IHMISEN NÄKÖKYKY

Mitä on valo

Näkyväksi valoksi nimitetään ihmisen aistimaa sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on noin 400 – 720 nanomeriä. Valoaistimuksessa on siis herätteenä valospektrin kaikki aallonpituudet.

   Näkyvää valoa lyhyempi aallonpituusalue on ultraviolettia (UV) säteilyä, ja näkyvää pitempi aallonpituusalue on infrapunasäteilyä.

    Ihmissilmä ei aisti UV-säteilyä, mutta tuntee sen soluja vahingoittavan vaikutuksen kipuna.

    Infrapunasäteilyn aistimme lämpönä, mistä syystä sitä nimitetään myös lämpösäteilyksi.

  

Mitä on väri

Myös väri on aivoissa syntyviä aistimus sähkömagneettisesta säteilystä, mutta vain valon aallonpituuden tietystä osa-alueesta.  Toisin sanoen värit ovat siis aistimuksia valon eri aallonpituuksista.

    Prosessin alkuvaihe on silmän aistinsolujen reagointia tietylle osalle valospektriä. Reagoinnista syntyvän sähköisen ärsytystilan levitessä silmästä isoaivoihin syntyy aistimus väristä.

Aistitoiminta alkaa silmän verkkokalvosta

Aistimme valon silmän verkkokalvon aistinsoluilla, joita on kahta päätyyppiä: tappisolut (tapit) ja sauvasolut (sauvat).

Eri tappityyppien ärsytys tuottaa aivoissa aistimuksen väreistä

 Tappeja silmän verkkokalvolla on kolmenlaisia. Ne sijaitsevat lähes pelkästään tarkan näön pienellä alueella ns. keskikuopassa. Osa tapeista ärtyy herkimmin valospektrin pitkän, osa keskipitkän ja osa lyhyen aallonpituuden valonsäteillä. Eri tappisolutyyppien ärtymisen mukaan syntyy vastaavasti aistimukset kolmesta väristä: punaisesta, vihreästä ja sinisestä.

   Keltaisen värin aistimus syntyy tietynlaisen hermokytkennän avulla punaherkän ja viherherkän tappisolutyypin samanvahvuisesta ärsytyksestä. Valospektrin keltaiselle aallonpituudelle ei ihmisen silmässä ole siis omaa tappisolutyyppiä.

Kaikki värit ja värisävyt syntyvät aivojen tulkintana em. kolmen tappisolutyypin eri

asteisista ärsytystiloista

Suunnaton määrä aistimuksia erilaisista väreistä, sävyistä ja kirkkausasteista syntyy aivoissa mainittujen kolmen tappisolutyypin yhteisvaikutuksesta. Kaikki väriaistimukset syntyvät sen mukaan, missä suhteessa ja miten voimakkaasti eri tappisolut ärtyvät valon eri aallonpituuksille ja missä määrin ärsytystila pääsee verkkokalvolta leviämään näköhermoa pitkin isoaivoihin.

   Tajutut värit eivät itsessään ole mitään konkreettista, vaan ne ovat aistimuksia, siis eräänlaisia aivojen luomia mielikuvia säteilystä. Ne syntyvät isoaivojen takaosan näköalueella sen mukaan, miten tappien ärsytystila pääsee sinne leviämään. Verkkokalvo miljoonine hermosoluinen on leviämiselle jo itsessään melkoinen suodatin, joka päästää vain pienen osan silmään tulevasta informaatiosta lähtemään aivoja kohti.

   Lyhyesti sanottuna valo- ja väriaistimus ovat aivojen tulkintaa silmän aistinsolujen sähköisestä ärsytystilasta ja sen muutoksista.

Kohteesta heijastuneen valon aallonpituudesta riippuu, minkä väriseltä kohde näyttää

Jos kohde heijastaa tasaisesti valon kaikkia aallonpituuksia, kohde näyttää harmaalta eri sävyineen sen mukaan, miten paljon näkyvää valoa heijastuu silmiin.

   Ääripäissä ovat musta ja valkoinen. Mustalta näyttävä kohde imee täydellisesti kaiken valon, valkoiselta näyttävä kohde heijastaa kaiken valon.

    Kohteen värillisyys määräytyy sen mukaan, mitä valon aallonpituuksista kohde imee itseensä ja mitä aallonpituuksia se heijastaa katsojan silmiin. Esimerkiksi luonnossa vallitseva vihreä väri johtuu siitä, että lehtivihreä imee itseensä pääasiassa pitkäaaltoista valoa eli punaista ja vastaavasti heijastaa tai päästää lävitseen katsojan silmiin muut aallonpituudet, siis eniten spektrin keskipitkää säteilyä. Siksi luonto näyttää vihreältä eri sävyineen. 

