applet-magic.com
Thayer Watkins
Silicon Valley
& Tornado Steeg
De V.S.

De opmerkzame Efficiency
van het Menselijke Oog
als functie van
Golflengte

De mensen worden zo gebruikt aan visueel het waarnemen van de fysieke wereld dat wij visuele observatie met werkelijkheid vergelijken. Maar dit is niet noodzakelijk correct. Het menselijke oog heeft werkende kenmerken die de nauwkeurigheid van visuele observaties beperken. Bijvoorbeeld, weet iedereen dat wij licht over de beperkte waaier van rood aan blauw kunnen slechts zien maar wij veronderstellen dat er geen vervorming van waarneming over dit visuele gamma is. Maar dit is absoluut niet waar. Hieronder getoond is een kromme die op de efficiency van waarneming als functie van de golflengte van het licht wijst.

Aldus maakt onze waarneming van rood licht in vergelijking met onze waarneming van geel licht van de zelfde radiologische intensiteit veel minder helder het rode licht schijnen dan het geel alhoewel zij even intens zijn. De zelfde verminderde waarneming van blauw licht is aan de andere kant van het spectrum van toepassing.

De bovengenoemde kromme is gebruikelijk voor de mens aan dag lichte, zogenaamde photopic visie. De maximumefficiency is voor licht bij een golflengte van 0.555 μm. Voor het menselijke oog dat voor nachtvisie wordt aangepast, zogenaamde scotopic visie, de maximumefficiency is voor licht bij een golflengte van 0.510 μm. In scotopic omstandigheden is de waarneming van kleur uiterst zwak.

De variërende efficiency van het menselijke oog als functie van de golflengte van licht heeft geleid tot een onderscheid tussen fotometrie en radiometrie. De radiometrie verwijst naar fysieke meting van licht terwijl de fotometrie naar de menselijke waarneming van straling verwijst. Er zijn twee reeksen van eenheden voor stralingsmeting, één voor objectieve fysieke werkelijkheid en andere voor menselijke waarneming van die fysieke werkelijkheid.

Radiometrische en Photometric Eenheden
Concept Radiometrische Eenheden Photometric Eenheden
energie Joules=Watt-seconds talbots=lumens-seconds
stroom Watts lumen
exitance Watts/m2 lux=lumens/m2
intensiteit Watts/steradiaal candela=lumens/steradiaal
uitstraling/
helderheid
Watts/steradiaal-m2 lumen/steradiaal-m2

Photometric meting wordt betrekking gehad op radiometrische meting door de volgende verhouding:

L (λ) = 685E (λ) r (λ)

waar e (λ) de efficiency zoals die door de lichtgevende hierboven getoonde de efficiencykromme wordt gegeven van Cie is. R (λ) is de intensiteit van de straling in radiometrische eenheden terwijl l (λ) de photometric intensiteit is.

Hier is een illustratie. Veronderstel een kijker één meter van een 60W gloeilamp is. Het gebied van gebiedr meters in diameter is gelijk aan 4πr2. Aldus heeft een één metergebied een gebied van 12.566 vierkante meters en vandaar is de intensiteit van het licht van een 60W bol 60/12.566 of 4.775 Watts per vierkante meter. De photometric intensiteit in lumen per vierkante meter hangt van de golflengte van het licht af. Als de bol zuiver geel groen licht van golflengte 0.555 μm toen uitstraalde zou de lichtgevende intensiteit l = 685 * 1 * 4.775 = 3271 lumen per vierkante meter zijn. De zelfde machtsbol die zuiver groen licht uitstraalt bij 0.510 μm waar de efficiency van het oog 50 percenten is zou een lichtgevende intensiteit van l = 685 * (0.5) * 4.775 = 1635 lumen per vierkante meter hebben. Voor een bol die rood licht uitstraalt bij 0.48 μm, waar het oog een efficiency van ongeveer 10 percenten heeft zou de lichtgevende intensiteit slechts 327.1 lumen per vierkante meter zijn.

De optische efficiencykromme kan tot kleurenvisie worden uitgebreid. De kleuren worden waargenomen door de kegels in het oog. Toont hieronder de doeltreffendheid van de drie types van kegels als functie van golflengte.

