Menselijk gezichtsvermogen

[MarcoPolo]

Hallo. Waarom kunnen we als mens wel kleuren met een golflengte van 500 nm. waarnemen, maar geen objecten van die grootte?

[317070]

Omdat de sensoren waarmee we dat licht waarnemen, veel en veel groter zijn dan 500 nm. Er komt licht ons oog binnen met een golflengte van 500nm (wat dan ook ongeveer de minimale grootte is van een lichtbundel), maar de staafjes en kegeltjes in onze ogen zijn veel en veel groter dan dat. Als we dergelijke kleine objecten willen zien met licht van een golflengte van 500nm, hebben we dus hulpstukken nodig, zoals nog betere lenzen dan onze ooglenzen, die de fijne lichtstralen vergroten van 500nm naar een veelvoud van de grootte van onze kegeltjes in onze ogen.

Wat wel klopt, is dat we met microscopen objecten tot ongeveer 500nm dikte kunnen zien. Met hulpstukken lukt het dus wel. Kleiner dan dat is de golflengte van het licht inderdaad te klein, zoals je correct beredeneert.

[jkien]

Met het blote oog kun je je eigen witte bloedcellen voor je netvlies zien passeren, zie blue field entoptic phenomenon. De afbeelding is scherp genoeg om te zien dat de witte bloedcel in het nauwe bloedvat vervormd is tot een langwerpig wormpje. De diameter van de cel is niet zo heel veel groter dan de golflengte van het licht.

[Benm]

Omdat de sensoren waarmee we dat licht waarnemen, veel en veel groter zijn dan 500 nm. Er komt licht ons oog binnen met een golflengte van 500nm (wat dan ook ongeveer de minimale grootte is van een lichtbundel), maar de staafjes en kegeltjes in onze ogen zijn veel en veel groter dan dat. Als we dergelijke kleine objecten willen zien met licht van een golflengte van 500nm, hebben we dus hulpstukken nodig, zoals nog betere lenzen dan onze ooglenzen, die de fijne lichtstralen vergroten van 500nm naar een veelvoud van de grootte van onze kegeltjes in onze ogen.

Het is niet zozeer dat we -betere- lensen hebben, maar meer lenzen met een andere functie. De lens van het menselijk ook kan scherpe beelden produceren tot een afstand van pakweg 10 cm als je jong bent tot enkele tientallen centimeters tegen de tijd dat je aan een leesbril toe bent. Zouden onze ooglenzen zeer dichtbij kunnen focussen waardoor een projectie op het netvlies ontstaat die groter is dan hetgeen we bekijken (zeg maar "macro focus") dan zouden we kleinere details kunnen zien.

Met een microscoop gaat dat uiteraard wel, maar zelfs met 1 extra lens als een vergrootglas kun je opmerkelijk kleine dingen zien.

[MarcoPolo]

Bedankt voor jullie reacties (so far)! Begrijp ik het zo goed: dat alles dat we zien, zien we d.m.v. lichtgolven die op ons netvlies vallen. Maar een object dat net zo groot is als die lichtgolf zelf, zien we niet of heeeel erg wazig. Klopt dit een beetje?

[cock]

Een foton mag dan een golflengte hebben van 500 nm, maar ik vraag me af of we één foton (een individuele golf) kunnen zien. Is het niet eerder de lading die door een trein van fotonen (een straal) overgebracht wordt, die we zien, als die lading doorgegeven wordt door de oogzenuw, en een chemische reactie aan de gang zet (rodopsine, retinal etc). Het zou me zeer verbazen als we een foton kunnen zien, tenzij de hoeveelheid licht versterkt wordt.

(Alhoewel het voorbeeld van Jkien, de witte bloedcellen, me wel doet twijfelen aan bovenstaande).

Graag uw bedenkingen.

[Benm]

Voor zover ik weet is het zeker mogelijk 1 enkel foton te zien. Helaas weet ik zo snel niet wie het gepubliceerd heeft. Het gaat dan wel om een situatie waarin iemand al langere tijd in een donkere ruimte heeft verbleven zodat adaptatie compleet is, en waarbij dat foto gericht op het netvlies wordt geschoten.

Op zich is het natuurlijk niet vreemd dat je 1 foton kunt zien, het vergt tenslotte maar 1 foton om een receptor te activeren. De vraag is hoogstens hoeveel je er nodig hebt om gemiddeld 1 keer 'raak te schieten'.

Voor zover me bijstaat is dat onder optimale omstandigheden ongeveer 10: je moet iemand een 'flits' van 10 fotonen laten zien om een waarneming te krijgen die beter is dat gokken, en dan ook nog mikken op het meest lichtgevoelige deel van het netvlies.

[cock]

Ik heb er een tekst over gevonden van Philip Gibbs: "Can we see a single photon?". Je kan hem ook op internet vinden. Uit deze tekst blijkt, dat onder zeer speciale omstandigheden, en bij een regelmatige uitzending van fotonen,een significante waarneming van fotonen kan gebeuren (60%). Als er echter geen regelmatige uitzending is, dan is er geen waarneming.

[317070]

Ik heb er een tekst over gevonden van Philip Gibbs: "Can we see a single photon?".

