„Lesen Sie den Text und erledigen Sie die Aufgaben 1-3. (1) Damit unser Auge ein Objekt sehen kann, muss das Licht zuerst auf dieses treffen. "

Testarbeit in russischer Sprache

Lesen Sie den Text und erledigen Sie die Aufgaben 1-3.

(1) Damit unser Auge ein Objekt sehen kann, ist es notwendig, dass

Das Licht traf zuerst dieses Objekt und erst dann die Netzhaut.

(2) Wir sehen Objekte, weil sie Licht reflektieren, und dies

Das reflektierte Licht, das durch die Pupille und die Linse fällt, trifft

Retina; Licht, das von einem Objekt absorbiert wird, kann das Auge natürlich nicht sehen

Vielleicht: Ruß absorbiert zum Beispiel fast die gesamte Strahlung und erscheint uns schwarz, aber Schnee. reflektiert fast alles Licht, das darauf fällt, gleichmäßig und sieht daher weiß aus. (H) Wenn Sonnenlicht auf eine mit blauer Farbe gestrichene Wand fällt, werden nur blaue Strahlen nicht reflektiert und der Rest wird absorbiert, weshalb wir die Farbe der Wand als blau wahrnehmen, da die absorbierten Strahlen einfach keine Chance haben, auf die Netzhaut zu treffen.

1. Welcher der folgenden Sätze hat die im Text enthaltenen Hauptinformationen korrekt wiedergegeben??

1) Wir sehen ein Objekt, wenn die Netzhaut des Auges das vom Objekt reflektierte Licht wahrnimmt, das durch die Pupille und die Linse geht. reflektierte Strahlen geben uns eine Vorstellung von der Farbe des Objekts.

2) Wenn Sonnenlicht auf eine mit blauer Farbe gestrichene Wand fällt, werden nur die blauen Strahlen nicht reflektiert und der Rest wird absorbiert, weshalb wir die Farbe der Wand als blau wahrnehmen.

3) Die Netzhaut des Auges nimmt das vom Objekt reflektierte Licht wahr, das durch die Pupille und die Linse geht, wodurch wir dieses Objekt sehen, und die reflektierten Strahlen geben uns eine Vorstellung von der Farbe des Objekts.

4) Das Auge sieht kein Objekt, das die darauf fallenden Lichtstrahlen absorbiert, da die absorbierten Strahlen die Netzhaut einfach nicht erreichen können.

5) Wir können das von einem Objekt absorbierte Licht nicht sehen: Ruß absorbiert zum Beispiel fast die gesamte Strahlung und erscheint uns schwarz, und der Schnee sieht weiß aus.

2. Welches der folgenden Wörter (Wortkombinationen) sollte anstelle der Lücke im zweiten (2) Satz des Textes stehen? Schreiben Sie dieses Wort (Wortkombination).

Erstens, mit anderen Worten, im Gegenteil, zumindest leider Antwort: _________________________________.

3. Lesen Sie das Fragment des Wörterbucheintrags, das die Bedeutung des Wortes LICHT angibt. Bestimmen Sie die Bedeutung, in der dieses Wort in Satz 2 verwendet wird.

Notieren Sie die diesem Wert entsprechende Zahl im angegebenen Fragment des Wörterbucheintrags.

1) Lichtquelle und Leuchte für die Beleuchtung in Haushalten und Straßen.

Zünde das Licht im Raum an.

2) Verbreiten. Morgendämmerung, Sonnenaufgang. Das Licht ging auf.

3) Strahlungsenergie (elektromagnetische Schwingungen in einem bestimmten Wellenlängenbereich), die vom Auge wahrgenommen wird und die umgebende Welt sichtbar macht. Tageslicht.

4) Glitzern der Augen unter dem Einfluss von jdm. Gefühle. Inneres Licht.

5. In einem der folgenden Sätze wird das hervorgehobene Wort FALSCH verwendet. Korrigieren Sie den Fehler und buchstabieren Sie das Wort richtig.

1) Dieser unprätentiöse, ruhige und VERTRAUENE gutaussehende Mann gehört zu jenen Vogelarten, die das Leben in einem Käfig als Erweiterung ihrer freien Existenz wahrnehmen.

2) Nachdem Efeu hoch gestiegen ist, kann es sich um das gesamte Fenster oder die gesamte Decke wickeln. Es ist sehr einfach, es in originale lebende Skulpturen oder in anmutige weinende Bäume zu verwandeln.

3) In vielen Städten unseres Landes finden FERIENveranstaltungen statt, die der Flucht des ersten Mannes in den Weltraum gewidmet sind.

4) Der internationale Handel hat sich zu einer internationalen Arbeitsteilung entwickelt. Die Produktion und Exportspezialisierung der Länder begann sich zu bilden.

5) Wir stellen uns Nadelbäume als etwas immergrünes vor, mehr oder weniger stachelig und immer mit Zapfen.

6. In einem der unten hervorgehobenen Wörter wurde ein Fehler bei der Bildung des Formulars gemacht.

Korrigieren Sie den Fehler und buchstabieren Sie das Wort richtig.

VIERHUNDERT

Teilnehmer ein Kilogramm ORANGE junge CHUFFERS haben die Hauptantwort abgeschlossen: ________________________________.

7. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen Sätzen und darin gemachten Grammatikfehlern her: Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus.

VORSCHLÄGE GRAMMATIKFEHLER

(1) Zunächst ging Pelageya ohne Licht auf die dunkle Seite und brachte einen kleinen Rahmen mit Fotos heraus. (2) Sie berührte das Glas mit zitternden Fingern, wo eine winzige Fotokarte mit einer Druckecke eingesetzt war. (3) Auf dem Bild waren nur die Augen sichtbar und sogar eine Soldatenmütze, die schräg auf dem abgeschnittenen Kopf saß. (4) Die letzten menschlichen Züge verschwinden von diesem Stück Papier und werden von einer gelben Schicht des Nichts zerrissen. (5) Und selbst die Erinnerung, die vielleicht umso schwieriger ist, lässt die fernen, im Laufe der Jahre abgedeckten Merkmale umso fälschlicher wieder auferstehen. (6) Und nur das Herz der Mutter bleibt treu.

(7) Die Gastgeberin nahm den Rahmen vom Tisch, trug ihn erneut auf die dunkle Seite und fasste zurück:

- Vier legten sich von unserem Haus ab. (8) Und im Dorf kann man es nicht zählen. (9) Ich bin vor zwei Jahren gegangen, um nach dem Grab meines Vaters zu suchen. (Yu) Es wurde berichtet, dass er unter Velikie Luki.

(11) Nun, lass uns gehen. (12) Das Militärregistrierungs- und Einberufungsamt wies sogar auf das Gebiet hin.

(13) Und es ist wahr, dort gibt es Denkmäler. (14) Ente unter welcher ist unsere? (15) Ewige Herrlichkeit, und an wen sie nicht geschrieben ist. (16) Oder vielleicht auch nicht unter welchen. (17) Und unsere Lsha ist bis heute ohne Beerdigung. (18) 0 Mama Sonnenhoffnungen...

(19) Dann sprach die alte Frau, berührte Onkel Sasha an der Hand und fragte:

- Spiel, Schatz, spiel.

(20) Und als er auf seine Finger schaute, die bereits auf den Ventilen lagen, nachdem er auf eine Pause gewartet hatte, verkündete er und teilte die Worte:

- Chopin, Sonate. Nummer. zwei...

(21) Pelagia, für die die Worte "Sonate", "Chopin" einfach Musik und damit Spaß bedeuteten, schauderten auf den ersten Blick wie von einem Schlag. (22) Sie sah die alte Frau schief mit einem verwirrten Lächeln an, schloss aber nur die Augen und legte ihre trockenen Hände bequemer aufeinander.

(23) Die Geräusche des Leidens schlugen heftig, stöhnten in dem engen oberen Raum, schlugen gegen die Wände, gegen die Fenster, Scheiben zitterten vor Angst. (24) Als der Bass gespielt wurde, sprangen drei Kornette auf und füllten den Raum mit einer untröstlichen Explosion.

(25) Die alte Frau, die ihre großen dunklen Hände auf den Knien hielt, saß regungslos und gerade da. (26) Sie hörte alles, und jetzt, nachdem sie gegangen war, sich von anderen und von sich selbst losgelöst hatte, nahm sie leise und barmherzig dieses Leid und dieses Leid der verwundeten Seele von Chopin auf, das ihr unbekannt war, mit demselben verwundeten Herzen ihrer Mutter.

(27) Und Onkel Sasha erinnerte sich daran, dass es um diese großartige Sonate ging, dass jemand, auch großartig, sagte, dass der Kummer darin nicht nur für den gefallenen Helden war.

(28) Boltakow, als ob die Soldaten einem einzigen Kind zum Opfer fielen, blieben Frauen und Geistliche übrig, die traurig den Kopf vor den unzähligen Opfern senkten...

(29) Und als der letzte Regen mit der verwaschenen Sonne bereits ohne Wolken und heftigen Donnerschlag fällt, spielte Onkel Sasha die Melodie auf seinem Kornett in leiser Begleitung nur von Tenören: ohne Pauke, Bass und Schlagzeug. (ZO) Es war dieses hohe silberne Solo, das beruhigend sowohl sanft als auch zitternd klang und weinte und erleuchtet wurde. (31) Traurigkeit schien zu verschwinden, ausgetrocknet zu sein, und als sie vollständig verdünnt war und mit einer Art leichtem Seufzen endete und sich in Stille verwandelte, nahm Onkel Sasha das Mundstück von seinen Lippen.