De efficiencykrommen voor de rode en groene kegels kruisen (d.w.z., zijn precies gelijk) voor straling van golflengte over 0.56 μm. Wanneer het oog 0.56 straling ziet μm eveneens bevordert het de rode en groene kegels over. De visuele waarneming van dichtbij gelijke stimulatie van de rode en groene kegels is geelheid. De straling van golflengte 0.56 μm is niet geel zelf meer dan microgolfstraling of de radiogolven hebben een kleur. De geelheid komt uit gelijke stimulatie van de rode en groene kegels. Licht met inbegrip van straling van gelijke intensiteit bij 0.58 μm en 0.54 μm golflengte, de golflengten van maximumefficiency voor de rode en groene kegels, ook zou waargenomen worden als geel licht. Er zou wat stimulatie van de blauwe kegels door de 0.54 straling zijn μm die de geelheid van de waarneming zou verlichten.

De efficiencykrommen voor de kegelreceptoren worden getoond in het bovengenoemde diagram zoals gaand naar nul, maar zij die waarschijnlijk verminderen asymptotisch aan nul als een Gaussian kromme. De reden om dit te zeggen is dat het zeer hoge intensiteitslicht van een laser die infrarood licht uitzendt zoals zijnd diep robijnrood rood wordt waargenomen. Infrared heeft geen kleur maar zijn intensiteit is zo groot dat het de rode kegels in de staart van de efficiencykromme bevordert waar de efficiency van de waarneming klein maar nonzero is.

De diepe robijnrode rode kleur die door het infrarode licht van een laser wordt bevorderd toont wat de output van de rode kegels is. Wat wij zien is wanneer het oog licht in het rode gebied van het spectrum waarneemt een mengsel van de output van de rode kegel met wat stimulatie van de groene kegels. Het diepe robijnrode rood van de output van de rode kegels wordt nog gedacht aan rood. De situatie is verschillend aan de andere kant van het spectrum.

Wanneer het oog licht van golflengte van ongeveer 0.35 μm waarneemt is de waargenomen kleur violet. Dit is de output van de zogenaamde blauwe kegels onvermengd met de output van de groene kegels. De zogenaamde blauwe kegels zouden de violette kegels moeten worden genoemd. Zij werden geëtiketteerde blauw omdat zij voor licht in het gebied van het spectrum gevoeligst zijn waar het oog blauwe kleur waarneemt. Maar die blauwe kleur komt uit de gecombineerde stimulus van de zogenaamde blauwe kegels en de groene kegels, met één of andere uiterst kleine stimulus van de rode kegels.

Jarenlang zijn de kunststudenten onderwezen dat het viooltje een primaire kleur maar in plaats daarvan geen mengsel van rood en blauw is. In feite is het blauw een gemengde kleur en het is violet wat de primaire kleur is.

Het is een feit dat een mengsel van rood en blauw licht of rood en blauw pigment violet kijkt. Dit is omdat wanneer de drie kegels het niveau van stimulatie van de kegels worden bevorderd het ontvangen van de laagste stimulatie met gelijke niveaus van de stimulatie van de andere twee kegels combineert om een schaduw van grijs te produceren. Deze grijze toon dient om de waargenomen kleur als gevolg van de overblijvende niveaus van stimulatie van de andere twee kegels te verlichten. Aldus als low level van rood met blauw wordt gecombineerd combineert de stimulatie van de groene kegels van het blauwe licht met rood om tot een niveau van grijs te leiden dat dan de stimulus van de violette kegels van het blauwe licht verlicht. Het resultaat is de waarneming van een verlicht viooltje.

Het is niet mogelijk om de groene kegels te bevorderen zonder de rode kegels en/of de violette kegels ook te bevorderen. Maar een golflengte van licht die eveneens de rode kegels en de violette kegels bevordert zou een grijze toon veroorzaken die slechts de waarneming van green zou verlichten. Dit zou een benadering geven van wat de kleurenstimulus de groene kegels zou geven als zij alleen werden bevorderd.

Meer op viooltje als primaire kleur.


HOMEPAGE VAN applet-magisch
HOMEPAGE VAN Thayer Watkins