Ik heb het even nagekeken: http://math.ucr.edu/...e_a_photon.html

Blijkbaar kun je een wazige waarneming doen, maar dan moeten er ongeveer 90 fotonen je oog binnenkomen, waarvan ongeveer 9 ervan effectief moeten opgenomen worden door een staafje (=het meest gevoelige deeltje van je oog) op je netvlies om een lichtflitsje te kunnen zien.

Wat wel klopt, is dat een staafje kan reageren op een individueel foton, maar die informatie wordt ergens in het proces er nog uitgefilterd door je oogzenuw of je hersenen.

Ik vind dit wel erg straf en ongelofelijk weinig Leuk feitje om te weten! Het plaatst een beetje in context hoe goed andere dieren dan wel kunnen zien in het donker. Erg veel beter dan de mens kunnen ze niet worden, hoogstens in 90x minder licht.

[Benm]

Wat sowieso klopt is dat ieder staafje en ieder kegeltje reageert op een individueel foton. Ze kunnen niet meer dan 1 foton gebruiken voor activatie.

De vraag is dus vooral wat de kans is dat 1 foton een staafje of kegeltje raakt en activeert, en daarnaast hoe vaak dat moet gebeuren willen onze ogen cq hersenen dit interpreteren als een lichtflits.

Onze ogen doen dat bijzonder goed, gegeven hun omvang en de daarmee beperkte oppervlakte waarmee licht opgevangen kan worden. Om het beter te doen hebben we bijvoorbeeld verrekijkers nodig. Die werken volledig passief, maar doordat de lens aan de ingang bijv 10 zo groot is als onze ooglens kun je er 100x meer mee zien.

Voor het overige valt er niet zoveel te verbeteren. Uiteraard hebben we nachtkijkers, maar die werken vaak vooral door nabij-infrarood licht te 'vertalen' naar kortere, meer zichtbare, golflengtes. Biologisch is het nogal lastig receptoren te bouwen voor die infrarode golflengtes, en dat is denk ik ook de reden dan we ze niet hebben.

Sommige dieren (pakweg katten) hebben een reflectieve laag achter het netvlies waardoor inkomend licht een 2e kans krijgt om een receptor te raken. Nadeel ervan is denk ik dat dat ook tot gevolg heeft dat zo'n dier zelf veel zichtbaarder is in het donker.

[MarcoPolo]

Nooit te oud om te leren, zeggen ik altijd maar. BEDANKT allemaal voor jullie reacties. Inmiddels houd ik me bezig met blackbody-radiation. De echte reden waarom Herr Planck rond 1900 vond dat energie in pakketjes moest verschijnen ontgaat me nog even. Ik nodig jullie van harte uit om te reageren.

[cock]

Nog een kleine opmerking Marco Polo, voor je aan de Blackbody-radiation begint.

De laatste teksten spreken wel over de waarneming van fotonen, dus lichtdeeltjes, en dus geen kleuren. Jij schreef in je eerste tekst over "kleuren met een golflengte van 500 nm". Het zijn dus geen kleuren, die maken onze hersenen zelf; (zie additieve kleuren in optica), maar lichtdeeltjes, De betreffende individuele fotonen hebben; denk ik, geen kleur, maar zijn een contrast tussen licht en donker.

[mathfreak]

Inmiddels houd ik me bezig met blackbody-radiation. De echte reden waarom Herr Planck rond 1900 vond dat energie in pakketjes moest verschijnen ontgaat me nog even. Ik nodig jullie van harte uit om te reageren.

Planck zocht een mogelijkheid om het verloop van de stralingskromme van een zwarte straler te kunnen verklaren. Volgens de toen geldende opvattingen over straling leverde dat voor golflengten in het ultraviolet absurde resultaten op. Planck ontdekte dat hij de stralingskromme correct kon beschrijven als hij uitging van het idee dat straling niet continu, maar in de vorm van afzonderlijke energiepakketjes (kwanta) werd uitgezonden. Op die manier wist hij langs wiskundige weg de naar hem genoemde stralingswet voor een zwarte straler af te leiden, die het verloop van de bijbehorende stralingskromme correct weergaf.

[MarcoPolo]

Die wiskundige weg kan ik wel volgen: hij had experimentele resultaten en daar heeft-ie een vergelijking (incl. constante) bij gezocht. En die vergelijking begrijp ik ook nog wel. Maar wat ik niet snap is waarom "energie in pakketjes" nou het grote verschil uitmaakt ten opzichte van "continue energie". Ik begrijp het natuurkundige verhaal erachter gewoon (nog!!!) niet.

[cock]

Dat betekent, dat licht zich in discrete hoeveelheden (dus kleine pakketjes) voortplant, deeltje per deeltje, en niet in een constante lijn. Bovendien hebben al die pakketjes (fotonen) dezelfde hoeveelheid energie. De frequentie van de opvolging van die deeltjes, bepaald de intensiteit van de straling.

Ik besluit daaruit dat de tijdruimte, maar de opname van beperkte hoeveelheden energie per keer toelaat, als gevolg van haar "korrelige" structuur. Als de hoeveelheid uitgestraalde energie van de bron groot is, volgen de elektromagnetische pulsen mekaar.sneller op.