(32) Die alte Frau stand schließlich auf und humpelte alleine und schlurfte mit gesäumten Stiefeln.

- (ZZ) Na gut. Sie sagte. - (34) Gut gespielt. (35) Also haben sie uns abgesetzt. (Zb) Danke.

. (37) Die Musiker gingen mit undurchdringlicher Nacht im Gelände zur Autobahn. (38) Ein kalter unsichtbarer Regen strömte herab und ertönte auf den Rohren. Die nassen Schuhe steckten immer noch fest und trennten sich. (39) Sie gingen schweigend, konzentriert und warfen seltene Worte, und der Älteste hörte unmittelbar hinter sich das schwere, hartnäckige Atmen der Formation.

(40) Wie damals im dreiundvierzigsten...

Nosov) Evgeny Ivanovich Nosov (1925-2002) - russischer Schriftsteller, Teilnehmer des Großen Vaterländischen Krieges.

8. Welche der Aussagen entsprechen dem Inhalt des Textes? Geben Sie die Antwortnummern ein.

1) Der Große Vaterländische Krieg dauerte vier lange Jahre.

2) Die Musiker spielten für Menschen, die im Krieg ihre Lieben verloren hatten, Chopins Requiem - tragisch klingende Musik - in Erinnerung an die Opfer.

3) In der Familie, von der der Autor erzählt, starben vier im Krieg, die Gräber einiger sind unbekannt.

4) Die Musiker kämpften auch, so dass sie gut verstanden, welche Art von Musik den Menschen helfen würde, den Verlust geliebter Menschen im Krieg zu überleben.

5) Cornet wurde der erste Offiziersrang in der Kavallerie genannt, entsprechend dem zweiten Leutnant in der Infanterie.

9. Welche der folgenden Aussagen sind richtig? Geben Sie die Antwortnummern ein.

1) Satz 3 enthält eine Beschreibung.

2) Die Sätze 5-6 enthalten die Begründung.

3) Die Sätze 7-8 enthalten eine Beschreibung.

4) Die Sätze 27 bis 31 erläutern, worauf in Satz 35 Bezug genommen wird.

5) Die Vorschläge 37-39 enthalten Begründungen.

10. Schreiben Sie die Ausdruckseinheit aus den Sätzen 1-3 auf. Antworten: ___________________.

11. Suchen Sie unter den Sätzen 1 bis 5 mit Hilfe von Demonstrativpronomen und kontextuellen Synonymen den Satz, der mit dem vorherigen verwandt ist. Schreiben Sie die Nummer dieses Angebots.

12 Lesen Sie das Fragment der Überprüfung anhand des Textes, den Sie bei der Ausführung der Aufgaben 8-11 analysiert haben.

Dieses Fragment untersucht die Sprachmerkmale des Textes. Einige in der Überprüfung verwendete Begriffe fehlen. Fügen Sie an den Stellen der Lücken (A, B, C, D) die Zahlen ein, die der Nummer des Begriffs aus der Liste entsprechen. Notieren Sie die entsprechende Nummer in der Tabelle unter jedem Buchstaben.

„Die zurückhaltende Sprache des Erzählers ändert sich dramatisch in dem Moment, in dem der Eindruck von Chopins Musik übertragen wird. Dann erscheinen Tropen im Text: (A) ("klingt stöhnend" in Satz 23), (B) ("ein untröstlicher Ausbruch" in Satz 24), (C) ________________________________

("Als ob die Soldaten auf alle und nur Kinder fielen, blieben Frauen und Geistliche." In Satz 28). Der Geisteszustand der Musiker hilft, die syntaktischen Ausdrucksmittel zu vermitteln - (D) __________ (in Satz 39) ".

WARUM DIE WELT BUNT IST

Kandidat der chemischen Wissenschaften O. BELOKONEVA.

Stellen Sie sich vor, Sie stehen auf einer sonnenbeschienenen Wiese. Wie viele leuchtende Farben gibt es: grünes Gras, gelber Löwenzahn, rote Erdbeeren, lila-blaue Glocken! Aber die Welt ist nur tagsüber hell und farbenfroh, in der Dämmerung werden alle Objekte gleich grau und nachts sind sie völlig unsichtbar. Es ist das Licht, mit dem Sie die Welt um sich herum in all ihrer farbenfrohen Pracht sehen können.

Die Hauptlichtquelle auf der Erde ist die Sonne, eine riesige Glühkugel, in deren Tiefen ständig Kernreaktionen ablaufen. Ein Teil der Energie dieser Reaktionen sendet uns die Sonne in Form von Licht.

Was ist Licht? Wissenschaftler haben sich seit Jahrhunderten darüber gestritten. Einige glaubten, dass Licht ein Partikelstrom ist. Andere führten Experimente durch, aus denen hervorgeht, dass sich Licht wie eine Welle verhält. Beide hatten recht. Licht ist elektromagnetische Strahlung, die als Wanderwelle betrachtet werden kann. Die Welle entsteht durch Schwankungen der elektrischen und magnetischen Felder. Je höher die Schwingungsfrequenz ist, desto mehr Energie trägt die Strahlung. Gleichzeitig kann Strahlung als ein Strom von Teilchen - Photonen - betrachtet werden. Im Moment ist es für uns wichtiger, dass Licht eine Welle ist, obwohl wir uns am Ende an Photonen erinnern müssen..

Das menschliche Auge kann (leider und vielleicht zum Glück) elektromagnetische Strahlung nur in einem sehr engen Wellenlängenbereich von 380 bis 740 Nanometern wahrnehmen. Dieses sichtbare Licht wird von der Photosphäre emittiert, einer relativ dünnen (weniger als 300 km dicken) Sonnenhülle. Wenn wir "weißes" Sonnenlicht in Wellenlängen zerlegen, erhalten wir ein sichtbares Spektrum - einen bekannten Regenbogen, in dem Wellen unterschiedlicher Länge von uns als unterschiedliche Farben wahrgenommen werden: von Rot (620-740 nm) bis Violett (380-450 nm). Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 740 nm (Infrarot) und weniger als 380-400 nm (Ultraviolett) ist für das menschliche Auge unsichtbar. In der Netzhaut des Auges befinden sich spezielle Zellen - Rezeptoren, die für die Wahrnehmung von Farbe verantwortlich sind. Sie sind verjüngt, weshalb sie Zapfen genannt werden. Eine Person hat drei Arten von Zapfen: Einige nehmen Licht im blau-violetten Bereich am besten wahr, andere im gelb-grünen Bereich und wieder andere im roten Bereich.

Was bestimmt die Farbe der Dinge um uns herum? Damit unser Auge ein Objekt sehen kann, muss das Licht zuerst auf dieses Objekt und erst dann auf die Netzhaut treffen. Wir sehen Objekte, weil sie Licht reflektieren, und dieses reflektierte Licht, das durch die Pupille und die Linse geht, trifft auf die Netzhaut. Natürlich kann das Auge das vom Objekt absorbierte Licht nicht sehen. Ruß zum Beispiel absorbiert fast die gesamte Strahlung und erscheint uns schwarz. Schnee hingegen reflektiert fast das gesamte auf ihn fallende Licht gleichmäßig und sieht daher weiß aus. Was passiert, wenn Sonnenlicht auf die blau gestrichene Wand fällt? Es werden nur blaue Strahlen reflektiert und der Rest wird absorbiert. Daher nehmen wir die Farbe der Wand als blau wahr, da die absorbierten Strahlen einfach keine Chance haben, die Netzhaut zu treffen..

Je nachdem, aus welcher Substanz sie bestehen (oder mit welcher Farbe sie bemalt sind), absorbieren unterschiedliche Objekte Licht auf unterschiedliche Weise. Wenn wir sagen: "Der Ball ist rot", meinen wir, dass das von seiner Oberfläche reflektierte Licht nur die Rezeptoren der Netzhaut beeinflusst, die für Rot empfindlich sind. Dies bedeutet, dass die Farbe auf der Oberfläche der Kugel alle Lichtstrahlen außer Rot absorbiert. Das Objekt selbst hat keine Farbe, die Farbe entsteht, wenn elektromagnetische Wellen des sichtbaren Bereichs von ihm reflektiert werden. Wenn Sie gefragt wurden, welche Farbe das Stück Papier in einem versiegelten schwarzen Umschlag hat, werden Sie nicht im geringsten gegen die Wahrheit sündigen, wenn Sie antworten: "Keine!" Und wenn die rote Oberfläche mit grünem Licht beleuchtet wird, erscheint sie schwarz, da grünes Licht keine roten Strahlen enthält. Meistens absorbiert eine Substanz Strahlung in verschiedenen Teilen des sichtbaren Spektrums. Das Chlorophyllmolekül absorbiert beispielsweise Licht im roten und blauen Bereich, und die reflektierten Wellen erzeugen Grün. Dank dessen können wir das Grün von Wäldern und Kräutern bewundern..

