三、視覺
　　(一)視覺刺激與視覺器官
　　以眼睛為感受器，辨別外界物體明暗、顏色等特性的感覺叫作視覺。產(chǎn)生視覺的適宜刺激是可見光，是波長為380～780納米的電磁振蕩，即可見光譜，如圖4—3所示。
　　
　　視覺器官如圖4—4所示。眼球是一個(gè)透明的球體，人們之所以能夠看見物體，是因?yàn)楣饩€進(jìn)入到了人們的眼睛內(nèi)。光線先進(jìn)入到角膜，然后通過眼前房，之后再通過瞳孔進(jìn)入晶狀體，最后通過玻璃體投射到視網(wǎng)膜。眼睛利用晶狀體來調(diào)節(jié)物體的遠(yuǎn)近，晶狀體通過改變形狀
　　聚焦物體，變薄聚焦遠(yuǎn)處物體和變厚聚焦近處物體。同時(shí)，眼睛利用虹膜內(nèi)肌肉的舒張和收縮改變瞳孔的大小，來調(diào)節(jié)進(jìn)入眼睛的光線量。
　　
　　眼睛接受光線之后通過視網(wǎng)膜將光波轉(zhuǎn)換為可為大腦接受的神經(jīng)沖動(dòng)。視網(wǎng)膜是由很多層面以及多種神經(jīng)細(xì)胞組成的，如圖4—5所示。光能通過視網(wǎng)膜上對光敏感的椎體細(xì)胞和桿體細(xì)胞完成神經(jīng)沖動(dòng)的轉(zhuǎn)化，這里椎體細(xì)胞和桿體細(xì)胞就是光感受器。光能作用于處于視網(wǎng)膜邊緣的椎體和桿體細(xì)胞發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)。這些神經(jīng)沖動(dòng)激活臨近的雙極細(xì)胞，雙極細(xì)胞再激活臨近的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。來自神經(jīng)節(jié)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的軸突會(huì)聚于一點(diǎn)，形成信息傳遞到大腦的視神經(jīng)。而視網(wǎng)膜的中心是對顏色和空間細(xì)節(jié)檢測都十分準(zhǔn)確、視覺最敏銳的區(qū)域——中央凹。這個(gè)區(qū)域只有椎體細(xì)胞沒有桿體細(xì)胞。椎體細(xì)胞將神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)到神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，進(jìn)而將神經(jīng)沖動(dòng)傳到中央凹部位的皮層區(qū)域，這就很好地保存了椎體細(xì)胞的精確信息，以檢測細(xì)節(jié)問題。
　　在每一只眼睛中，大約有650萬個(gè)椎體細(xì)胞對光亮的顏色和光線起作用，而有近1億個(gè)桿體細(xì)胞在黑暗中幫助人們活動(dòng)。椎體細(xì)胞形成顏色視覺對細(xì)節(jié)敏感，而桿體細(xì)胞形成黑白視覺對弱光敏感。如果光線變暗的話，椎體細(xì)胞開始失去效用，而桿體細(xì)胞仍能保持較高的敏感性。這也就解釋了人能夠在暗光中看見物體但看不到顏色的原因。
　　
　?、俟饩€進(jìn)入眼睛后引發(fā)視網(wǎng)膜后壁的桿體和椎體細(xì)胞的光化學(xué)反應(yīng)；②化學(xué)反應(yīng)再來激活雙極細(xì)胞；③之后雙極細(xì)胞激活神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，神經(jīng)節(jié)的軸突會(huì)聚成視神經(jīng)。視神經(jīng)把信息傳遞到大腦枕葉的視皮層。
