Od fotonu do sygnału
W pręcikach i czopkach są miliony cząsteczek barwnika wzrokowego: białka opsyny połączonego z retinalem (pochodną witaminy A). Foton prostuje zagiętą cząsteczkę retinalu (z formy 11-cis do all-trans). To uruchamia kaskadę białek, która zamyka kanały jonowe w błonie. Co ciekawe, fotoreceptor w ciemności jest pobudzony i stale wydziela neuroprzekaźnik, a światło go wycisza. Komórki dwubiegunowe przekazują ten sygnał dalej, a komórki zwojowe zamieniają go na impulsy nerwowe, które przez nerw wzrokowy biegną do mózgu.
Różne opsyny pochłaniają najlepiej różne długości fali. Ile energii niesie jeden foton, mówi wzór Plancka:
h = 6,626·10⁻³⁴ J·s (stała Plancka), c ≈ 3,00·10⁸ m/s, 1 eV = 1,602·10⁻¹⁹ J.
| Barwnik | λ szczytu | Energia fotonu |
|---|
Ostrość wzroku: jedna minuta kątowa
Zdrowe oko rozróżnia szczegóły widziane pod kątem ok. 1′ (minuty kątowej, czyli 1/60 stopnia). To odpowiada ostrości „1,0” na tablicy okulisty. Jak duży jest taki szczegół z odległości d?
Z 6 m to ok. 1,7 mm, z 40 cm (czytanie) ok. 0,12 mm. Na siatkówce 1′ to ok. 5 µm, a czopki w dołku są rozstawione co ok. 2,5 µm — szczegół musi pokryć mniej więcej dwa czopki.
Źrenica i jasność
Przybliżony wzór Moona i Spencera opisuje średnicę źrenicy D (w mm) przy jasności otoczenia L (w cd/m²). Do siatkówki dociera ilość światła proporcjonalna do jasności razy pole źrenicy; tę wielkość mierzy się w trolandach (Td).
Wzór daje średnice od ok. 1,9 do 7,9 mm. Rzeczywista źrenica zależy też od wieku (z wiekiem maleje), wielkości jasnego pola, emocji, a nawet od tego, czy patrzymy z bliska.
Barwy to praca mózgu
Trzy rodzaje czopków to tylko początek. Już w siatkówce sygnały są odejmowane od siebie: „czerwony kontra zielony” i „niebieski kontra żółty” (procesy przeciwstawne). Dlatego nie ma „czerwono-zielonej” barwy, a powidok czerwieni jest zielonkawy. Brak jednego rodzaju czopków spłaszcza tę przestrzeń barw do dwóch wymiarów — to właśnie dichromacja.