Warum absorbieren einige Substanzen grünes Licht, während andere rot absorbieren? Dies wird durch die Struktur der Moleküle bestimmt, aus denen die Substanz besteht. Die Wechselwirkung von Materie mit Lichtstrahlung erfolgt so, dass ein Molekül zu einem Zeitpunkt nur einen Teil der Strahlung "verschluckt", dh ein Lichtquantum oder ein Photon (die Idee von Licht als Teilchenstrom war also praktisch!). Die Photonenenergie steht in direktem Zusammenhang mit der Strahlungsfrequenz (je höher die Energie, desto höher die Frequenz). Nachdem das Molekül ein Photon absorbiert hat, erreicht es ein höheres Energieniveau. Die Energie des Moleküls steigt nicht gleichmäßig, sondern abrupt an. Daher absorbiert das Molekül keine elektromagnetischen Wellen, sondern nur diejenigen, die in der Größe "Teil" zu ihm passen..

Es stellt sich also heraus, dass kein einziges Objekt von selbst gefärbt ist. Farbe entsteht durch die selektive Absorption von sichtbarem Licht durch eine Substanz. Und da es in unserer Welt sehr viele Substanzen gibt, die sowohl natürliche als auch von Chemikern erzeugte Substanzen aufnehmen können, ist die Welt unter der Sonne mit leuchtenden Farben gefärbt.

Die Schwingungsfrequenz ν, die Wellenlänge des Lichts λ und die Lichtgeschwindigkeit c werden durch eine einfache Formel in Beziehung gesetzt:

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist konstant (300 ml / s).

Die Wellenlänge des Lichts wird üblicherweise in Nanometern gemessen..

1 Nanometer (nm) ist eine Längeneinheit, die einem Milliardstel Meter (10 -9 m) entspricht..

Ein Millimeter enthält eine Million Nanometer.

Die Schwingungsfrequenz wird in Hertz (Hz) gemessen. 1 Hz ist eine Schwingung pro Sekunde.

Communities ›Interessant zu wissen. ›Blog› Wir denken, wir sehen die Welt klar und in Echtzeit, aber die Vision ist anders.

Fixieren Sie Ihren Blick auf eine Textzeile und bewegen Sie Ihre Augen nicht. Versuchen Sie dabei, Ihre Aufmerksamkeit auf die folgende Zeile zu lenken. Dann noch einer. Und weiter. Nach einer halben Minute werden Sie das Gefühl haben, dass Ihre Augen dunkler geworden sind: Nur wenige Wörter sind deutlich sichtbar, auf die sich Ihre Augen konzentrieren, und alles andere ist verschwommen. In der Tat sehen wir die Welt so. Ist immer. Gleichzeitig denken wir, dass wir alles kristallklar sehen.
Wir haben einen kleinen Punkt auf der Netzhaut, in dem sich genügend empfindliche Zellen befinden - Stäbchen und Zapfen -, um alles normal sichtbar zu machen. Dieser Punkt wird als "Fovea" bezeichnet. Die zentrale Fovea bietet einen Betrachtungswinkel von ungefähr drei Grad - in der Praxis entspricht dies der Größe des Miniaturbilds auf einem ausgestreckten Arm.
Auf dem Rest der Netzhautoberfläche befinden sich viel weniger empfindliche Zellen - genug, um die vagen Umrisse von Objekten zu unterscheiden, aber nicht mehr. Es gibt ein Loch in der Netzhaut, das überhaupt nichts sieht - einen "blinden Fleck", einen Punkt, an dem sich ein Nerv mit dem Auge verbindet. Sie bemerken es natürlich nicht. Wenn dies nicht ausreicht, möchte ich Sie daran erinnern, dass Sie auch alle paar Sekunden blinken, dh Ihre Sicht einmal ausschalten. Das achtest du auch nicht. Obwohl du jetzt drehst. Und es stört dich.
Wie sehen wir überhaupt etwas? Die Antwort liegt auf der Hand: Wir bewegen unsere Augen sehr schnell, durchschnittlich drei- bis viermal pro Sekunde. Diese schnellen, synchronisierten Augenbewegungen werden Sakkaden genannt. Übrigens bemerken wir sie normalerweise auch nicht, und das ist gut so: Wie Sie vielleicht vermutet haben, funktioniert das Sehen während der Sakkade nicht. Mit Hilfe von Sakkaden verändern wir jedoch ständig das Bild in der zentralen Fossa - und decken damit das gesamte Sichtfeld ab..
Aber wenn Sie darüber nachdenken, ist diese Erklärung nutzlos. Nehmen Sie einen Cocktail-Strohhalm in Ihre Faust, halten Sie ihn an Ihr Auge und versuchen Sie, einen solchen Film anzusehen - ich spreche nicht davon, spazieren zu gehen. Wie können Sie es normal sehen? Dies sind Ihre drei Sichtgrade. Bewegen Sie den Strohhalm so oft Sie möchten - normales Sehen funktioniert nicht.
Im Allgemeinen ist die Frage nicht trivial. Wie kommt es, dass wir alles sehen, wenn wir nichts sehen? Es gibt mehrere Möglichkeiten. Erstens sehen wir immer noch nichts - wir haben nur das Gefühl, dass wir alles sehen. Um zu überprüfen, ob dieser Eindruck nicht irreführend ist, verschieben wir unsere Augen so, dass die zentrale Fovea genau auf den Punkt gerichtet ist, den wir überprüfen. Und wir denken: Nun, es ist immer noch sichtbar! Sowohl links (Reißverschluss mit Augen nach links) als auch rechts (Reißverschluss nach rechts). Es ist wie mit einem Kühlschrank: Wenn wir von unseren eigenen Gefühlen ausgehen, ist immer ein Licht an.
Die zweite Option: Wir sehen kein Bild von der Netzhaut, sondern ein völlig anderes - das, das das Gehirn für uns erstellt. Das heißt, das Gehirn kriecht wie ein Strohhalm hin und her, macht fleißig ein einziges Bild daraus - und jetzt nehmen wir es als die umgebende Realität wahr. Mit anderen Worten, wir sehen nicht mit unseren Augen, sondern mit der Großhirnrinde.
Beide Optionen stimmen in einer Sache überein: Die einzige Möglichkeit, etwas zu sehen, besteht darin, die Augen zu bewegen. Es gibt jedoch ein Problem. Experimente zeigen, dass wir Objekte mit phänomenaler Geschwindigkeit unterscheiden - schneller als die okulomotorischen Muskeln reagieren können. Und das verstehen wir selbst nicht. Es scheint uns, dass wir bereits unsere Augen bewegt und das Objekt klar gesehen haben - obwohl wir dies in Wirklichkeit nur tun werden. Es stellt sich heraus, dass das Gehirn das mit Hilfe des Sehens aufgenommene Bild nicht nur analysiert, sondern auch vorhersagt..
Die deutschen Psychologen Arvid Herwig und Werner Schneider führten ein Experiment durch: Freiwillige fixierten ihre Köpfe und zeichneten ihre Augenbewegungen mit speziellen Kameras auf. Die Probanden starrten in die leere Mitte des Bildschirms. Von der Seite - im seitlichen Sichtfeld - wurde ein gestreifter Kreis auf dem Bildschirm angezeigt, auf den die Freiwilligen sofort schauten.
Hier haben Psychologen einen cleveren Trick gemacht. Während der Sakkade funktioniert das Sehen nicht - die Person wird für einige Millisekunden blind. Die Kameras stellten fest, dass das Motiv seine Augen in Richtung des Kreises bewegte, und in diesem Moment ersetzte der Computer den gestreiften Kreis durch einen anderen, der sich in der Anzahl der Streifen vom ersten unterschied. Die Versuchsteilnehmer bemerkten die Substitution nicht.
Es stellte sich Folgendes heraus: Beim seitlichen Sehen wurde den Freiwilligen ein Kreis mit drei Streifen und in den fokussierten oder zentralen Streifen beispielsweise vier gezeigt.
Auf diese Weise wurden Freiwillige geschult, ein vages (seitliches) Bild einer Figur mit einem klaren (zentralen) Bild einer anderen Figur zu verknüpfen. Die Operation wurde innerhalb einer halben Stunde 240 Mal wiederholt..
Nach dem Training begann die Prüfung. Der Kopf und der Blick waren wieder fixiert, im seitlichen Sichtfeld wurde wieder ein gestreifter Kreis angezeigt. Aber jetzt, sobald der Freiwillige anfing, seine Augen zu bewegen, verschwand der Kreis. Eine Sekunde später erschien ein neuer Kreis mit einer zufälligen Anzahl von Streifen auf dem Bildschirm.
Die Teilnehmer des Experiments wurden gebeten, die Anzahl der Streifen mit den Tasten so einzustellen, dass sie die Figur erhielten, die sie gerade mit peripherer Sicht gesehen hatten..
Freiwillige aus der Kontrollgruppe, denen im Trainingsstadium die gleichen Zahlen im lateralen und zentralen Sehen gezeigt wurden, bestimmten den "Grad der Streifenbildung" ziemlich genau. Aber diejenigen, denen die falsche Assoziation beigebracht worden war, sahen die Figur anders. Wenn die Anzahl der Streifen während des Trainings erhöht wurde, erkannten die Probanden in der Untersuchungsphase die dreispurigen Kreise als vierspurig. Wenn sie reduziert wurden, schienen ihnen die Kreise zweispurig zu sein.
Was bedeutet das? Wie sich herausstellt, lernt unser Gehirn ständig, das Erscheinungsbild eines Objekts im peripheren Sehen mit dem Aussehen dieses Objekts in Verbindung zu bringen, wenn wir es betrachten. Und dann verwendet er diese Assoziationen für Vorhersagen. Dies erklärt das Phänomen unserer visuellen Wahrnehmung: Wir erkennen Objekte bereits, bevor wir sie genau sehen, da unser Gehirn ein verschwommenes Bild analysiert und sich aufgrund früherer Erfahrungen daran erinnert, wie dieses Bild nach dem Fokussieren aussieht. Er macht es so schnell, dass wir den Eindruck einer klaren Vision bekommen. Dieses Gefühl ist eine Illusion.
Es ist auch überraschend, wie effektiv das Gehirn lernt, solche Vorhersagen zu treffen: Nur eine halbe Stunde nicht übereinstimmender Bilder in der lateralen und zentralen Sicht reichte aus, damit die Freiwilligen anfingen, falsch zu sehen. Wenn man bedenkt, dass wir im wirklichen Leben hunderttausende Male am Tag unsere Augen bewegen, stellen Sie sich vor, welche Terabyte Video von der Netzhaut das Gehirn jedes Mal schaufelt, wenn Sie die Straße entlang gehen oder einen Film ansehen.
Es geht nicht einmal um das Sehen als solches - es ist nur das deutlichste Beispiel dafür, wie wir die Welt wahrnehmen..
Es scheint uns, dass wir in einem transparenten Raumanzug sitzen und die umgebende Realität ansaugen. Tatsächlich interagieren wir überhaupt nicht direkt mit ihr. Was uns als Abdruck der umgebenden Welt erscheint, ist tatsächlich eine vom Gehirn gebaute virtuelle Realität, die dem Bewusstsein zum Nennwert präsentiert wird.
Es dauert ungefähr 80 Millisekunden, bis das Gehirn Informationen verarbeitet und aus dem verarbeiteten Material ein mehr oder weniger vollständiges Bild erstellt. Diese 80 Millisekunden sind die Verzögerung zwischen der Realität und unserer Wahrnehmung dieser Realität..
Wir leben immer in der Vergangenheit - genauer gesagt in einem Märchen über die Vergangenheit, das uns von Nervenzellen erzählt wird. Wir sind alle zuversichtlich, dass dieses Märchen wahr ist - dies ist auch eine Eigenschaft unseres Gehirns, und es gibt kein Entrinnen. Aber wenn sich jeder von uns zumindest gelegentlich an diese 80 Millisekunden Selbsttäuschung erinnert, dann scheint mir die Welt ein wenig freundlicher zu sein.

