Для ясного видения необходимо, чтобы на сетчатке получилось отчетливое изображение рассматриваемого предмета. Отчетливость изображения обусловлена функцией расположенного за зрачковым отверстием хрусталика – прозрачной и двояковыпуклой линзы, выполняющей в глазу роль объектива в фотографической камере. Прозрачные среды хрусталика (и роговицы), преломляя падающий через зрачковое отверстие свет, отбрасывают на сетчатку изображение – обратное и уменьшенное – того, что находится перед глазом.

Так как расстояние от хрусталика до сетчатой оболочки глаза остается неизменным, то для получения четкого изображения на сетчатке изменяется кривизна хрусталика: при приближении предмета кривизна увеличивается, а при отдалении его уменьшается. Изменение кривизны хрусталика осуществляется рефлекторным сокращением ресничной (аккомодационной) мышцы и называется аккомодацией глаза. Нормальному глазу аккомодационные движения требуются только для получения четкого изображения близких предметов; изображения удаленных предметов падают на сетчатку без специальной аккомодации.

Если лучи, идущие в глаз от отдаленного предмета, собираются в фокус не на сетчатке, а впереди или позади нее, то нормальное зрение нарушается. Глаз, в котором вследствие чрезмерной преломляющей силы глаза или большой длины глазного яблока параллельные лучи, идущие в глаз от удаленного предмета, собираются перед сетчаткой, называется близоруким. Глаз, в котором вследствие ослабленной преломляющей силы глаза или малой длины глазного яблока параллельные лучи, идущие в глаз от удаленного предмета, собираются за сетчаткой, называется дальнозорким.

Вследствие относительно значительной величины зрачкового отверстия через него проходят лучи не только близкие к оптической оси, но и сравнительно от нее отдаленные; это вызывает явление сферической аберрации. Оно выражается в том, что точечное раздражение дает на сетчатой оболочке глаза некоторый круг светорассеяния. Поэтому границы изображений на сетчатой оболочке глаза никогда не бывают абсолютно резкими. Помимо сферической, существует хроматическая аберрация. Она вызывается тем, что параллельный пучок белого света, проходя через хрусталик и другие преломляющие среды глаза, дает различные углы преломления, а именно – лучи с короткой волной преломляются сильнее, чем лучи с длинной волной. Вследствие этого точечное изображение дает на сетчатой оболочке глаза цветной круг светорассеяния.

Сферическая и хроматическая аберрации глаза являются, по мнению Гельмгольца, причиной иррадиации, вследствие которой белые предметы кажутся преувеличенными из-за кругов светорассеяния.

Степень четкости восприятия границ предметов называется остротой зрения. Острота зрения определяется тем минимальным промежутком между двумя точками, который еще замечается. За единицу остроты зрения принимают величину промежутка в одну угловую минуту.

Это не значит, конечно, что у всех людей минимальный угол зрения равен всегда одной угловой минуте. Многие люди видят раздельно две точки даже тогда, когда они видимы под углом зрения в 20 и даже 10 угловых секунд. Яркие точки, например звезды, видны под еще меньшим углом зрения.

По сути дела следует различать 3 вида остроты зрения: 1) когда глаз видит нерасчлененное пятно (minimum visibile), 2) когда глаз ясно видит промежуток между двумя точками (minimum separabile) и 3) когда предмет делается узнаваемым (minimum cognoscibile).

Зрительное ощущение, возникающее в результате воздействия на глаз света, всегда обладает тем или иным цветовым качеством. Но обычно нами воспринимается не цвет «вообще», а цвет определенных предметов. Предметы эти находятся от нас на определенном расстоянии, имеют ту или иную форму, величину и т. д. Зрение дает нам отражение всех этих многообразных свойств объективной действительности. Но отражение предметов в их пространственных и иных свойствах относится уже к области восприятия (см. дальше), в основе которого частично лежат также специфические зрительные ощущения.

Ощущение цвета

Все воспринимаемые глазом цвета могут быть подразделены на две группы: ахроматические и хроматические. Ахроматическими цветами называется белый, черный и все располагающиеся между ними оттенки серого цвета; они отличаются друг от друга только светлотой. Все остальные цвета – хроматические; они отличаются друг от друга цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.

Цветовой тон – это то специфическое качество, которым один цвет, например красный, отличается от любого другого – синего, зеленого и т. д. при равной светлоте и насыщенности. Цветовой тон зависит от длины воздействующей на глаз световой волны.

Светлота – это степень отличия данного цвета от черного. Наименьшей светлотой обладает черный, наибольшей – белый цвет. Светлота зависит от коэффициента отражения. Коэффициент отражения равен единице минус коэффициент поглощения. (Например, поверхность черного бархата поглощает 0,98 световых лучей и отражает 0,02 световых лучей.) Чем больше коэффициент поглощения световых лучей какой-нибудь поверхностью и чем соответственно меньше свойственный ей коэффициент отражения, тем ближе ее цвет к черному; чем меньше коэффициент поглощения какой-нибудь поверхности и соответственно больше свойственный ей коэффициент отражения, тем ближе ее цвет к белому.

От светлоты предметов следует отличать их яркость, которая зависит от энергии световой волны, или амплитуды ее колебаний. Яркость характеризуется произведением освещенности на коэффициент отражения. Освещенность же предметов характеризуется количеством лучистой энергии, падающей в течение одной секунды на единицу поверхности. Светлота – цветовое свойство поверхности, яркость же характеризуется количеством лучистой энергии, отражаемой от данной поверхности. Это количество лучистой энергии зависит от двух причин: с одной стороны, от коэффициента отражения от данной поверхности, а с другой – от количества лучистой энергии, падающей на данную поверхность. Поэтому яркость сильно освещенного черного бархата может быть больше яркости белой бумаги, находящейся в тени.

Насыщенность – это степень отличия данного цвета от серого цвета, одинакового с ним по светлоте, или, как говорят, степень его выраженности. Насыщенность цвета зависит от отношения, в котором находится количество световых лучей, характеризующих цвет данной поверхности, к общему световому потоку, ею отражаемому. Насыщенность цвета зависит от формы световой волны.

Глаз чувствителен к ничтожным количествам лучистой энергии. Так, например, при достаточной темновой адаптации глаз видит (аппаратом палочек) на расстоянии 1 км свет, сила которого может быть выражена тысячными долями свечи[76] при полной прозрачности атмосферы (нижний порог). Чувствительность аппарата колбочек меньше.

Верхним порогом цветоощущения является та яркость света, которая «ослепляет» глаз. Эта величина в значительной мере зависит от степени адаптации глаза, от размера слепящего пятна и т. д. Слепящая яркость при размере слепящего поля в 4° равна 22,5 стильба[77].

Побочные раздражители в некоторых случаях изменяют характер зрительной чувствительности. Согласно экспериментальным данным С. В. Кравкова, звук повышает чувствительность глаза к зеленым и синим лучам и понижает чувствительность глаза к оранжевым и красным лучам.

Чувствительность глаза к световым волнам различной длины не одинакова. Наиболее яркими кажутся человеческому глазу лучи, длины волн которых соответствуют желто-зеленой части спектра (556 нм). В сумерки наиболее ярким кажется не желто-зеленый цвет, а зеленый цвет, имеющий длину волны 510 нм. С наступлением темноты красно-фиолетовые цвета темнеют, а зелено-голубые цвета светлеют.