Почему я могу сделать свет красным или синим, поднеся к нему палец?

Это вызвано хроматической аберрацией глаза: короткие волны (синий свет) преломляются сильнее (роговицей и хрусталиком), чем длинные волны (красный свет). Этого не видно в нормальных условиях, но можно наблюдать с помощью вашего метода. Хороший обзор глаза можно найти в этом исх. , см. стр. 49 о хроматических аберрациях.

Из-за этого многоцветная сцена никогда не может быть идеально сфокусирована на сетчатке: точечный источник в фокусе для зеленого (550 нм) будет близоруким (точка фокуса перед сетчаткой) для синего (480 нм) и гиперметропическим ( фокус позади сетчатки) для красного (656 нм). Изображение на сетчатке представляет собой зеленую точку и красно-синюю размытую область вокруг этой точки (реальность более сложна, см. стр. 34 для точечной диаграммы). На рисунке выше зеленый находится в фокусе, а красный и синий — нет (все лучи, нарисованные на рисунке, исходят из одной и той же точки на расстоянии). Красный компонент попадет на сетчатку слева от фокальной точки при прохождении через левую половину хрусталика и справа при прохождении через правую половину. Расстояние от фокуса пропорционально расстоянию от центра линзы,

Когда вы выстраиваете палец справа от края, как на второй диаграмме, вы покрываете большую часть роговицы, и свет, исходящий от наблюдаемого края, может проходить только через левую внешнюю область радужной оболочки. На сетчатке небо и облака справа, черная область слева:

Предполагая, что край находится в фокусе на зеленой длине волны (какой компонент глаз использует для фокусировки, зависит от расстояния), соответствующий красный компонент будет размытой линией слева от него и размытой синей линией справа. Вместо резкого перехода от черного к белому получается размытый переход от черного к красному, к желтому (красный + зеленый), к белому (красный + зеленый + синий).

Основываясь на этом рассуждении, вы также можете сделать вывод, что (незаметный) пурпурный край присутствует, когда ваше поле зрения не закрыто (например, когда вы убираете палец): красный компонент все еще будет там, и свет, проходящий через правую сторону линзы добавляет смещенный влево синий компонент. Но в этой ситуации белый край намного ярче, скрывая эффект.

Например, имея палец на расстоянии 2 см от глаза, край на расстоянии 2 м, размер зрачка 3 мм и видимую область черного цвета 1 см, можно рассчитать (используя формулы для кругового отрезка с R = 1,5 мм и h = 0,1 мм), что свет, идущий от края, достигает только 1,02% общей поверхности зрачка. Без пальца, блокирующего свет, край будет в 100 раз ярче, делая невозможной видимость пурпурной линии рядом с ним, точно так же (непрозрачный) узкий объект перед яркой лампой воспринимается как темный или черный. , независимо от его истинного цвета (из-за ограниченной пороговой чувствительности dL/L, см. стр. 11, и латерального торможения в сетчатке).

Величина аберрации составляет около -1,5 дптр для синего и +0,5 для красного. Теоретически его коррекция улучшит остроту зрения в белом свете, и это было подтверждено лабораторными тестами, но это трудно реализовать в очках или контактных линзах (используемые в лаборатории корректирующие линзы требовали точного выравнивания и ограничивали поле зрения). ). Человеческий глаз частично компенсирует этот эффект: ямка, область, отвечающая за резкое центральное зрение, менее чувствительна к синему свету (см. стр. 10 ссылки).

_{(Первое изображение является адаптацией «Диаграммы линзы хроматической аберрации.svg», DrBob, англоязычная Википедия)}