6 unglaubliche Gehirn-Tricks, die unsere Sehstörungen verbergen

Die Welt ist tatsächlich ein bisschen anders als das, was wir sehen..

1. Vorübergehende Blindheit

Was ist das

Die Besonderheit unserer Vision ist ihre Diskretion (Diskontinuität). Der Grund dafür sind die Sakkaden. Dies sind Mikrobewegungen des Augapfels, die gleichzeitig in eine Richtung ausgeführt werden. Währenddessen erblindet ein Mensch - er sieht nichts. Das Sehen scheint unterbrochen zu sein.

Wir bemerken nicht, dass das Sehen diskret ist, da unser Gehirn selbst die Lücken füllt. Er vervollständigt das Bild, füllt die fehlenden Fragmente aus, fantasiert.

Sakkaden sind erforderlich, um den Blickwinkel ständig ein wenig zu ändern. Wir sehen aufgrund der Tatsache, dass sich die Helligkeit der Objekte um uns herum ändert.

Wie manifestiert es sich?

Unsere Augen scannen ständig den umgebenden Raum und suchen nach etwas, an dem sie sich festhalten können. Es sollte etwas Kontrastierendes sein - ein heller Fleck, ein Vorsprung, Details. Deshalb ist es angenehm, im Wald zu sein, wo es viele Kontraste gibt, Objekte aus architektonischer Sicht als verschiedene Elemente zu betrachten.

Aber Monotonie, Homogenität, das Fehlen von Elementen, die vom Auge erfasst werden könnten, scheinen uns langweilig.

Weißt du, ich verstehe nicht, wie du an einem Baum vorbeigehen und nicht glücklich sein kannst, dass du ihn siehst?

2. Dauer

Was ist das

Sakkaden haben eine interessante Wirkung. Nach ihnen können wir die Verlangsamung der Zeit spüren. Dieses Phänomen nennt man Chronostase..

Wie manifestiert es sich?

Wenn Sie sich den Sekundenzeiger einer analogen Uhr ansehen, die von Division zu Division springt, erscheint ihr erster Satz langsamer als die folgenden. Dies geschieht, weil das Gehirn kurz nach der Sakkade "langsamer" wird. Es gibt die Illusion einer Zeitspanne.

Ein Experiment zur Wahrnehmung der Zeit wurde von den amerikanischen Wissenschaftlern Chess Stetson und David Eagleman durchgeführt. Sie gaben den Teilnehmern Handgelenksanzeigen mit großen, sich ständig ändernden Zahlen. Bei einer niedrigen Frequenz konnten sie leicht unterschieden werden. Und als die Geschwindigkeit der Änderung zunahm, verschmolzen die Zahlen zu einem einheitlichen Hintergrund.

Wissenschaftler haben versucht zu beweisen, dass eine Person, die unter Stress steht, wieder einzelne Zahlen sieht. Nach ihrer Hypothese nimmt das Gehirn die Zeit in kritischen Situationen unterschiedlich wahr. Die Probanden sprangen aus einer Höhe von 31 Metern auf ein Sicherheitsnetz. Die Erfahrung scheiterte jedoch höchstwahrscheinlich, der Stress war nicht so stark wie erforderlich: Die Leute wussten, dass es unten eine Versicherung gab und sie würden unversehrt bleiben.

3. Versteckte blinde Flecken

Was ist das

Es gibt einen blinden Fleck im menschlichen Auge - dies ist ein Bereich auf der Netzhaut, der lichtunempfindlich ist. Aufgrund der strukturellen Merkmale unseres Sehorgans gibt es an diesem Ort keine Lichtrezeptoren. Aber wir bemerken es nicht, weil das Gehirn uns täuscht.

Wie manifestiert es sich?

Wenn wir mit beiden Augen schauen, sind blinde Flecken unsichtbar. Es ist dasselbe, wenn Sie ein Auge schließen. In diesem Fall "lädt" das Gehirn das Bild, das es vom anderen Auge aufnimmt.

Aber Sie können immer noch einen blinden Fleck finden. Benutze dieses Bild:

  • Schließen Sie Ihr rechtes Auge und schauen Sie mit Ihrem linken Auge auf das eingekreiste rechte Kreuz.
  • Bewegen oder bringen Sie Ihr Gesicht ohne zu blinken näher an den Monitor.
  • Beobachten Sie das linke Kreuz mit Ihrer peripheren Sicht, ohne es anzusehen.
  • In einem bestimmten Moment verschwindet das linke Kreuz.

4. Unterschiedliche Wahrnehmung von Farbe

Was ist das

Zentrales und peripheres Sehen nehmen Farben unterschiedlich wahr. Die Sache ist, dass es zwei Arten von lichtempfindlichen Elementen im Auge gibt - Zapfen (sie unterscheiden Farben besser) und Stäbchen (sie haben eine höhere Lichtempfindlichkeit). Der Ort der maximalen Ansammlung von Zapfen ist die Mitte des Auges. Weitere Sticks an der Peripherie.

Daher entsteht die Besonderheit unserer Vision. Periphere Sicht ermöglicht es Ihnen, in Halbdunkelheit und Dunkelheit zu sehen. Es nimmt helle, kontrastreiche Farben wie Schwarz oder Rot besser auf. Aber er nimmt andere Schattierungen schlechter wahr.

Wie manifestiert es sich?

Trotz des Unterschieds in der zentralen und peripheren Sicht sehen wir ein vollständiges Bild. Das endgültige Bild lässt das Gehirn entstehen, das es aus den bereits verfügbaren Daten konstruiert. Und nicht die Tatsache, dass er sich nicht irrt und die Realität nicht verzerrt.

5. Besondere Wahrnehmung

Was ist das

Dies ist eine psychologische Theorie, nach der wir die Umgebung und die Ereignisse darin hinsichtlich ihrer Handlungsfähigkeit wahrnehmen. Und das schafft interessante visuelle Illusionen..

Wie manifestiert es sich?

Tennisspieler haben das Gefühl, dass sich der Ball langsamer bewegt, wenn sie ihn erfolgreich treffen. Wenn eine Person den Ball fangen muss, erscheint er ihm größer. Die Berge sehen steiler aus, wenn Sie mit einem schweren Rucksack nach oben gehen.

Die visuelle Wahrnehmung wird durch die Bewegungsgeschwindigkeit, die Form, die Größe von Objekten sowie durch Aktionen beeinflusst: Schlagen, Abfangen, Werfen usw. All dies hilft zu überleben. Und wenn Sie sehen möchten, wie das Objekt in der Realität aussieht, verwenden Sie die Kamera.

6. Umgekehrte Sicht

Was ist das

Tatsächlich trifft das Bild verkehrt herum auf die Netzhaut. Die Hornhaut und die Linse sammeln Linsen, die nach den Gesetzen der Physik Objekte auf den Kopf stellen. Informationen gelangen in das Gehirn und verarbeiten und passen sie an - so dass wir die Welt so sehen, wie sie ist.

