Почему зрительная система человека создает яркое пятно после того, как смотрит на яркий источник света и отводит взгляд?

Постоянство, которое вы наблюдаете, когда смотрите на яркий свет в течение короткого периода времени, называется слепотой . Это явление связано с реакцией вашей сетчатки на вспышку света. Цитата из статьи в Википедии:

Внезапная слепота вызывается обесцвечиванием (перенасыщением) пигмента сетчатки. Когда пигмент возвращается в норму, возвращается и зрение. При дневном свете зрачок глаза сужается, что уменьшает количество света, проникающего после вспышки. Ночью адаптированный к темноте зрачок широко открыт, поэтому слепота от вспышки имеет больший эффект и длится дольше.

Человеческий глаз — интересное устройство. Одна из самых удивительных вещей, которые он делает, — это регулировка яркости, и он может делать это более чем на 10 порядков.

С точки зрения обработки сигналов это можно объяснить следующим образом:

Есть несколько разных способов, как это сделать, но самый простой способ — это фильтр высоких частот с отсечкой около 0,25–0,3 Гц. Таким образом, если вы посмотрите на яркий источник света в течение определенного периода времени, вы увидите, что сигнал слишком яркий, пока фильтр не сможет вернуться к нулевому среднему сигналу. После этого изображение исчезнет.

Есть, конечно, много тонкостей, но это основной эффект.

Чтобы проиллюстрировать это, я включил 2 графика, первый из которых представляет сигнал, изменяющийся в течение длительного периода времени между двумя крайними значениями, а второй – быстро меняющийся во времени. Эти графики взяты из класса, который я взял и научился моделировать нейрон глаза мухи, который ведет себя очень похоже на человеческий глаз. Сигнал 0,5 соответствует значению сигнала серого типа, это артефакт некоторых других этапов обработки. Это сложная модель, но суть ее — фильтр верхних частот с временным шагом 3 секунды. Время до 40 позволяет нормализовать фильтр перед подачей сигнала, это избавляет от необходимости очень хорошо знать начальные условия системы.

На втором рисунке показано, что происходит с более типичным временем переходного процесса порядка 10 Гц. Обратите внимание, что сигнал проходит почти без задержки.

В вашем глазу есть рецепторы света двух типов: палочки и колбочки . Палочки чувствительны к уровню яркости, но не различают цвета, а колбочки не очень светочувствительны, но позволяют воспринимать цвета. Оба они являются типами фоторецепторов , которые пропускают физический свет.

Физическая реакция палочек и колбочек на свет не является мгновенной, поэтому существует определенная временная реакция каждого фоторецептора на свет. Когда свет, на который вы смотрите, слишком яркий, некоторые из ваших фоторецепторных клеток переходят в своего рода «насыщенное» состояние, и из-за этого переходного поведения им требуется много времени, чтобы вернуться к «видению» темноты. еще раз.