چشم انسان، ابزاری شگفت‌انگیز است. بینایی ما به شکلی مشابه با یک دوربین عکاسی عمل می‌کند و حدود ۸۰٪ از اطلاعات دریافتی از محیط را در اختیارمان قرار می‌دهد. افزون بر این، نور اثراتی فراتر از بینایی دارد؛ از بهبود خلق‌وخو گرفته تا افزایش کارایی و بهره‌وری ما.
چشمان ما قادرند حدود ۱۵۰ رنگ مختلف را در طیف مرئی تشخیص دهند که از ترکیب آن‌ها بیش از نیم‌میلیون رنگ گوناگون حاصل می‌شود. چشم، امواج الکترومغناطیسی نور را جذب و آن را به پیام‌های عصبی تبدیل می‌کند؛ پیام‌هایی که به مغز ارسال می‌شوند تا تصویر واقعی محیط پیرامون در ذهن ما شکل بگیرد.
بخش برجسته کره چشم، مردمک نام دارد که همانند دیافراگم یک دوربین، نور را به درون چشم هدایت می‌کند. در جلوی آن، قرنیه شفاف قرار دارد که ضخامت آن حدود نیم میلی‌متر است و نقش «پنجره» چشم را دارد. عدسی، همراه با مایعی به نام زلالیه که دائماً جایگزین می‌شود، به تنظیم نور و شکل‌دهی تصویر کمک می‌کنند.
پشت قرنیه، عنبیه قرار گرفته است؛ حلقه‌ای رنگی که با دو عضله خود دهانه مردمک را باز و بسته می‌کند و میزان نور ورودی را حدود ۱۶ برابر تنظیم می‌نماید. عدسی چشم که پشت مردمک واقع شده، نور را متمرکز کرده و به لطف انعطاف‌پذیری‌اش، می‌تواند نقطه تمرکز را در فواصل مختلف تنظیم کند؛ این فرآیند “انطباق” نام دارد. با افزایش سن و کاهش انعطاف‌پذیری عدسی، توانایی انطباق نیز کاهش می‌یابد.
پس از عبور نور از این اجزا، تصویر روی شبکیه تشکیل می‌شود؛ لایه‌ای حساس در انتهای چشم که مانند یک صفحه‌نمایش عمل کرده و دارای حدود ۱۳۰ میلیون سلول گیرنده نور است. این سلول‌ها پرتوهای نور را دریافت کرده و تصویری معکوس از جهان اطراف ما ایجاد می‌کنند که توسط مغز اصلاح و پردازش می‌شود. ناحیه‌ای به نام «لکه زرد» در مرکز شبکیه، محل تجمع گیرنده‌های بینایی مسئول دید دقیق و رنگی در نور روز است.
نقش سلول‌های مخروطی و استوانه ای در بینایی
چشم انسان دارای دو نوع سلول گیرنده نور است:
- سلول‌های مخروطی (حدود ۷ میلیون عدد) که در روشنایی روز فعال‌اند و دید دقیق و رنگی را فراهم می‌کنند. حساس‌ترین طیف آن‌ها در حدود طول‌موج ۵۵۵ نانومتر (رنگ سبز مایل به زرد) است. دید رنگی نتیجه تعامل سه نوع سلول مخروطی با حساسیت‌های مختلف نسبت به قرمز، سبز و آبی است.
- سلول‌های استوانه‌ای (حدود ۱۲۰ میلیون عدد) که در نور کم فعال می‌شوند و فقط قادر به درک سایه‌های خاکستری هستند. این سلول‌ها نسبت به نور بسیار حساس بوده و بیشترین واکنش آن‌ها در حدود طول‌موج ۵۰۷ نانومتر (سبز-آبی) رخ می‌دهد.
قابلیت چشم در تطابق با سطوح نوری مختلف، «انطباق نوری» نام دارد و این انطباق تا بیش از ۱۰ میلیارد برابر شدت کمینه نور قابل‌تشخیص است. هر چه روشنایی بیشتر باشد، عملکرد بینایی دقیق‌تر و مشکلات کمتر می‌شود. این انطباق به شدت نور اولیه و نهایی وابسته است.