Wie manifestiert es sich?

Es gibt einen einfachen, aber aufschlussreichen Weg. Drücken Sie Ihren Finger auf die Außenkante des unteren Augenlids Ihres rechten Auges. In der oberen linken Ecke sehen Sie einen Fleck. Dies ist ein echtes, invertiertes Bild Ihres Fingers - wie es vom Auge wahrgenommen wird.

Das Gehirn kann unsere Vision anpassen. 1896 schuf UCLA-Arzt George Stratton ein Invertoskop, das das Bild der Welt um ihn herum umdrehte. Die Person, die dieses Gerät trug, sah Gegenstände, als sie auf die Netzhaut fielen.

Stratton stellte fest, dass sich das Orientierungssystem verringert, wenn Sie mehrere Tage lang ein Invertoskop tragen. Die Orientierungslosigkeit nimmt ab. Somit ist es möglich, die Art und Weise des Trainings der räumlichen Fähigkeiten einer Person zu trainieren.

Es wurde ein künstliches Auge geschaffen, das das menschliche Auge übertrifft

Wissenschaftler haben ein Gerät entwickelt, das die Arbeit des menschlichen Auges simuliert. In einer Reihe von Parametern übertrifft es sein natürliches Gegenstück.

Die Leistung wird in einem wissenschaftlichen Artikel beschrieben, der in der Zeitschrift Nature von einer Gruppe unter der Leitung von Zhiyong Fan von der Hong Kong University of Science and Technology veröffentlicht wurde..

Künstliche Augen, die als natürliches Organ fungieren, können das Sehvermögen blinder und sehbehinderter Menschen wiederherstellen. Für Roboter wäre ein solches Wunder der Technologie ebenfalls nützlich. Und es scheint, dass Experten aus China und den USA bereits kurz davor stehen, ein solches Gerät sowohl einer Person als auch einem Auto zu spenden..

Der künstliche Augapfel hat eine ähnliche Form wie das menschliche Auge und hat alle seine Grundkomponenten. Es hat eine Linse, eine Iris, einen Glaskörper, eine lichtempfindliche Netzhaut und "Nervenfasern", über die das Signal "zum Gehirn" übertragen wird..

Nach dem Durchgang durch die Linse (Augenlinse) wird das Licht zusätzlich vom Glaskörper fokussiert, dessen Rolle eine ionische Flüssigkeit spielt. Von hier geht es zur künstlichen Netzhaut.

Es hat die gleiche halbkugelförmige Form wie die menschliche Netzhaut. Dies reduziert die Fläche des Lichtflecks und hilft, das Bild noch besser zu fokussieren..

Die Rolle lichtempfindlicher Zellen spielen Formamidin-Bleiiodid-Nanodrähte (FAPbI)3). Dieses Material gehört zur Klasse der Perowskite. Letztere sind berühmt für ihre Fähigkeit, als Reaktion auf einfallendes Licht Strom zu erzeugen, und werden daher häufig in experimentellen Solarmodulen verwendet..

Die Fotozellen befinden sich in den Poren der Aluminiumoxidmembran, die die innere Oberfläche des künstlichen Auges auskleidet. Drähte ("Nervenfasern") gehen von ihnen aus. Dies sind weiche elastische Schläuche, die mit einer flüssigen Legierung aus Gallium und Indium gefüllt sind.

In Bezug auf die Empfindlichkeit ist die künstliche Netzhaut der natürlichen nicht unterlegen: Bei der niedrigsten gemessenen Intensität detektierte jede Fotozelle durchschnittlich 86 Photonen pro Sekunde.

Die Breite des Sichtfeldes im künstlichen Auge ist ebenfalls fast menschlich: 100 Grad (in einem bewegungslosen menschlichen Auge sind es 130 Grad vertikal, aber wir sehen nur einen winzigen Bruchteil dieses Feldes in Farbe und Detail).

Die verwendeten Perowskit-Photorezeptoren sind gegenüber Photonen unterschiedlicher Wellenlänge nahezu gleich empfindlich. Das heißt, die Welt, die mit einem solchen elektronischen Auge gesehen wird, wäre schwarz und weiß.

In mancher Hinsicht übertrifft das neue Gerät jedoch die Fähigkeiten des menschlichen Sehens. Beispielsweise wird ein viel detaillierteres Bild erstellt..

Lassen Sie uns erklären. Um feine Details zu unterscheiden, müssen Sie so genau wie möglich wissen, welche Punkte der Netzhaut das Licht getroffen hat und welche nicht. Diese Genauigkeit hängt von zwei Dingen ab: der Anzahl der Photorezeptoren pro Quadratzentimeter und der Fähigkeit des Systems, das Signal jedes Rezeptors (oder zumindest kleiner Gruppen von Rezeptoren) separat zu verarbeiten..

Das elektronische Auge ist dem Menschen in beiden Dimensionen überlegen. Erstens hat es 46-mal mehr Fotorezeptoren pro Quadratzentimeter..

Zweitens werden die Fotozellen in dem neuen System zu zwei oder drei Pixeln kombiniert, und mit jedem Pixel wird ein separater Draht verbunden. Im menschlichen Sehnerv befinden sich 120-mal weniger Einzelfasern als lichtempfindliche Zellen auf der Netzhaut. Daher ist der Slogan "eine separate Kommunikationsleitung für jeden Rezeptor" nur in der zentralen Fovea der Netzhaut mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,4 mm mehr oder weniger lebensnah. Nur in diesem winzigen Bereich unterscheiden wir die subtilen Details des Bildes. Der Rest der Netzhaut bleibt übrig, um die Welt in Form von vagen Licht- und Schattenflecken wahrzunehmen..

Die Elektronik hat den menschlichen Körper in Bezug auf die Geschwindigkeit erneut überholt. Das Gerät benötigt nur 19 Millisekunden Strahlung, um ein Signal zu erzeugen. Und wenn der Blitz ausgeht, ist die Fotozelle in 24 Millisekunden wieder betriebsbereit. Unsere Netzhaut benötigt für beide 40-150 Millisekunden..

Kurz gesagt, das künstliche Auge sieht sehr vielversprechend aus. Aber Wissenschaftler haben noch viel zu tun.

Erstens befinden sich jetzt nur noch hundert Pixel auf der elektronischen Netzhaut. Für eine vollständige Sicht sollte diese Menge erhöht werden..

Darüber hinaus ist die resultierende Vorrichtung teuer und schwierig herzustellen. Um solche künstlichen Augen zu einem Massenprodukt zu machen, muss die Technologie billiger gemacht werden..

Die Integration dieses "Sehorgans" in das menschliche Nervensystem kann zu einem separaten Problem werden..

Schließlich ist auch die Lebensdauer der Neuheit unklar. Langzeittests sind erforderlich, um sicherzustellen, dass sich das System nicht kurz nach dem Einbringen in den Körper verschlechtert..

oglaze

Über das Auge

Informationsunterhaltung und Bildungsmagazin

Erstaunliche Fähigkeiten des menschlichen Auges: kosmisches Sehen und unsichtbare Strahlen

Wir laden Sie ein, die erstaunlichen Eigenschaften unserer Vision kennenzulernen - von der Fähigkeit, entfernte Galaxien zu sehen bis zur Fähigkeit, unsichtbare, scheinbar leichte Wellen zu fangen.

Schauen Sie sich in dem Raum um, in dem Sie sich befinden - was sehen Sie? Wände, Fenster, mehrfarbige Objekte - all dies scheint so vertraut und selbstverständlich zu sein. Es ist leicht zu vergessen, dass wir die Welt um uns herum nur dank Photonen sehen - Lichtteilchen, die von Objekten reflektiert werden und auf die Netzhaut treffen..

Die Netzhaut jedes unserer Augen enthält ungefähr 126 Millionen lichtempfindliche Zellen. Das Gehirn dekodiert die von diesen Zellen empfangenen Informationen über die Richtung und Energie der auf sie fallenden Photonen und wandelt sie in eine Vielzahl von Formen, Farben und Beleuchtungsstärken der umgebenden Objekte um.

Das menschliche Sehen hat seine Grenzen. Wir können also weder Radiowellen von elektronischen Geräten sehen noch mit kleinem Auge die kleinsten Bakterien sehen.

Dank der Fortschritte in Physik und Biologie können die Grenzen des natürlichen Sehens bestimmt werden. "Alle Objekte, die wir sehen, haben eine bestimmte 'Schwelle', unterhalb derer wir sie nicht mehr unterscheiden", sagt Michael Landy, Professor für Psychologie und Neurowissenschaften an der New York University..

Betrachten wir zunächst diese Schwelle im Hinblick auf unsere Fähigkeit, Farben zu unterscheiden - vielleicht die allererste Fähigkeit, die uns in Bezug auf das Sehen in den Sinn kommt.

Zapfen sind für die Farbwahrnehmung verantwortlich, und Stäbchen helfen uns, Grautöne bei schlechten Lichtverhältnissen zu erkennen.

Unsere Fähigkeit, beispielsweise Violett von Magenta zu unterscheiden, hängt mit der Wellenlänge der Photonen zusammen, die in die Netzhaut eintreten. Es gibt zwei Arten von lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut - Stäbchen und Zapfen. Zapfen sind für die Farbwahrnehmung verantwortlich (Tagessicht genannt), während Stäbchen es uns ermöglichen, Grautöne bei schlechten Lichtverhältnissen zu sehen - zum Beispiel nachts (Nachtsicht)..

