Jak nás oko klame a proč vidíme barevně RNDr. Jitka Prokšová,Ph.D. KOF FPE ZČU Plzeň přednáška pro FPV 2010/11

Obsah 1. Vznik zrakového vjemu (fyziologie oka, rozlišovací schopnost …) 2. Optické klamy 3. Vnímání barev 4. Experimentální část

1. Vznik zrakového vjemu

Elektromagnetické spektrum viditelné světlo rozsah vlnové délky: 390 nm až 760 nm

BarvaVlnová délka Frekvence červená~ 625 až 760 nm~ 480 až 405 THz oranžová~ 590 až 625 nm~ 510 až 480 THz žlutá~ 565 až 590 nm~ 530 až 510 THz zelená~ 520 až 565 nm~ 580 až 530 THz azurová~ 500 až 520 nm~ 600 až 580 THz modrá~ 430 až 500 nm~ 700 až 600 THz fialová~ 380 až 430 nm~ 790 až 700 THz

Parametry optických prostředí absolutní index lomu (podíl rychlosti světla ve vakuu a v daném prostředí) relativní index lomu (podíl rychlostí světla v dvou různých prostředích)

Šíření světla optickým prostředím homogenní, izotropní a lineární prostředí rychlost světla v prostředí: opticky řidší x opticky hustší

Gullstrandův model oka Allvar Gullstrand ( ) (NC 1911) Newton, Helmholtz, Young

sítnice (11 vrstev) tyčinkyčípky žlutá skvrna (čípků 50x více než tyčinek) Purkyňův jev slepá skvrna (Mariottův pokus)

Oko v číslech (u dospělého člověka) Předozadní délka oka: 24,3 mm Hmotnost oka: 6,3 až 7,8 g Objem oka: 6,5 ml Poloměr zakřivení celé oční koule: 10,8 mm Obsah vody v rohovce: 73 % Obsah vody ve sklivci: 98 % Optická mohutnost rohovky: 43 D Optická mohutnost čočky: 19 D (33 D)

Absorpční schopnost různých částí oka Rohovka : filtr UV ( pod 300 nm) Komorová voda a čočka: filtr IR

Transmisní vlastnosti oka podle věku Nutnost ochrany oka před UV-A v nízkém věku S věkem klesá propustnost čočkového jádra

Rozlišovací mez oka Kruhová plocha testu: 72 stejných výsečí bílých a černých Nelze-li ze vzdálenosti L rozeznat hvězdicovitý tvar obrázku průměru d, je rozlišovací mez

Vývoj oční čočky Oční čočka – vývoj nastává v raném stádiu embrya Oční čočka – jediná průhledná tkáň v lidském těle (čočka = biologický krystal) Buňky oční čočky samovolně neopravitelné (až 90% buněk v těle v neustálé obnově) Jedinečná schopnost oční čočky aktivovat ve svých buňkách samozničující program Rozpuštění jader buněk čočky Vznik krystalinů (hustý roztok speciálních bílkovin)

2. Optické klamy

vytvoření obrazu na sítnici - varianty, výběr chybná interpretace - vznik klamu Kategorie: objektivní fyziologické psychologické

Poznámka 1: Quételetovy kruhy vznik barevných kruhů nebo jejich částí na skle okenní tabulky, zrcadle nebo na vodní hladině po osvícení silným zdrojem světla (např. světlomety, reflektory aut) interference v tenké vrstvě? prach Lambert Adolphe Jacques Quételet ( ) astronom, matematik, statistik a sociolog

Matematické pozadí pozorovatel v bodě O zdroj světla v bodě L zrcadlo má tloušťku t rozptyl na prachové částici v bodě P

interference: dráhový rozdíl:

Quételetovy kruhy Shrnutí: vznik – na znečistěné okenní tabulce, na zaprášeném zrcadle nebo pylem zanesené vodní hladině + silný zdroj světla. GO – lom a odraz VO – interference, ohyb, rozptyl na zrnkách prachu překrytí rozptýlených paprsků světla – QK Experiment: sádrový (cementový) prach, zrcadlo, halogenová lampa (světlomet)

Poznámka 2: ohyb světla na zácloně

Fyziologické klamy: a) iradiace (Helmholtzův klam)

b) jevy kontrastu (únava oka)

Psychologické klamy: odhad velikosti

Oba špalky jsou stejně velké. Zadní se zdá být větší. mozek: snaha o přenos perspektivního vidění do grafiky

Klamy 1

Klamy 2

Klamy 3

Neskutečný trojúhelník Oscar Reutersvärd (1934) 1980 triangl oceněn Švédskou vládou 1982 tisk známky

Klamy 4

Experimentujte doma: trubička z papíru (průměr cca 3 cm), držet před levým okem, pravou dlaň dát za trubičku, nezaostřovat.

3D odraz

světelný tunel vpředu – polopropustné zrcadlo, za ním jsou do kruhu sestaveny pestrobarevné diody, iluzi světelného tunelu vytváří další zrcadlo na zadní straně.

Hollow-Face-iluze psychologický klam: 3D vystupující obličej skutečnost: konkávní maska při správném osvětlení ji mozek interpretuje na základě zkušenosti jako konvexní

3. Vnímání barev

Isaac Newton ( ) 7 základních barev Thomas Young ( ) Hermann von Helmholtz ( ) přesný popis tří receptorů R, G, B

bílé světlo, trichromatické oko (velikost odezvy čípků - obr.)

Tabulka:

Další barevné prostory xyY CMY(K): cyan (azurová), magenta (purpurová), yellow (žlutá) - subtraktivní HSB: hue (odstín), saturation (nasycení), brightness (jas) Lab: a (červená - zelená), b (žlutá - modrá) Luv: u, v (barevné hodnoty)

4. Experimentální část

a) Součtové skládání základních barev vytváření barevných odstínů změnou intenzity složek součtové skládání doplňkových barev vytváření barevných stínů

b) Užití SSB barevná obrazovka velkoplošné reklamy umění: pointilismus (Georges Seurat / /) vliv osvětlení a možnost srovnání barevných vjemů z okolí

c) Rozdílové skládání barev rozdílové skládání základních barev vliv osvětlení předmětu na pozorovanou barvu pozorování barevných předmětů přes barevné prostředí

Zdroje: apod. Feynman R. P.: Přednášky z fyziky Fuka J., Havelka B.: Optika Bednář J.: Pozoruhodné jevy v atmosféře

SCIENTIFIC AMERICAN (Dahm: Umírají, abychom mohli vidět), leden 2005, české vydání JOURNAL OF CELL SCIENCE (Bassnett: Development of a macromolecular diffusion pathway in the lens), díl 15, 2003 EXPERIMENTAL EYE RESEARCH 74, (Bassnett: Lens Organelle Degradation), č.1, str. 1-6