    Samoin lampuista ym. valolähteistä säteilevän valon väri määräytyy sen mukaan, mitä valospektrin aallonpituuksia siitä silmiin tulee.

Verkkokalvon sauvasolut ärtyvät valolle, mutta eivät välitä väriaistimuksia

 Silmän toinen aistinsolutyyppi, sauvasolut (sauvat), on rakenteeltaan ja toiminnaltaan yhtenäinen eli kaikki sauvat ovat keskenään samanlaisia. Siksi ne reagoivat samalla tavalla valon eri aallonpituuksille. Se tarkoittaa, että sauvojen avulla erotamme vain eri valoisuusasteita, mutta emme lainkaan värejä.

   Sauvoilla nähty maailma on siis väritön, mutta syrjäsilmälläkin näemme värejä, tosin hyvin heikosti. Se on sauvojen joukossa harvakseltaan sijaitsevien tappien ansiota.

Sauvoilla nähty näkökenttä on laaja joskin melko epätarkka näkemään

 Sauvoja on kauttaaltaan verkkokalvon pinnassa, joten niiden avulla näemme näkökentän noin 180 asteen laajuisena. Sauvoja on noin 20-kertainen määrä tappeihin verrattuna, mutta näkökenttä on kuitenkin melko epätarkka. Se johtuu siitä, että sauvoja on pinta-alayksikköä kohti kuitenkin suhteellisesti paljon vähemmän kuin tappeja tarkan näköalueen keskikuopassa.

   Näin ollen näkemämme kuva on tarkka ja värikäs vain keskikuopan tappien pienellä alueella katsottaessa. Silmien fokusointi aina eteen on kuitenkin niin tehokas ja nopea, että käytännössä tajuamme tarkan ja värikkään näkökentän paljon laajemmaksi.

Sauvat auttavat näkemään hyvin hämärässä

Sauvat ovat paljon herkempiä valolle kuin tapit ja ne myös sopeutuvat hämärään hyvin noin 20 minuutissa. Siten pimeään herkistyneiden sauvojen avulla pystymme näkemään hämärässäkin kohtalaisen hyvin, vaikkakin melko epätarkasti.

Värisokeutta on monenlaista

Osalla ihmisistä, kuten apinoistakin, esiintyy värisokeutta, joista yleisin on punavihersokeus, jolloin punaisen ja vihreän erottaminen toisistaan on vaikeutunut. Se on peittyvä ominaisuus, jonka tekijä periytyy X-kromosomissa. Siksi miehissä sitä esiintyy paljon enemmän (noin 8 %) kuin naisilla (noin 0,4 %).

   Jos mitkään tappisolut eivät kykene erottamaan eri aallonpituista valoa, maailma näyttää harmaalta. Kysymyksessä on silloin täydellinen värisokeus. Täyttä värisokeutta esiintyy synnynnäisesti ihmisilläkin, joskin erittäin harvoin, eli vain muutamalla henkilöllä miljoonasta.

Värinäkökyky on eläinten yleinen ominaisuus

 Kaikki päiväaktiiviset kädelliset omaavat ihmisen tavoin hyvän värinäkökyvyn, mikä on ollut tärkeä apu esimerkiksi hedelmien löytämisessä ja kypsyyden arvioimisessa.

   Monet muut nisäkkäät ovat ihmistä huonompia värien, etenkin punaisen erottamisessa. Esimerkiksi hämärä- ja yöeläimillä värinäkö olisikin tarpeeton.

  Toisaalta jotkut eläimet, kuten monet jyrsijät voivat erottaa ultravioletin valon, mitä ihminen ei aisti lainkaan. Samoin tämä ominaisuus on monilla linnuilla ja kaloilla. Sillä on suuri merkitys mm. kosimismenoissa ja saalistuksessa. Esimerkiksi haukka pystyy erottamaan ultraviolettinäöllään hangelta myyrän virtsaamisjäljet ja siten seuraamaan saalista. Lisäksi haukan silmän tappien määrä ja siten näön tarkkuus on ihmiseen verrattuna moninkertainen.

    Hyönteisillä ultraviolettinäkö auttaa mm. oikeiden kukkien löytämisessä.

”Punertaa marjat pihlajain

kuin verta niissä ois.”

 (Arvo Koskimaa ja Veikko Virmajoki: Syyspihlajan alla)

Katso myös blogi ”Värillä on väliä”.