Die in lichtempfindlichen Zellen enthaltenen Rezeptoren - Opsine - absorbieren die elektromagnetische Energie von Photonen und erzeugen elektrische Impulse. Diese Signale wandern entlang des Sehnervs zum Gehirn, wodurch ein Farbbild dessen entsteht, was um uns herum geschieht..

Es gibt drei Arten von Zapfen im menschlichen Auge und die entsprechende Anzahl von Arten von Opsinen, von denen sich jede durch eine besondere Empfindlichkeit gegenüber Photonen mit einem bestimmten Bereich von Lichtwellenlängen auszeichnet..

Zapfen vom S-Typ sind empfindlich gegenüber dem violettblauen kurzwelligen Teil des sichtbaren Spektrums; M-Zapfen sind für Grün-Gelb (Mittelwelle) verantwortlich, und L-Zapfen sind für Gelb-Rot (Langwelle) verantwortlich.

Alle diese Wellen sowie ihre Kombinationen ermöglichen es uns, die gesamte Farbpalette des Regenbogens zu sehen. "Alle für den Menschen sichtbaren Lichtquellen, mit Ausnahme einiger künstlicher (wie eines Brechungsprismas oder eines Lasers), emittieren eine Mischung verschiedener Wellenlängen", sagt Landy..

Nicht das gesamte Spektrum ist gut für unsere Augen

Von allen in der Natur vorkommenden Photonen können unsere Zapfen nur solche mit Wellenlängen in einem sehr engen Bereich (normalerweise von 380 bis 720 Nanometer) erfassen - dies wird als Spektrum der sichtbaren Strahlung bezeichnet. Unterhalb dieses Bereichs befinden sich Infrarot- und Radiospektren - die Wellenlänge der niederenergetischen Photonen variiert zwischen Millimetern und mehreren Kilometern.

Auf der anderen Seite des sichtbaren Wellenlängenbereichs befindet sich das ultraviolette Spektrum, gefolgt von der Röntgenstrahlung und dann dem Gammaspektrum mit Photonen, deren Wellenlänge Billionstel Meter nicht überschreitet..

Obwohl die meisten von uns im sichtbaren Spektrum nur eine eingeschränkte Sicht haben, können Menschen mit Aphakie - das Fehlen einer Linse im Auge (infolge einer Kataraktoperation oder seltener eines Geburtsfehlers) - ultraviolette Wellen sehen.

Bei einem gesunden Auge blockiert die Linse ultraviolette Wellen, aber in Abwesenheit kann eine Person Wellen mit einer Länge von bis zu 300 Nanometern als weiß-blaue Farbe wahrnehmen.

Eine Studie aus dem Jahr 2014 stellt fest, dass wir alle gewissermaßen auch Infrarotphotonen sehen können. Wenn zwei solcher Photonen fast gleichzeitig auf dieselbe Netzhautzelle treffen, kann sich ihre Energie summieren und unsichtbare Wellen mit einer Länge von beispielsweise 1000 Nanometern in eine sichtbare Welle mit einer Länge von 500 Nanometern verwandeln (die meisten von uns nehmen Wellen dieser Länge als kühles Grün wahr)..

Wie viele Farben sehen wir??

Es gibt drei Arten von Zapfen im Auge eines gesunden Menschen, von denen jeder etwa 100 verschiedene Farbtöne unterscheiden kann. Aus diesem Grund schätzen die meisten Forscher die Anzahl der Farben, die wir unterscheiden können, auf etwa eine Million. Die Farbwahrnehmung ist jedoch sehr subjektiv und individuell..

"Es ist nicht möglich, genau zu berechnen, wie viele Farben wir sehen", sagt Kimberly Jameson, Forscherin an der University of California in Irvine. "Manche sehen mehr, manche sehen weniger.".

Jameson weiß wovon er spricht. Sie untersucht die Vision von Tetrachromaten - Menschen mit wirklich übermenschlichen Fähigkeiten zur Farbdiskriminierung. Tetrachromathie ist in den meisten Fällen bei Frauen selten. Aufgrund der genetischen Mutation verfügen sie über einen zusätzlichen vierten Zapfentyp, mit dem sie nach groben Schätzungen bis zu 100 Millionen Farben sehen können. (Menschen mit Farbenblindheit oder Dichromaten haben nur zwei Arten von Zapfen - sie unterscheiden nicht mehr als 10.000 Farben.)

Wie viele Photonen brauchen wir, um eine Lichtquelle zu sehen??

Typischerweise benötigen Zapfen viel mehr Licht als Stäbe, um optimal zu funktionieren. Aus diesem Grund nimmt bei schlechten Lichtverhältnissen unsere Fähigkeit zur Unterscheidung von Farben ab, und Stifte werden zur Arbeit gebracht, um eine Schwarz-Weiß-Sicht zu ermöglichen..

Unter idealen Laborbedingungen können in Bereichen der Netzhaut, in denen die meisten Stäbchen fehlen, Zapfen aktiviert werden, wenn nur wenige Photonen auf sie treffen. Sticks machen es jedoch noch besser, selbst das dunkelste Licht zu registrieren..

Nach einer Augenoperation erwerben einige Menschen die Fähigkeit, ultraviolettes Licht zu sehen

Experimente, die in den 1940er Jahren durchgeführt wurden, zeigen, dass ein Lichtquantum ausreicht, damit unser Auge es sehen kann. "Ein Mensch kann ein einzelnes Photon sehen", sagt Brian Wandell, Professor für Psychologie und Elektrotechnik an der Stanford University. "Es macht einfach keinen Sinn, die Netzhaut empfindlicher zu machen.".

1941 führten Forscher der Columbia University ein Experiment durch - die Probanden wurden in einen dunklen Raum geführt und ihren Augen wurde eine gewisse Zeit zur Anpassung gegeben. Es dauert einige Minuten, bis die Sticks die volle Empfindlichkeit erreicht haben. Deshalb verlieren wir für einige Zeit die Fähigkeit, etwas zu sehen, wenn wir das Licht im Raum ausschalten.

Ein blinkendes blaugrünes Licht wurde dann auf die Gesichter der Probanden gerichtet. Mit einer höheren Wahrscheinlichkeit als üblich registrierten die Teilnehmer des Experiments einen Lichtblitz, als nur 54 Photonen auf die Netzhaut trafen..

Nicht alle Photonen, die die Netzhaut erreichen, werden von lichtempfindlichen Zellen aufgezeichnet. Unter diesen Umständen sind Wissenschaftler zu dem Schluss gekommen, dass nur fünf Photonen, die fünf verschiedene Stäbchen in der Netzhaut aktivieren, ausreichen, um einen Blitz zu sehen.

Kleinste und am weitesten entfernte sichtbare Objekte

Die folgende Tatsache mag Sie überraschen: Unsere Fähigkeit, ein Objekt zu sehen, hängt überhaupt nicht von seiner physischen Größe oder Entfernung ab, sondern davon, ob mindestens einige von ihm emittierte Photonen auf unsere Netzhaut fallen..

„Das Auge muss nur eine bestimmte Menge Licht sehen, die von einem Objekt emittiert oder reflektiert wird“, sagt Landy. „Es kommt auf die Anzahl der Photonen an, die die Netzhaut erreichen. Egal wie klein die Lichtquelle ist, auch wenn sie es ist wird für den Bruchteil einer Sekunde existieren, wir können es immer noch sehen, wenn es genug Photonen emittiert. ".

Wenige Photonen reichen aus, damit das Auge Licht sehen kann

In Psychologie-Lehrbüchern wird häufig die Aussage getroffen, dass in einer wolkenlosen dunklen Nacht eine Kerzenflamme aus einer Entfernung von 48 km zu sehen ist. In Wirklichkeit wird unsere Netzhaut ständig mit Photonen bombardiert, so dass ein einzelnes Lichtquantum, das aus großer Entfernung emittiert wird, einfach vor ihrem Hintergrund verloren geht..

Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie weit wir sehen können, werfen Sie einen Blick auf einen mit Sternen übersäten Nachthimmel. Die Sterne sind riesig; Viele von denen, die wir mit bloßem Auge beobachten, erreichen einen Durchmesser von Millionen Kilometern.

Selbst die uns am nächsten gelegenen Sterne befinden sich in einer Entfernung von über 38 Billionen Kilometern von der Erde, sodass ihre scheinbaren Größen so klein sind, dass unser Auge sie nicht unterscheiden kann..

Andererseits beobachten wir immer noch Sterne in Form von Lichtquellen mit hellem Punkt, da die von ihnen emittierten Photonen riesige Entfernungen zurücklegen, die uns trennen und auf unsere Netzhaut treffen..

Die Sehschärfe nimmt mit zunehmender Entfernung zum Motiv ab

Alle einzelnen sichtbaren Sterne am Nachthimmel befinden sich in unserer Galaxie - der Milchstraße. Das von uns am weitesten entfernte Objekt, das eine Person mit bloßem Auge sehen kann, befindet sich außerhalb der Milchstraße und ist selbst ein Sternhaufen - dies ist der Andromeda-Nebel, der sich in einer Entfernung von 2,5 Millionen Lichtjahren oder 37 Billionen Kilometern von der Sonne befindet. (Einige Leute behaupten, dass sie durch scharfes Sehvermögen die Triangulum-Galaxie sehen können, die sich in besonders dunklen Nächten etwa 3 Millionen Lichtjahre entfernt befindet, aber lassen Sie diese Aussage auf ihrem Gewissen bleiben.)