　　雖然椎體和桿體細(xì)胞如此之多，但在每只眼睛中仍有一個(gè)區(qū)域不存在這些細(xì)胞。這個(gè)區(qū)域稱為盲點(diǎn)，是視網(wǎng)膜上視神經(jīng)離開視網(wǎng)膜的區(qū)域。但在日常生活中人一般不會(huì)感覺到盲點(diǎn)的存在，主要有兩個(gè)原因：一是雖然兩個(gè)眼睛上都存在盲點(diǎn)，但一只眼睛的感受器可以加工另一只眼睛中的盲點(diǎn)區(qū)域；二是大腦可以從盲點(diǎn)周圍區(qū)域獲得相應(yīng)的感覺信息。
　　(二)視覺現(xiàn)象
　　光有三個(gè)物理特征：波長、振幅及純度。波長決定了光的色調(diào)，不同波長的光有不同的顏色。振幅表示光的強(qiáng)度，它所引起的視覺的心理量是明度。純度表示光波成分的復(fù)雜程度，它引起視覺的心理量是飽和度。由于光的這些物理特性，從而產(chǎn)生了一系列的視覺現(xiàn)象。
　　1．視覺的絕對感覺閾限與差別感覺閾限。
　　(1)明度的絕對感覺閾限與差別感覺閾限。在正常情況下，人眼對光的強(qiáng)度具有極高的感受性，感覺閾限很低。據(jù)測定，人眼對7～8個(gè)光量子起反應(yīng)，甚至在某些情況下對2個(gè)光量子就能發(fā)生反應(yīng)。在大氣完全透明、能見度很好的條件下，人眼能感覺到1公里遠(yuǎn)處1／4燭光的光源。視覺對光的強(qiáng)度的差別閾限在中等強(qiáng)度時(shí)近似于1／60。但在光刺激極弱時(shí)，比值可達(dá)1／1；光刺激極強(qiáng)時(shí)，比值可縮小到1／167。
　　明度的絕對感覺閾限與差別感覺閾限的大小與光刺激作用在視網(wǎng)膜的部位有關(guān)。桿體細(xì)胞多分布在距中央凹16 °～20°處。根據(jù)桿體細(xì)胞的特性，因而明度的絕對感覺閾限值較低；反之，錐體細(xì)胞聚集在中央窩部位，對光強(qiáng)的差別感受性較高。眼睛對暗適應(yīng)越久，對光的反應(yīng)越敏感。波長500毫微米左右的光比其他波長的光更容易被覺察到。光刺激離中央凹8°～12°時(shí)，視覺有最高的感受性；刺激盲點(diǎn)時(shí)，對光完全沒有感受性。
　　(2)波長的絕對感覺閾限與差別感覺閾限。在整個(gè)光波中，人眼只能看見全部波長中的很小一部分。在可見光波范圍內(nèi)，人對不同波長的感受性有差別。在明視覺條件下，椎體細(xì)胞對550毫微米的光(黃綠色)感受性最高。但在暗視覺條件下，桿體細(xì)胞對511毫微米波長的光(藍(lán)綠色)感受性最高。當(dāng)人們從錐體視覺(明視覺)向桿體視覺(暗視覺)轉(zhuǎn)變時(shí)，人眼對光譜的最大感受性將向短波方向移動(dòng)，因而出現(xiàn)了明度的變化。在日常生活中，我們常會(huì)遇到這種現(xiàn)象：如在陽光照射下，紅花與藍(lán)花可能顯得同樣亮，而當(dāng)夜幕降臨時(shí)，藍(lán)花似乎比紅花更亮些。這是由于人們的視覺機(jī)制由明視覺轉(zhuǎn)向了暗視覺，當(dāng)暗視覺占優(yōu)勢時(shí)，對藍(lán)綠色感受性提高。這個(gè)現(xiàn)象由捷克物理學(xué)家浦肯野于1824年發(fā)現(xiàn)，因此又稱為“浦肯野現(xiàn)象”。
