötti távolságot, hanem a szemlencse-rendszer gyújtótávolságát változtatja ahhoz, hogy az ideghártyán (retinán) mindig éles kép keletkezzék. Ezt nevezzük akkomodációnak, vagy alkalmazkodásnak.

A szem és a fényképezőgép között sok az analógia. Mindkettő fordított, kicsinyített képet alkot. A pupilla tágulása vagy összehúzódása teljesen megegyezik a fényképezőgép fényrekeszének (blende) változtatásával. A szemlencse által alkotott kép azonban sokkal tökéletlenebb, mint a legolcsóbb kamera objektívének képe. Hogy mi mégis egyeneseknek látjuk az egyeneseket és párhuzamosnak a párhuzamosokat, szóval tökéletesnek és szépnek a világot, abban igen nagy szerepe van az agyunknak, a központi idegrendszer működésének. (3-2 ábra)

 A látás rendkívül bonyolult fizikai, fiziológiai és pszichológiai folyamat. Azt is szokták mondani. hogy a szemünkkel nézünk, de az agyunkkal látunk. És, hogy ez mennyire így van, mi sem bizonyítja jobban, hogy álmodni szoktunk. Álmunkban helyszíneket, tárgyakat, alakokat „látunk” anélkül, hogy a szemünket használnánk! (és persze hangokat is hallunk, hangokat, amelyek nem a fülünkben keletkeznek.)

A szemünk anatómiájával nem kívánok részletesen foglalkozni, már csak azért sem, mert nem értek hozzá. Csupán a lényegre szorítkozom. A pupillán (kis kör alakú „lyuk” a szivárványhártyán, és amit „szembogárnak”is szoktak nevezni) keresztül a szemünkbe érkező fénysugarakat a gyakorlatilag a szemlencse a szemgolyó hátulját borító ideghártyára, a retinára fókuszálja. Mindkét szemünkben egy-egy kicsinyített, fordított állású (fejjel lefelé) kép keletkezik a retinán. A retinát olyan idegsejtek építik fel, amelyekben a fény hatására inger keletkezik. A fényinger első lépésben kémiai változásokat okoz, amelyek elektromos impulzussá alakulnak át. Ezek az elektromos impulzusok a látóideg rostjain keresztül agyunk látóközpontjába jutnak, ahol mint képi információ jelenik meg tudatunkban.

Alapvetően kétféle fényérzékelő sejtet, úgynevezett fotóreceptort tartalmaz a retina: pálcikákat és csapokat. Elnevezésüket az alakjuk után kapták. Számuk és funkciójuk különböző. Pálcikákból van több, számuk a retinában elérheti, sőt meghaladhatja a 100 milliót, igaz, nagyon aprók: jellemző méretük a mikrométeres tartományba esik (a mikrométer a méter milliomod része!). A pálcikák csak a fényt érzékelik, a színeket nem tudják megkülönböztetni, viszont rendkívül érzékenyek, megfelelő körülmények között 1-2 fotont is képesek érzékelni. Nagyjából egyenletesen töltik ki a retina területét, ezért fontos szerepet játszanak a perifériális látásban.

A csapok biztosítják számunkra a színek látást. Számuk jóval kevesebb, mint a pálcikáké, mindössze 5-7 millió van belőlük a szemünkben. Kevésbé érzékenyek a fényre, ezért csak erős megvilágításban, pl. nappal működnek. A csapok közvetlenül nem érzékelik a színeket, hanem a szemünkbe érkező elektromágneses sugárzás különböző frekvenciáira érzékenyek. Vannak, amelyekből a 400-460 THz (terahertz) frekvencia, másokból az 520-620 THz frekvencia, megint másokból a 600-710 Thz frekvencia vált ki ingerületet. Mondhattam volna a frekvenciák helyett vörös, zöld és kék színeket is, de nem ez az igazság. A színérzet csak az agyunk szüleménye! Ennek bizonyításra Helmholtz, később Benham végeztek kísérleteket. Ehhez a Benham tárcsát, vagy Benham korongot használták, amelyen csak fekete-fehér vonalak vannak sugár irányban felrajzolva. Ha megfelelő sebességgel megforgatjuk a korongot, akkor a külső szélén kék, legbelül vörös, közöttük pedig zöldes-sárga színt látunk. Tehát itt mindössze a fehér fény megfelelő frekvenciával való megszaggatása keltette bennünk a színérzetet.

Milyen szép a magyar nyelv, amikor a Nap már a látóhatár alá bukott, beköszönt a szürkület. Ilyenkor a színek egyre halványodnak, és többnyire a tájat szürkének látjuk. Ez azért van, mert a színeket érzékékelő csapok már nem működnek, csak az ezerszer érzékenyebb pálcikák. Ennek az elszürkülésnek az az oka, hogy a színeket a szemünk ideghártyájának csapocskáival látunk, az érzékenyebb pálcikák színeket nem érzékelnek. Szürkület után a csapok már nem működnek. De mondanom sem kell, hogy a szürkületben is ott vannak a spektrum színei, csak nem látjuk őket. Évekkel ezelőtt készítettem a telihold fényénél egy színes képet állványra szerelt fényképezőgéppel. A táj, amit akkor ezüstös szürkének láttam, a film kidolgozása után szinte a nappali színekben pompázott. magam is meglepődtem! Az alkonyi táj elszürkülése fokozatosan megy végbe. A színtelenedés a vörössel kezdődik és a kékkel fejeződik be. A színek eltűnésének sorrendje összefügg az úgynevezett Purkinje-jelenséggel.

Az emberi szem egyik sajátossága, hogy a fehér fény teljes színképének különféle színeit különböző erősségűnek érzékeli, még akkor is, ha a fényintenzitás a színkép minden sávjában egyenlő. Ez a Purkinje-hatás, vagy jelenség. Oka a csapok és pálcikák fényérzékenységének a különbözősége. A nappali láthatósági függvény maximuma az 555 nm-es sárgászöld színben van. Az éjszakai láthatósági függvény a kék felé tolódik el. Számos személlyel végzett ilyen kísérlet eredménye a következő görbe (3-3. ábra)