Der Andromeda-Nebel hat eine Billion Sterne. Aufgrund der großen Entfernung verschmelzen all diese Leuchten für uns zu einem kaum unterscheidbaren Lichtfleck. Darüber hinaus ist die Größe des Andromeda-Nebels kolossal. Selbst in solch einer gigantischen Entfernung beträgt seine Winkelgröße das Sechsfache des Durchmessers des Vollmonds. Es erreichen uns jedoch so wenige Photonen aus dieser Galaxie, dass sie am Nachthimmel kaum sichtbar sind..

Visusgrenze

Warum können wir einzelne Sterne im Andromeda-Nebel nicht sehen? Der Punkt ist, dass die Auflösung oder Schärfe des Sehens seine Grenzen hat. (Die Sehschärfe bezieht sich auf die Fähigkeit, Elemente wie einen Punkt oder eine Linie als separate Objekte zu unterscheiden, die sich nicht in benachbarte Objekte oder in den Hintergrund einfügen.)

Tatsächlich kann die Sehschärfe genauso beschrieben werden wie die Auflösung eines Computermonitors - in der minimalen Pixelgröße, die wir immer noch als einzelne Punkte unterscheiden können.

Ausreichend helle Objekte können mehrere Lichtjahre entfernt gesehen werden

Einschränkungen der Sehschärfe hängen von mehreren Faktoren ab, wie z. B. dem Abstand zwischen einzelnen Zapfen und Stäben der Netzhaut. Eine ebenso wichtige Rolle spielen die optischen Eigenschaften des Augapfels selbst, wodurch nicht jedes Photon auf die lichtempfindliche Zelle trifft..

Theoretisch zeigen Studien, dass unsere Sehschärfe durch die Fähigkeit begrenzt ist, etwa 120 Pixel pro Winkelgrad (eine Winkelmaßeinheit) zu unterscheiden..

Ein praktisches Beispiel für die Grenzen der menschlichen Sehschärfe kann ein fingernagelgroßes Objekt sein, das sich auf Armlänge befindet und auf das 60 horizontale und 60 vertikale Linien in abwechselndem Weiß und Schwarz aufgebracht sind und eine Art Schachbrett bilden. "Dies ist wahrscheinlich das kleinste Muster, das das menschliche Auge noch sehen kann", sagt Landy..

Die von Augenoptikern zum Testen der Sehschärfe verwendeten Tabellen basieren auf diesem Prinzip. Die berühmteste Sivtsev-Tabelle in Russland besteht aus einer Reihe schwarzer Großbuchstaben auf weißem Hintergrund, deren Schriftgröße mit jeder Zeile kleiner wird..

Die Sehschärfe einer Person wird durch die Größe der Schrift bestimmt, bei der sie die Konturen der Buchstaben nicht mehr klar sieht und sie zu verwirren beginnt.

Visusdiagramme verwenden schwarze Buchstaben auf weißem Hintergrund

Es ist die Grenze der Sehschärfe, die erklärt, dass wir mit bloßem Auge keine biologische Zelle sehen können, deren Größe nur wenige Mikrometer beträgt.

Aber trauere nicht darüber. Die Fähigkeit, eine Million Farben zu unterscheiden, einzelne Photonen einzufangen und Galaxien in einer Entfernung von mehreren Billionen Kilometern zu sehen, ist ein sehr gutes Ergebnis, da unsere Sicht durch ein Paar geleeartiger Kugeln in den Augenhöhlen gewährleistet ist, die mit einer porösen Masse von 1,5 Kilogramm im Schädel verbunden sind.

Was sind die Grenzen des menschlichen Sehens?

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Von der Fähigkeit, entfernte Galaxien zu sehen bis zur Fähigkeit, unsichtbare, scheinbar leichte Wellen einzufangen, spricht ein BBC Future-Korrespondent über die erstaunlichen Eigenschaften unserer Vision.

Schauen Sie sich in dem Raum um, in dem Sie sich befinden - was sehen Sie? Wände, Fenster, mehrfarbige Objekte - all dies scheint so vertraut und selbstverständlich zu sein. Es ist leicht zu vergessen, dass wir die Welt um uns herum nur dank Photonen sehen - Lichtteilchen, die von Objekten reflektiert werden und auf die Netzhaut treffen..

Die Netzhaut jedes unserer Augen enthält ungefähr 126 Millionen lichtempfindliche Zellen. Das Gehirn dekodiert die von diesen Zellen empfangenen Informationen über die Richtung und Energie der auf sie fallenden Photonen und wandelt sie in eine Vielzahl von Formen, Farben und Beleuchtungsstärken der umgebenden Objekte um.

Das menschliche Sehen hat seine Grenzen. Wir können also weder Radiowellen von elektronischen Geräten sehen noch mit kleinem Auge die kleinsten Bakterien sehen.

Dank der Fortschritte in Physik und Biologie können die Grenzen des natürlichen Sehens bestimmt werden. "Alle Objekte, die wir sehen, haben eine bestimmte 'Schwelle', unterhalb derer wir sie nicht mehr unterscheiden", sagt Michael Landy, Professor für Psychologie und Neurowissenschaften an der New York University..

Betrachten wir zunächst diese Schwelle im Hinblick auf unsere Fähigkeit, Farben zu unterscheiden - vielleicht die allererste Fähigkeit, die uns in Bezug auf das Sehen in den Sinn kommt.

Unsere Fähigkeit, beispielsweise Violett von Magenta zu unterscheiden, hängt mit der Wellenlänge der Photonen zusammen, die in die Netzhaut eintreten. Es gibt zwei Arten von lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut - Stäbchen und Zapfen. Zapfen sind für die Farbwahrnehmung verantwortlich (Tagessicht genannt), während Stäbchen es uns ermöglichen, Grautöne bei schlechten Lichtverhältnissen zu sehen - zum Beispiel nachts (Nachtsicht)..

Die in lichtempfindlichen Zellen enthaltenen Rezeptoren - Opsine - absorbieren die elektromagnetische Energie von Photonen und erzeugen elektrische Impulse. Diese Signale wandern entlang des Sehnervs zum Gehirn, wodurch ein Farbbild dessen entsteht, was um uns herum geschieht..

Es gibt drei Arten von Zapfen im menschlichen Auge und die entsprechende Anzahl von Arten von Opsinen, von denen sich jede durch eine besondere Empfindlichkeit gegenüber Photonen mit einem bestimmten Bereich von Lichtwellenlängen auszeichnet..

Zapfen vom S-Typ sind empfindlich gegenüber dem violettblauen kurzwelligen Teil des sichtbaren Spektrums; M-Zapfen sind für Grün-Gelb (Mittelwelle) verantwortlich, und L-Zapfen sind für Gelb-Rot (Langwelle) verantwortlich.

Alle diese Wellen sowie ihre Kombinationen ermöglichen es uns, die gesamte Farbpalette des Regenbogens zu sehen. "Alle für den Menschen sichtbaren Lichtquellen, mit Ausnahme einiger künstlicher (wie eines Brechungsprismas oder eines Lasers), emittieren eine Mischung verschiedener Wellenlängen", sagt Landy..

Von allen in der Natur vorkommenden Photonen können unsere Zapfen nur solche mit Wellenlängen in einem sehr engen Bereich (normalerweise von 380 bis 720 Nanometer) erfassen - dies wird als Spektrum der sichtbaren Strahlung bezeichnet. Unterhalb dieses Bereichs befinden sich Infrarot- und Radiospektren - die Wellenlänge der niederenergetischen Photonen variiert zwischen Millimetern und mehreren Kilometern.

Auf der anderen Seite des sichtbaren Wellenlängenbereichs befindet sich das ultraviolette Spektrum, gefolgt von der Röntgenstrahlung und dann dem Gammaspektrum mit Photonen, deren Wellenlänge Billionstel Meter nicht überschreitet..

Obwohl die meisten von uns im sichtbaren Spektrum nur eine eingeschränkte Sicht haben, können Menschen mit Aphakie - das Fehlen einer Linse im Auge (infolge einer Kataraktoperation oder seltener eines Geburtsfehlers) - ultraviolette Wellen sehen.

Bei einem gesunden Auge blockiert die Linse ultraviolette Wellen, aber in Abwesenheit kann eine Person Wellen mit einer Länge von bis zu 300 Nanometern als weiß-blaue Farbe wahrnehmen.

Eine Studie aus dem Jahr 2014 stellt fest, dass wir alle gewissermaßen auch Infrarotphotonen sehen können. Wenn zwei solcher Photonen fast gleichzeitig auf dieselbe Netzhautzelle treffen, kann sich ihre Energie summieren und unsichtbare Wellen mit einer Länge von beispielsweise 1000 Nanometern in eine sichtbare Welle mit einer Länge von 500 Nanometern verwandeln (die meisten von uns nehmen Wellen dieser Länge als kühles Grün wahr)..

Wie viele Farben sehen wir??