　　2．視敏度。視覺辨別物體細(xì)節(jié)的能力叫視敏度。在醫(yī)學(xué)上把視敏度稱為視力。視敏度與視網(wǎng)膜物像的大小有關(guān)，而視網(wǎng)膜物像的大小則決定于視角的大小。視角就是物體的大小對眼球光心所形成的夾角。同一距離，物體的大小同視角成正比；同一物體，物體距離眼睛的遠(yuǎn)近同視角成反比。視角大，在視網(wǎng)膜的物像就大。一個(gè)人辨別物體細(xì)節(jié)的尺寸越小，也就是分辨兩點(diǎn)的視角越小，表示一個(gè)人的視敏度越高，視力越好。常用測定視敏度的視標(biāo)有“C”字形和“E”字形。視角等于1分時(shí)，正常的眼睛是可以分別感受到兩個(gè)點(diǎn)的。因?yàn)?分視角的視像大小是4．4微米，相當(dāng)于一個(gè)椎體細(xì)胞的直徑。從理論上說，物體的兩點(diǎn)分別刺激到兩個(gè)視錐細(xì)胞上，因而能把它們區(qū)分開來。如果視角小于1分，物體兩點(diǎn)刺激在同一視錐細(xì)胞上，這樣就覺察不出是兩個(gè)點(diǎn)了。正常人的視力為1．0，但有的人可達(dá)1．5，甚至更高。這不僅取決于中央凹椎體細(xì)胞的直徑，也取決于大腦皮質(zhì)視區(qū)的分析能力，即對于兩個(gè)相鄰椎體細(xì)胞產(chǎn)生不同程度興奮的分析能力。
　　影響視敏度的因素較多。首先起決定因素的是光線落在視網(wǎng)膜的哪個(gè)部位。如果光線恰好落在中央凹，這一部位視錐細(xì)胞密集且直徑最小，因此視敏度最大。如果光線落在視網(wǎng)膜周圍部分，則視敏度大減。此外，明度不同、物體與背景之間的對比不同、眼的適應(yīng)狀態(tài)不同等，也都對視敏度有一定的影響。
　　(三)顏色視覺
　　1．顏色的基本特征。顏色具有三個(gè)基本的特性：色調(diào)、明度和飽和度。我們已經(jīng)知道，色調(diào)主要取決于光波的波長。在只有一種波長的單色光時(shí)，色調(diào)的感覺直接對應(yīng)于該色光的物理維度。例如，當(dāng)510納米的波長占優(yōu)勢時(shí)，光源看起來是綠色的；而當(dāng)600納米的波長占優(yōu)勢時(shí)，光源看起來就是黃色的。明度是指顏色的明暗程度，主要取決于照明的強(qiáng)度和物體表面的反射系數(shù)。飽和度是指顏色的純度和鮮明程度。純色具有最大的飽和度，如鮮紅、鮮黃等；柔和的、渾濁的和清淡的顏色飽和度居中，像加上白色、灰色或其他色調(diào)的顏色，如嫩綠、紅紫等；而灰色的飽和度為0，是完全不飽和的顏色。當(dāng)光的三種基本特性相互融合共同分析顏色時(shí)，人可以區(qū)分出近700萬種不同的顏色。
　　2．顏色混合。不同顏色之間的混合并不是簡單的相互疊加，這種混合分為兩種情況：色光混合與顏料混合。色光混合是當(dāng)各種不同的波長同時(shí)作用于眼睛時(shí)在視覺系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的混合。它遵循一種加法過程，稱為加法顏色混合。在日常生活中，人們所看到的大多數(shù)色光都是由不同波長的光線混合而得到的。人眼對色光混合而產(chǎn)生的視覺現(xiàn)象遵循以下三個(gè)定律：
　　(1)互補(bǔ)律。每一種色光都有另一種同它相混合而產(chǎn)生白色或灰色，這兩種色光稱為互補(bǔ)色。例如，藍(lán)色和黃色、綠色和紫色、紅色和青色混合都能產(chǎn)生白色，因此它們都為互補(bǔ)色，如圖4—6所示。當(dāng)經(jīng)過色環(huán)中心相互對應(yīng)的兩種色光相混合，就會(huì)產(chǎn)生白光，如將橙黃色光與藍(lán)光相混合就會(huì)產(chǎn)生白光，而這兩種色光就為互補(bǔ)色。