زمان لازم برای تطابق با تاریکی بیشتر از تطابق با نور است؛ به‌طور مثال، پس از ترک فضای روشن، چشم‌ها حدود ۳۰ دقیقه زمان نیاز دارند تا با تاریکی شب سازگار شوند، اما تطابق با نور شدید تنها چند ثانیه طول می‌کشد.
وضوح بینایی نه‌تنها به انطباق چشم، بلکه به قدرت تفکیک شبکیه و کیفیت تصویر تشکیل‌شده بستگی دارد. مشکلاتی مانند نزدیک‌بینی یا روشنایی نامناسب (با کنتراست پایین) می‌توانند کیفیت دید را کاهش دهند. با افزایش سن، عدسی زرد شده، توانایی تشخیص رنگ و عمق کاهش می‌یابد و نیاز به نور بیشتر احساس می‌شود. به‌عنوان مثال، یک فرد ۶۰ ساله به چهار برابر نوری بیشتر از یک فرد ۲۰ ساله نیاز دارد.
سومین گیرنده نوری
مطالعات جدید نشان داده‌اند که گذار طبیعی از نور روز به تاریکی شب، نقش مهمی در تنظیم فرآیندهای زیستی بدن دارد. این سازوکار بر کیفیت خواب و وضعیت روحی ما تأثیرگذار است. نبود این نظم می‌تواند منجر به اختلال در ساعت زیستی بدن، بی‌خوابی، خستگی و حتی افسردگی شود. طراحی روشنایی مؤثر، با تغییر رنگ و شدت نور به‌صورت پویا، می‌تواند با ریتم نور طبیعی هماهنگ شود (نگاه کنید به مقاله “رنگ نور – از گرم تا سرد”).
در آغاز هزاره جدید، دانشمندان نوع سومی از گیرنده نوری را در شبکیه کشف کردند که برخلاف دو نوع پیشین، نقش مستقیمی در بینایی ندارند. این گیرنده‌ها حاوی پروتئینی به نام ملانوپسین هستند و به نور آبی، به‌ویژه با طول‌موج ۴۸۰ نانومتر حساس‌اند. کار آن‌ها ارسال سیگنالی برای سرکوب هورمون خواب (ملاتونین) است و به تنظیم هوشیاری روزانه کمک می‌کند. به‌بیان‌دیگر، نور صبحگاهی بدن را برای بیداری و فعالیت روزانه آماده می‌سازد.
بینایی و توانایی رویت
برای داشتن دید مناسب، دست‌کم چهار شرط اساسی باید فراهم باشد:
-
حداقل روشنایی:
اشیاء برای دیده‌شدن، نیازمند میزان مشخصی از روشنایی هستند که در محدوده انطباق چشم قرار داشته باشد. اشیایی که در نور روز به‌راحتی و با جزئیات قابل تشخیص‌اند، در غروب کم‌وضوح‌تر می‌شوند و در تاریکی به‌طور کامل از دید خارج می‌گردند.
-
کنتراست کافی:
برای تشخیص یک شیء، باید بین میزان درخشندگی آن و پس‌زمینه‌اش تفاوت وجود داشته باشد. در اغلب موارد، هم کنتراست نوری (درخشندگی) و هم کنتراست رنگی نقش دارند.
-
اندازه مناسب شیء:
ابعاد شیء باید از حداقل اندازه قابل تشخیص توسط چشم انسان بزرگ‌تر باشد تا بتوان آن را رؤیت کرد.
- مدت‌زمان
کافی برای مشاهده:
برای تشخیص صحیح، چشم نیازمند حداقلی از زمان است. به‌عنوان مثال، یک چرخ در حال چرخش آهسته را می‌توان با جزئیات دید، اما با افزایش سرعت چرخش، تصویر آن به‌تدریج تارتر می‌شود.
نقش طراحان روشنایی
طراحان روشنایی وظیفه دارند با تأمین موارد زیر، شرایط بصری مطلوبی ایجاد کنند:
- سطح روشنایی مناسب،
- کنتراست کافی بین اجسام و محیط،
- نور یکنواخت در میدان دید.
ایجاد چنین شرایطی باعث افزایش وضوح دید، کاهش خستگی چشم و بهبود عملکرد بصری خواهد شد.
