为什么我们在黑暗中看不清颜色?

剧烈二零九八 2024-06-14 10:48:37

在黑暗中,鲜艳的颜色似乎会变成灰色,很难区分。为什么呢?

人类很难在黑暗中分辨颜色,因为我们的眼睛如何适应不同的光线水平。

在黑暗中辨认颜色是很有挑战性的,即使在弱光下,不同的颜色看起来也会非常相似。

但是为什么在黑暗中比在明亮的光线下更难辨别颜色呢?

人类感知颜色的能力因我们在不同照明条件下的视觉方式而异。人类的眼睛包含两种感光细胞,即检测光线的神经细胞:视杆细胞和视锥细胞。每个光感受器都含有吸收光的分子,称为光色素,当受到光照射时会发生化学变化。这触发了光感受器中的一系列事件,促使它向大脑发送信号。

视杆细胞负责在黑暗中实现视觉,被称为暗视。它们是由一层又一层的光色素构成的。

杆状细胞尤其擅长吸收光线,即使是在黑暗中,因为每一堆都是光子被吸收的机会。光子是电磁辐射的粒子,在这种情况下,是可见光,而杆状细胞可以通过暴露于相对较少的光子而激活。

另一方面,视锥细胞负责在明亮的光线下的视觉,或称感光视觉。大多数人有三种视锥细胞,每一种都对不同波长的可见光敏感,对应不同的颜色。不同视锥细胞中吸收光的分子的微小变化使它们能够专门探测红色、绿色或蓝色的光。

但重要的是,单个视锥细胞不能区分颜色。当锥细胞内的分子吸收光子时,它只激活锥细胞;在这一点上,没有关于光的颜色或强度的信息被处理。当大脑将眼睛中所有三种视锥细胞的反应结合在一起时,色觉就产生了——微小的生物回路将这些反应转化为我们看到的颜色。

视锥细胞在强光下控制视觉,因为视杆细胞很快就会饱和,或者被光子淹没,大脑基本上会屏蔽视杆细胞的活动。这就是为什么我们在明亮的光线下很容易看到颜色。但是随着天黑,太阳下山或者你关掉房间里的灯,杆状细胞开始占据主导地位,因为它们比视锥细胞对光更敏感。

视杆细胞支配着夜视,而视锥细胞仅被微弱激活。与锥细胞不同的是,杆状细胞只有一种类型。色觉来自于比较三种视锥细胞的反应,这在杆状细胞主导的视觉中是不可能的。所以,在黑暗中,我们不能很好地分辨颜色。

然而,在某些条件下,视杆细胞可能仍然会影响颜色感知。在昏暗的光线下,我们的眼睛在被称为中视的中间范围内工作,在这种情况下,视杆细胞和视锥细胞都参与视觉,但两者都不占主导地位。

在这个中视范围内,有理由相信杆状细胞也可能对颜色处理有贡献,通过提供与锥状细胞不同的光谱灵敏度。视杆细胞对绿光最敏感,在这个中间范围内,它们向大脑提供额外的信息,与来自锥细胞的信息进行比较。

这种视杆视觉和视锥视觉的交叉也会产生浦肯野效应,在昏暗的光线下,红色看起来是暗色或偏蓝,而紫色、蓝色和绿色突然出现。浦肯野效应在黄昏或日全食时尤为明显。

尽管我们在夜间不能很好地看到颜色,但我们的视觉系统可以让我们在巨大的光强度范围内接收信息,从没有月亮的夜晚到眩目的明亮的滑雪场。

视觉系统令人惊奇的一件事是,我们有如此巨大的强度范围,而且它在不断变化。然而,我们可以容纳12个数量级的光强度。目前还没有合成探测器能够实现这种性能。

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剧烈二零九八

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