　　(2)間色律?；旌蟽煞N非互補(bǔ)色就會(huì)產(chǎn)生一種新的混合色或介于兩者之間的中間色。如圖4—6所示，將紅與綠混合，根據(jù)混合的比例不同，可以得到介于它們之間的橙、黃、黃橙等各種顏色。取光譜上的紅、綠、藍(lán)三原色，按一定比例的波長混合可以產(chǎn)生各種顏色。
　　(3)代替律。不同顏色混合后可以產(chǎn)生感覺上相似的顏色，可以互相代替，而不受原來被混合顏色所具有的光譜成分的影響。假如：顏色A=顏色B，顏色C=顏色D，則A+C=B+D；又如，A+B=C，假設(shè)X+Y=B，則A+(X+Y)=C。這就是代替律，現(xiàn)代色度學(xué)就是以它為基礎(chǔ)而建立的。
　　顏料混合是將兩種顏料在調(diào)色板上混合之后作用于視覺系統(tǒng)引起的。它遵循一種減法過程，稱為減法顏色混合。如果人將黃色顏料與藍(lán)色顏料相混合會(huì)產(chǎn)生綠色顏料。這是因?yàn)?，黃色顏料吸收了紅、橙和藍(lán)色光線，而藍(lán)色顏料吸收了紅、橙、黃色光線，反射出大部分的藍(lán)色和少量的綠色光線。當(dāng)黃色和藍(lán)色混合時(shí)除了兩者共同吸收的光線外，黃色顏料還吸收了藍(lán)色顏料反射出的藍(lán)色光線。因此，只有綠色光線沒有被吸收而反射出來被視覺系統(tǒng)接受。
　　
　　3．色覺缺陷。在實(shí)際生活中會(huì)發(fā)現(xiàn)，有些人并不能很好地識(shí)別顏色，即有一種色覺上的缺陷，這種缺陷又分為色弱和色盲。色弱者在正常的光照下對識(shí)別顏色不會(huì)有問題，但由于他們對光的感受性均低于正常人，因此在刺激光較弱的情況下幾乎分辨不出任何顏色。
　　色盲則多是因?yàn)樗麄儧]有椎體細(xì)胞——即全色盲，或椎體細(xì)胞有缺陷而產(chǎn)生部分色盲。全色盲并不多見，只占人口中的0．001％。他們生活在黑白世界中，不能感知其他顏色。而半色盲主要是紅綠色盲與黃藍(lán)色盲，他們分辨不出相應(yīng)的紅綠顏色或黃藍(lán)顏色。
　　(四)色覺理論
　　解釋色覺現(xiàn)象的理論很多，其中楊一赫爾姆霍茨的三色說和黑林的四色說影響最大。
　　1．楊一赫三色說。楊于1801年首先提出三原色假設(shè)，1860年由赫爾姆霍茨在其基礎(chǔ)上發(fā)展的三色說被后人合稱為楊一赫三色說。
　　三色說假設(shè)在視網(wǎng)膜上存在著三種不同的顏色感受器，它們分別含有對紅、綠、藍(lán)敏感的視色素。每種感受器只對光譜上的特定波長最敏感，其峰值如圖4—7所示，紅色感受器對長波最敏感，綠色感受器對中波最敏感，藍(lán)色感受器對短波最敏感。當(dāng)某種光刺激作用于感受器時(shí)，它所引起的興奮程度不同，從而產(chǎn)生相應(yīng)的顏色感覺。各種顏色感覺就是各感受器相應(yīng)的有比例活動(dòng)的結(jié)果，如紅色感受器的興奮活動(dòng)占優(yōu)勢則產(chǎn)生紅色感覺等。當(dāng)三個(gè)感受器興奮程度相同時(shí)，則產(chǎn)生白色光的感覺。
　　
