
В последнем посте мы остановились на мысли, что промышленный прожектор в комнате возможно и решит проблему яркости освещения, но не покроет другой крайне важный момент: правильное распределение интенсивности спектра. Не пугайтесь, все гораздо проще, чем звучит.
Совсем немного вспомним физику. Обещаю, что будет несложно и интересно, а самое главное - крайне полезно! То, что мы называем “видимым светом”, на самом деле является электромагнитным излучением. Также как и радиоволны, рентген или ультрафиолет. Все, что их различает между собой - длина волны. И вот определенные длины эволюционировал воспринимать и человеческий глаз, благодаря чему вы сейчас можете видеть этот текст [1].
Если конкретнее, то наш глаз воспринимает спектр от 380 до 750 нанометров (если усреднённо). 380 будет едва различимым фиолетовым, и ниже уже будет ультрафиолет. А 750 - красный, плавно переходящий в инфракрасный с увеличением длины волны. Пик нашей чувствительности находится где-то на 550 нанометров (зеленый). Из интересного, если такие цвета, как синий (450 нм) или оранжевый (600нм) еще являются волнами видимого спектра, то вот розовый или пурпурный - нет. Последние цвета генерирует наш мозг, из комбинаций нескольких разных волн. Или что черный на самом деле не цвет, а отсутсвие цветов. Вообще, вся эта тема супер занимательная, но вернемся к здоровью [2].
Дальше, наверняка каждый из вас слышал о “палочках” и “колбочках” - двух типах фоторецепторов, находящихся в сетчатке глаза. Первые помогают видеть при плохом освещении или в темноте, а вторые - преимущественно отвечают за цветовосприятие [3]. Сегодня нас интересует группа светочувствительных белков - опсинов, представители которых и находятся в палочках и колбочках. Опсинов существует несколько типов, и они как раз и помогают нам трансформировать электромагнитное излучение в сигналы, воспринимаемые мозгом. Что затем превратится в видимую картинку [4].
Но больше всего внимания заслуживает один из недавно обнаруженных типов опсинов - меланопсин. И если название вам что-то и напоминало, то не зря. Меланопсин задействован не столько в формировании цвета, как в регуляции циркадных ритмов. И находится в третьем типе фоторецепторов, глубже колбочек и палочек. Он наконец-то помог нам понять, каким же образом слепые люди могут регулировать циркадные ритмы [5].
Но что самое важное - пик чувствительности меланопсина будет около 480нм, что соответствует синему свету. Это во многом и обьясняет, почему больше всего выработку мелатонина блокирует синий цвет. Но если быть более точным, то это лишь пик чувствительности, а все распределение сильно шире. Т.е. мелатонин также будет блокироваться и другими короткими волнам, что есть холодным светом в целом [6]. Ведь холодное освещение содержит больше коротких волн, чем длинных. Ну а теплое, соотвественно, наоборот.
Это хорошо дополняет картину естественного цикла человека, когда холодный утренний свет блокирует выработку мелатонина и мы бодрствуем. А ближе к вечеру, когда спектр смещается к длинным волнам и освещение вокруг теплеет, мелатонина вырабатывается все больше, и мы начинаем понемногу хотеть спать. Но это если мы говорим об солнечном свете, у которого распределение интенсивности спектра плавное, с небольшим постепенным смещением из коротких волн к теплым (но на протяжении суток присутствуют все) [7]. А что по поводу искусственного?
Источники
- [1] Choudhury, Debesh et al. "Artificial color perception using microwaves". Journal of Optics of Optical Society of India. 2003.
- [2] Prangnell, Lee. "Visible Light-Based Human Visual System Conceptual Model". Discussion Paper, Department of Computer Science, University of Warwick, UK. 2019.
- [3] Do, Michael Tri Hoang, and King-Wai Yau. “Intrinsically photosensitive retinal ganglion cells.” Physiological reviews vol. 90,4 (2010): 1547-81.
- [4] Fu, Yingbin. “Phototransduction in Rods and Cones.” Webvision: The Organization of the Retina and Visual System, edited by Helga Kolb et. al., University of Utah Health Sciences Center, 1 April 2010.
- [5] Provencio, I et al. “A novel human opsin in the inner retina.” The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience vol. 20,2 (2000): 600-5.
- [6] Bailes, Helena J, and Robert J Lucas. “Human melanopsin forms a pigment maximally sensitive to blue light (λmax ≈ 479 nm) supporting activation of G(q/11) and G(i/o) signalling cascades.” Proceedings. Biological sciences vol. 280,1759 20122987. 3 Apr. 2013.
- [7] Lanca, Carla et al. “The Effects of Different Outdoor Environments, Sunglasses and Hats on Light Levels: Implications for Myopia Prevention.” Translational vision science & technology vol. 8,4 7. 18 Jul. 2019.