Александр Штейнгауз - Девять цветов радуги

В нашей стране и во всех европейских странах частота колебаний переменного тока равна 50 периодам в секунду. Это означает, что за секунду напряжение будет 50 раз менять свою полярность: 50 раз оно будет максимальным по величине и положительным и столько же раз максимальным и отрицательным. В промежутках между максимумами напряжение будет плавно уменьшаться до нуля и будет принимать нулевое значение 100 раз в течение секунды. В такт с изменениями напряжения будет изменяться и яркость: за секунду произойдет 100 вспышек, причем их яркость будет нарастать, достигая максимума, и снова падать до нуля.

Если бы наше зрение было безынерционным, все окружающее при свете газосветных ламп представлялось бы то ярко освещенным, то погруженным во тьму, словно озаренным чрезвычайно частыми вспышками молний. Но этого не происходит в силу того, что ни распад, ни восстановление светочувствительного вещества в палочках и колбочках не могут происходить мгновенно, а требуют заметного времени. Именно поэтому мы почти не замечаем мерцания люминесцентных и ртутных ламп, газосветных трубок.

Почти… Но отнюдь не полностью, даже в тех случаях, когда свет пульсирует с частотой 100 раз в секунду. Такие пульсации очень легко обнаружить, если специально этим заняться. Стоит лишь быстро провести в воздухе ладонью с расставленными пальцами или, что еще лучше, тонким блестящим штырем, и мы заметим необычное явление: вместо непрерывной просвечивающей насквозь полосы, которая наблюдается в подобных случаях днем, глаз различит множество отдельных, чуть смазанных полосок.

Проведите опыт при свете таких ламп, вырезав из приложения к этой книге диск с черно-белым узором. Попробуйте объяснить, почему при некоторой скорости вращения этого диска кажется, что кольца на нем начинают двигаться в разных направлениях. Объясните, почему это же не наблюдается при дневном свете и почему при свете ламп накаливания движение заметно очень слабо.

А теперь другой опыт. Посмотрите на зажженную спичку или горящую электрическую лампу (только не очень яркую), а затем быстро переведите взгляд на приготовленную заранее черную бархотку или на кусок черной бумаги. Если под руками у вас не окажется ни того, ни другого, можно перевести взгляд в темный угол комнаты. Сделав это, вы заметите, что изображение пламени или раскаленного волоска лампы, хотя и более тусклое, сохраняется некоторое время после того, как вы перестали смотреть на светящийся предмет. В данном случае вы видите его последовательный образ или, точнее, позитивный последовательный образ.

Возникновение и существование последовательных образов определяются тем, что процесс восстановления светочувствительного вещества в палочках и колбочках требует известного времени.

Снова проведем опыт, о котором говорилось выше, но теперь продолжим его. Когда последовательный образ яркого предмета потускнеет, быстро переведите взгляд с темного фона на равномерно и ярко освещенный лист белой бумаги. На его фоне вы снова увидите прежнее изображение, правда еще более расплывчатое и тусклое. Но важно другое: изображение теперь будет уже темным на светлом фоне. Оно тоже является последовательным образом, но на этот раз негативным.

Возникновение негативных последовательных образов объясняется тем, что засвеченные ярким светом участки сетчатки становятся менее чувствительными, чем те, на которые не попали лучи яркого света. Это неравномерное распределение чувствительности запечатлевается на сетчатке на несколько секунд. Если в это время смотреть на равномерно освещенный белый лист, он будет восприниматься таким, словно на его поверхности имеется затемненный участок, по форме соответствующий тому предмету, на который мы ранее смотрели.

Движущийся тонкий блестящий стержень при мерцающем свете люминесцентной лампы. Вверху, слева, — графики изменения тока через лампу и изменения яркости света.

Несколько слов об особенности зрения двумя глазами.

До сих пор, говоря о зрении, мы не делали различия между тем, смотрим ли на предмет одним или двумя глазами. Действительно, не стоило об этом думать, пока не возник вопрос о чувстве глубины пространства, о способности оценивать расстояние до предметов, находящихся в поле зрения.

Обычная фотография или картина всегда создает у зрителя ощущение глубины изображаемого пространства. Это ощущение, однако, не меняется от того, рассматриваем ли мы изображение одним или двумя глазами [12] Если с определенного расстояния одним глазом рассматривать качественную фотографию, ощущение глубины пространства может быть очень сильным: кажется, что перед тобой стереоскопический снимок. . В данном случае ощущение глубины создается линейной и воздушной перспективами. Первая позволяет нам судить о близости или отдаленности предметов по размерам их изображений. Вторая дополняет первую тем, что контуры и поверхности изображаемых предметов становятся все более расплывчатыми и нечеткими по мере удаления от переднего плана. Если изображение к тому же цветное, то этому способствует изменение цветов отдаленных предметов: они как бы блекнут и растворяются в воздушной дымке.

Подобным образом мы ощущаем глубину реального пространства, пользуясь одним глазом, и не чувствуем при этом большой разницы между зрением одним глазом и двумя. А она очень велика.

Попробуйте проделать один очень несложный опыт. Для него потребуются два обычных писчих пера или, если вы предпочитаете пользоваться авторучкой, две спички, хотя опыт с ними выглядит менее эффектно. Опыт надо проводить без какой-либо предварительной тренировки.

Положите одно перо на коробочку или книгу так, чтобы его острие выступало над краем. Затем возьмите в левую руку второе перо. Зажмурьте один глаз и попробуйте, перемещая руку с расстояния 20–30 сантиметров, плавным и непрерывным движением дотронуться кончиком одного пера до кончика другого. Сделайте то же, открыв оба глаза. И вы сразу почувствуете, какая огромная разница между зрением одним глазом (монокулярным) и двумя глазами (бинокулярным).

Этот опыт становится еще более убедительным, если наблюдать его со стороны. Попросите кого-нибудь провести его, а сами обратите внимание на движение руки с пером.

Между прочим, столь же простые опыты помогли ученым вдуматься в самые сокровенные процессы, происходящие в организме, и сформулировать некоторые важные положения новой науки — кибернетики.

Разницу в зрении одним и двумя глазами вы можете также уяснить, посмотрев на цветные стереофотографии [13] См. главу «Иллюстрации». . Перед вами два снимка, вернее — один, сделанный с помощью фотоаппарата для стереоскопической съемки. На первый взгляд левая и правая фотографии совершенно одинаковы. Разницу между ними можно заметить, только наложив одну на другую. Она ничтожна и заключается в том, что левая фотография снята под несколько иным углом зрения, чем правая.