　　2．黑林四色說。四色說又稱拮抗說，是黑林在1874年提出的。他假設(shè)視網(wǎng)膜上存在著三對感光視素，即黑一白視素、紅一綠視素、黃一藍(lán)視素。它們在光刺激下表現(xiàn)為對抗的過程，黑林稱之為同化作用和異化作用。這三對視素的同化和異化過程就產(chǎn)生各種顏色。光刺激時(shí)，黑一白視素異化，產(chǎn)生白色感覺；無光刺激時(shí)，黑一白視素同化，產(chǎn)生黑色感覺。同樣，紅光刺激時(shí)，紅一綠視素異化，產(chǎn)生紅色感覺；綠光刺激時(shí)，紅一綠視素同化，產(chǎn)生綠色感覺。黃光刺激下異化黃一藍(lán)視素，產(chǎn)生黃色感覺；藍(lán)光刺激同化黃一藍(lán)視素，產(chǎn)生藍(lán)色感覺。由于各種顏色都含有一定的白色成分，因此每一種顏色除了影響其本身的視素活動(dòng)外，還影響白一黑視素的活動(dòng)。圖4—8表示三對視素的同化和異化作用：XX’線以上表示異化作用，以下表示同化作用。a、b、c三條曲線分別表示白一黑視素、黃一藍(lán)視素和紅一綠視素的異化作用和同化作用。曲線a的形狀表明光譜飽和色的明度成分，從曲線a可見黃綠色是光譜中最明亮的顏色。各種色覺就取決于這三種視素活動(dòng)相對幅度的大小。黑林的理論認(rèn)為，視錐細(xì)胞能感受紅、綠、黃、藍(lán)四種顏色，因而也稱為四色說。
　　
　　近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用顯微分光光度法及單細(xì)胞電生理學(xué)等方法，可以證明人的視網(wǎng)膜上確實(shí)存在著三種感色的錐體細(xì)胞，每種錐體細(xì)胞的色素在光照射下吸收某些波長而反射另一些波長的光，這對三色說是有力的支持。另外，三色說很好地解釋了顏色混合現(xiàn)象與負(fù)后象現(xiàn)象。但是，三色說無法解釋色盲現(xiàn)象。因?yàn)楦鶕?jù)三色說理論，只有紅、綠錐體細(xì)胞同時(shí)興奮才能產(chǎn)生黃色感覺，所以紅一綠色盲者不應(yīng)具備黃色感覺。但實(shí)際上，紅綠色盲者卻具有黃色感覺。黑林的拮抗過程說也能解釋許多色覺現(xiàn)象，但卻無法解釋三原色混合可以獲得光譜上眾多相似顏色視覺的現(xiàn)象。這兩種學(xué)說曾長期對立，爭論不休，似乎很難統(tǒng)一。
　　現(xiàn)代神經(jīng)生理學(xué)研究表明，在視網(wǎng)膜中確實(shí)存在三種視錐細(xì)胞，分別對440毫微米、530毫微米和570毫微米光譜很敏感。同時(shí)，在視覺通路中還發(fā)現(xiàn)對白一黑、綠一紅、藍(lán)一黃三類反應(yīng)起拮抗作用的神經(jīng)細(xì)胞。赫維奇和詹姆森把現(xiàn)代神經(jīng)生理學(xué)的研究成果概括如圖4—9所示。該理論認(rèn)為，色覺的信息加工可分為兩個(gè)階段：第一階段，視網(wǎng)膜有a、β、γ三種視錐細(xì)胞分別對440毫微米、530毫微米、570毫微米最為敏感。它們有選擇地吸收光譜不同波長的輻射，同時(shí)又可單獨(dú)產(chǎn)生白一黑反應(yīng)。第二階段，在神經(jīng)興奮由視錐細(xì)胞向視覺中樞傳導(dǎo)過程中，這三種反應(yīng)又重新組合，最后形成三對拮抗的神經(jīng)反應(yīng),即藍(lán)一黃、綠一紅和白一黑反應(yīng)。總之，色覺信息是按層次加工的：在視網(wǎng)膜水平上是按楊一赫爾姆霍茨三原色而發(fā)生的；而在視覺系統(tǒng)更高級(jí)的水平上存在著功能對立的細(xì)胞，沖動(dòng)在此處的編碼傳遞過程是按黑林的拮抗過程說而進(jìn)行的。
　　

　　遼寧教師資格證VIP班：怎樣讓備考才萬無一失？233網(wǎng)校教師資格，講師帶你告別盲目備考，輕松掌握考點(diǎn)！零基礎(chǔ)VIP班，不過免費(fèi)重學(xué)！點(diǎn)擊免費(fèi)試聽>>