Согласно статье в Википедии о ночном видении ,
У многих животных ночное зрение лучше, чем у людей, что является результатом одного или нескольких различий в морфологии и анатомии их глаз. К ним относятся наличие большего глазного яблока, большего хрусталика, большей оптической апертуры (зрачки могут расширяться до физического предела век), больше палочек, чем колбочек (или исключительно палочек) в сетчатке, и тапетум люцидум.
Но недавнее исследование показало, что человеческий глаз способен обнаруживать отдельные фотоны видимого света. Мне кажется, что это должна быть максимально возможная физически чувствительность к свету, так как КЭД требует, чтобы возбуждения Э&М поля были квантованы в целые числа фотонов.
Как животные могут иметь лучшее ночное зрение, чем люди, если люди могут обнаруживать отдельные кванты света? Дело в том, что, хотя человеческий глаз иногда может обнаруживать отдельные фотоны, глаза других животных могут делать это чаще?
Это исследование показывает, что люди могут обнаруживать одиночные фотоны, но не то чтобы мы особенно хороши в этом.
Усредняя ответы испытуемых и оценки из 30 767 испытаний, после отбора прошло 2420 однофотонных событий, и мы обнаружили, что усредненная вероятность правильного ответа составляет 0,516 ± 0,010 (P = 0,0545; рис. 2a), предполагая, что испытуемые может обнаружить одиночный фотон с вероятностью выше случайной. (выделено мной)
Это исследование показало, что мы можем добиться большего успеха, чем случайный случай, но не то, что мы можем добиться существенно большего успеха, чем случайный случай.
Основываясь на эффективности сигнальной руки и зрительной системы, мы оцениваем, что примерно в 6% всех поствыбранных событий был сгенерирован фактический световой сигнал (раздел «Методы»).
Цитата, которую вы сделали из Википедии, включает одну из основных причин превосходного ночного зрения у животных: Tapetum lucidum . Tapetum lucidum — это отражающий слой сразу за сетчаткой; когда свет попадает в глаз и попадает на сетчатку, он не полностью поглощается сетчаткой, а вместо этого проходит и попадает на тапетум люцидум. Затем свет отражается обратно, снова попадая на сетчатку, благодаря чему глаз удваивает количество доступного света. Свет, отражаемый Tapetum lucidum, также является причиной того, что у многих животных светятся глаза, когда вы освещаете их в условиях низкой освещенности.
У людей и других приматов отсутствует tapetum lucidum, и, поскольку у нас, людей, также меньше палочек , чем у многих других животных, в результате у нас ухудшается ночное зрение, хотя наши глаза способны обнаруживать отдельные фотоны.
И это также в значительной степени вопрос чувствительности к длине волны. Быть очень хорошим в обнаружении излучения 532 нм не очень полезно ночью. Видение ИК есть.
Чем больше апертура (диаметр зрачка), тем больше фотонов попадет в единицу времени. Мы можем оценить количество фотонов в единицу времени, необходимое для обнаружения слабого объекта. Как указано в этой статье , в идеальных условиях люди с отличным зрением могут видеть звезды огромной величины. . Это соответствует световому потоку . Ширина зрачка людей с отличным ночным зрением будет около 8 миллиметров, поэтому количество света, попадающего в глаз, будет равно . Световая отдача типичной звезды будет около люмен/Ватт, поэтому поток энергии, поступающий в глаз, будет примерно .
Максимально возможная световая отдача, которую может иметь источник света, равна люмен/Ватт, это для монохроматических источников света, излучающих на длина волны нанометров. Таким образом, мы можем заменить свет звезды светом с длиной волны, излучаемой на нанометров длины волны мощностью попасть в глаз, и его все равно можно было бы обнаружить; это соответствует фотонов в секунду.
Угловое разрешение глаза, ограниченное дифракцией, оказывается почти таким же, как максимально возможное разрешение, определяемое плотностью светочувствительных фоторецепторных клеток в глазу, поэтому эти фотоны будут поражать небольшое количество клеток. Это означает, что вам нужно порядка сотни фотонов в секунду на фоторецепторную клетку, чтобы иметь возможность обнаружить что-то, и это число будет аналогичным для других животных. Но у других животных может быть гораздо больший диаметр зрачка и другое количество фоторецепторных клеток.
Хорошее зрение требует большего, чем обнаружение фотонов. Также нужно знать, откуда они берутся.
Обнаружение одиночных фотонов дает очень смутное впечатление, что где-то есть какой-то свет. С несколькими сотнями фотонов вы получите очень приблизительное направление, но все же недостаточно, чтобы на самом деле отличить мышь от камня.
Глаза человека имеют два типа фоторецепторов : колбочки и палочки. (Есть и третий тип, но он не имеет отношения к данному обсуждению)
Колбочки дают нам очень детальное дневное цветовое зрение. Они не работают при слабом освещении.
Жезлы дают нам ночное зрение с низким разрешением и оттенками серого. Они могут обнаруживать одиночные фотоны, но часть «низкого разрешения» делает нас проигравшими в соревновании ночного видения.
Что еще хуже, в центральной части глаза есть только колбочки, а не палочки. Это означает, что если вы смотрите прямо на что-то ночью, вы увидите очень мало.
@Penangol предполагает, что обнаружение инфракрасного излучения дает преимущество ночного видения. Хотя это правда, статья в Википедии, которую вы цитируете, похоже, указывает на то, что это редкая адаптация у животных.
ММ8
ШредингерсКот
Надеюсь, полезно
Надеюсь, полезно
джеймскф
как зовут
джеймскф
Арк676
пользователь2338816