Es gibt drei Arten von Zapfen im Auge eines gesunden Menschen, von denen jeder etwa 100 verschiedene Farbtöne unterscheiden kann. Aus diesem Grund schätzen die meisten Forscher die Anzahl der Farben, die wir unterscheiden können, auf etwa eine Million. Die Farbwahrnehmung ist jedoch sehr subjektiv und individuell..

"Es ist nicht möglich, genau zu berechnen, wie viele Farben wir sehen", sagt Kimberly Jameson, Forscherin an der University of California in Irvine. "Manche sehen mehr, manche sehen weniger.".

Jameson weiß wovon er spricht. Sie untersucht die Vision von Tetrachromaten - Menschen mit wirklich übermenschlichen Fähigkeiten zur Farbdiskriminierung. Tetrachromathie ist in den meisten Fällen bei Frauen selten. Aufgrund der genetischen Mutation verfügen sie über einen zusätzlichen vierten Zapfentyp, mit dem sie nach groben Schätzungen bis zu 100 Millionen Farben sehen können. (Menschen mit Farbenblindheit oder Dichromaten haben nur zwei Arten von Zapfen - sie unterscheiden nicht mehr als 10.000 Farben.)

Wie viele Photonen brauchen wir, um eine Lichtquelle zu sehen??

Typischerweise benötigen Zapfen viel mehr Licht als Stäbe, um optimal zu funktionieren. Aus diesem Grund nimmt bei schlechten Lichtverhältnissen unsere Fähigkeit zur Unterscheidung von Farben ab, und Stifte werden zur Arbeit gebracht, um eine Schwarz-Weiß-Sicht zu ermöglichen..

Unter idealen Laborbedingungen können in Bereichen der Netzhaut, in denen die meisten Stäbchen fehlen, Zapfen aktiviert werden, wenn nur wenige Photonen auf sie treffen. Sticks machen es jedoch noch besser, selbst das dunkelste Licht zu registrieren..

Experimente, die in den 1940er Jahren durchgeführt wurden, zeigen, dass ein Lichtquantum ausreicht, damit unser Auge es sehen kann. "Ein Mensch kann ein einzelnes Photon sehen", sagt Brian Wandell, Professor für Psychologie und Elektrotechnik an der Stanford University. "Es macht einfach keinen Sinn, die Netzhaut empfindlicher zu machen.".

1941 führten Forscher der Columbia University ein Experiment durch - die Probanden wurden in einen dunklen Raum geführt und ihren Augen wurde eine gewisse Zeit zur Anpassung gegeben. Es dauert einige Minuten, bis die Sticks die volle Empfindlichkeit erreicht haben. Deshalb verlieren wir für einige Zeit die Fähigkeit, etwas zu sehen, wenn wir das Licht im Raum ausschalten.

Ein blinkendes blaugrünes Licht wurde dann auf die Gesichter der Probanden gerichtet. Mit einer höheren Wahrscheinlichkeit als üblich registrierten die Teilnehmer des Experiments einen Lichtblitz, als nur 54 Photonen auf die Netzhaut trafen..

Nicht alle Photonen, die die Netzhaut erreichen, werden von lichtempfindlichen Zellen aufgezeichnet. Unter diesen Umständen sind Wissenschaftler zu dem Schluss gekommen, dass nur fünf Photonen, die fünf verschiedene Stäbchen in der Netzhaut aktivieren, ausreichen, um einen Blitz zu sehen.

Kleinste und am weitesten entfernte sichtbare Objekte

Die folgende Tatsache mag Sie überraschen: Unsere Fähigkeit, ein Objekt zu sehen, hängt überhaupt nicht von seiner physischen Größe oder Entfernung ab, sondern davon, ob mindestens einige von ihm emittierte Photonen auf unsere Netzhaut fallen..

„Das Auge muss nur eine bestimmte Menge Licht sehen, die von einem Objekt emittiert oder reflektiert wird“, sagt Landy. „Es kommt auf die Anzahl der Photonen an, die die Netzhaut erreichen. Egal wie klein die Lichtquelle ist, auch wenn sie es ist wird für den Bruchteil einer Sekunde existieren, wir können es immer noch sehen, wenn es genug Photonen emittiert. ".

In Psychologie-Lehrbüchern wird häufig die Aussage getroffen, dass in einer wolkenlosen dunklen Nacht eine Kerzenflamme aus einer Entfernung von 48 km zu sehen ist. In Wirklichkeit wird unsere Netzhaut ständig mit Photonen bombardiert, so dass ein einzelnes Lichtquantum, das aus großer Entfernung emittiert wird, einfach vor ihrem Hintergrund verloren geht..

Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie weit wir sehen können, werfen Sie einen Blick auf einen mit Sternen übersäten Nachthimmel. Die Sterne sind riesig; Viele von denen, die wir mit bloßem Auge beobachten, erreichen einen Durchmesser von Millionen Kilometern.

Selbst die uns am nächsten gelegenen Sterne befinden sich in einer Entfernung von über 38 Billionen Kilometern von der Erde, sodass ihre scheinbaren Größen so klein sind, dass unser Auge sie nicht unterscheiden kann..

Andererseits beobachten wir immer noch Sterne in Form von Lichtquellen mit hellem Punkt, da die von ihnen emittierten Photonen riesige Entfernungen zurücklegen, die uns trennen und auf unsere Netzhaut treffen..

Alle einzelnen sichtbaren Sterne am Nachthimmel befinden sich in unserer Galaxie - der Milchstraße. Das von uns am weitesten entfernte Objekt, das eine Person mit bloßem Auge sehen kann, befindet sich außerhalb der Milchstraße und ist selbst ein Sternhaufen - dies ist der Andromeda-Nebel, der sich in einer Entfernung von 2,5 Millionen Lichtjahren oder 37 Billionen Kilometern von der Sonne befindet. (Einige Leute behaupten, dass sie durch scharfes Sehvermögen die Triangulum-Galaxie sehen können, die sich in besonders dunklen Nächten etwa 3 Millionen Lichtjahre entfernt befindet, aber lassen Sie diese Aussage auf ihrem Gewissen bleiben.)

Der Andromeda-Nebel hat eine Billion Sterne. Aufgrund der großen Entfernung verschmelzen all diese Leuchten für uns zu einem kaum unterscheidbaren Lichtfleck. Darüber hinaus ist die Größe des Andromeda-Nebels kolossal. Selbst in solch einer gigantischen Entfernung beträgt seine Winkelgröße das Sechsfache des Durchmessers des Vollmonds. Es erreichen uns jedoch so wenige Photonen aus dieser Galaxie, dass sie am Nachthimmel kaum sichtbar sind..

Visusgrenze

Warum können wir einzelne Sterne im Andromeda-Nebel nicht sehen? Der Punkt ist, dass die Auflösung oder Schärfe des Sehens seine Grenzen hat. (Die Sehschärfe bezieht sich auf die Fähigkeit, Elemente wie einen Punkt oder eine Linie als separate Objekte zu unterscheiden, die sich nicht in benachbarte Objekte oder in den Hintergrund einfügen.)

Tatsächlich kann die Sehschärfe genauso beschrieben werden wie die Auflösung eines Computermonitors - in der minimalen Pixelgröße, die wir immer noch als einzelne Punkte unterscheiden können.

Einschränkungen der Sehschärfe hängen von mehreren Faktoren ab, wie z. B. dem Abstand zwischen einzelnen Zapfen und Stäben der Netzhaut. Eine ebenso wichtige Rolle spielen die optischen Eigenschaften des Augapfels selbst, wodurch nicht jedes Photon auf die lichtempfindliche Zelle trifft..

Theoretisch zeigen Studien, dass unsere Sehschärfe durch die Fähigkeit begrenzt ist, etwa 120 Pixel pro Winkelgrad (eine Winkelmaßeinheit) zu unterscheiden..

Ein praktisches Beispiel für die Grenzen der menschlichen Sehschärfe kann ein fingernagelgroßes Objekt sein, das sich auf Armlänge befindet und auf das 60 horizontale und 60 vertikale Linien in abwechselndem Weiß und Schwarz aufgebracht sind und eine Art Schachbrett bilden. "Dies ist wahrscheinlich das kleinste Muster, das das menschliche Auge noch sehen kann", sagt Landy..

Die von Augenoptikern zum Testen der Sehschärfe verwendeten Tabellen basieren auf diesem Prinzip. Die berühmteste Sivtsev-Tabelle in Russland besteht aus einer Reihe schwarzer Großbuchstaben auf weißem Hintergrund, deren Schriftgröße mit jeder Zeile kleiner wird..

Die Sehschärfe einer Person wird durch die Größe der Schrift bestimmt, bei der sie die Konturen der Buchstaben nicht mehr klar sieht und sie zu verwirren beginnt.

Es ist die Grenze der Sehschärfe, die erklärt, dass wir mit bloßem Auge keine biologische Zelle sehen können, deren Größe nur wenige Mikrometer beträgt.

Aber trauere nicht darüber. Die Fähigkeit, eine Million Farben zu unterscheiden, einzelne Photonen einzufangen und Galaxien in einer Entfernung von mehreren Billionen Kilometern zu sehen, ist ein sehr gutes Ergebnis, da unsere Sicht durch ein Paar geleeartiger Kugeln in den Augenhöhlen gewährleistet ist, die mit einer porösen Masse von 1,5 Kilogramm im Schädel verbunden sind.

Um das Original dieses Artikels auf Englisch zu lesen, besuchen Sie die BBC Future-Website.

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