العين البشرية أداة مذهلة. تعمل رؤيتنا بطريقة مشابهة للكاميرا الفوتوغرافية، وتوفر لنا نحو ۸۰٪ من المعلومات التي نتلقاها من البيئة المحيطة. وإضافةً إلى ذلك، للضوء تأثيرات تتجاوز الرؤية، بدءًا من تحسين المزاج ووصولًا إلى زيادة كفاءتنا وإنتاجيتنا.
تستطيع أعيننا تمييز نحو ۱۵۰ لونًا مختلفًا ضمن الطيف المرئي، وينتج عن مزجها أكثر من نصف مليون لون مختلف. تمتص العين الموجات الكهرومغناطيسية للضوء وتحولها إلى إشارات عصبية تُرسل إلى الدماغ، ليتم تكوين صورة حقيقية للبيئة المحيطة في أذهاننا.
الجزء البارز من كرة العين هو البؤبؤ، الذي يعمل مثل فتحة عدسة الكاميرا، ويوجه الضوء إلى داخل العين. وأمامه تقع القرنية الشفافة، التي يبلغ سمكها نحو نصف مليمتر، وتؤدي دور «نافذة» العين. وتساعد العدسة، إلى جانب سائل يُسمى الخلط المائي ويتم تجديده باستمرار، في تنظيم الضوء وتكوين الصورة.
تقع القزحية خلف القرنية، وهي حلقة ملونة تتحكم، من خلال عضلتيها، في فتح وإغلاق فتحة البؤبؤ وتنظم كمية الضوء الداخلة بنحو ۱۶ ضعفًا. وتقع عدسة العين خلف البؤبؤ، حيث تركز الضوء، وبفضل مرونتها تستطيع ضبط نقطة التركيز على مسافات مختلفة؛ وتُسمى هذه العملية «التكيف». ومع التقدم في العمر وانخفاض مرونة العدسة، تقل القدرة على التكيف أيضًا.
بعد مرور الضوء عبر هذه الأجزاء، تتشكل الصورة على الشبكية؛ وهي طبقة حساسة في الجزء الخلفي من العين تعمل مثل شاشة عرض وتحتوي على نحو ۱۳۰ مليون خلية مستقبلة للضوء. تستقبل هذه الخلايا أشعة الضوء وتكوّن صورة مقلوبة للعالم المحيط بنا، يقوم الدماغ بتصحيحها ومعالجتها. وتُعد منطقة تُسمى «البقعة الصفراء» في مركز الشبكية موضع تجمع المستقبلات البصرية المسؤولة عن الرؤية الدقيقة والملونة في ضوء النهار.
دور الخلايا المخروطية والعصوية في الرؤية
تحتوي العين البشرية على نوعين من الخلايا المستقبلة للضوء:
- الخلايا المخروطية (نحو ۷ ملايين خلية)، وهي تنشط في ضوء النهار وتوفر رؤية دقيقة وملونة. ويقع نطاق حساسيتها القصوى عند طول موجي يبلغ نحو ۵۵۵ نانومتر (اللون الأخضر المصفر). وتنتج الرؤية الملونة عن تفاعل ثلاثة أنواع من الخلايا المخروطية ذات حساسيات مختلفة تجاه الأحمر والأخضر والأزرق.
- الخلايا العصوية (نحو ۱۲۰ مليون خلية)، وهي تنشط في ظروف الإضاءة المنخفضة ولا تستطيع سوى إدراك درجات اللون الرمادي. وتتميز هذه الخلايا بحساسيتها العالية للضوء، وتبلغ استجابتها القصوى عند طول موجي يبلغ نحو ۵۰۷ نانومتر (الأخضر المزرق).
تُسمى قدرة العين على التكيف مع مستويات الإضاءة المختلفة «التكيف الضوئي»، ويمكن أن يمتد هذا التكيف إلى أكثر من ۱۰ مليارات ضعف شدة الحد الأدنى من الضوء القابل للاكتشاف. وكلما زادت الإضاءة، أصبح الأداء البصري أكثر دقة وقلت المشكلات. ويعتمد هذا التكيف على شدة الضوء الأولية والنهائية.
يستغرق التكيف مع الظلام وقتًا أطول من التكيف مع الضوء؛ فعلى سبيل المثال، بعد مغادرة مكان مضاء، تحتاج العينان إلى نحو ۳۰ دقيقة للتكيف مع ظلام الليل، بينما يستغرق التكيف مع الضوء الشديد بضع ثوانٍ فقط.
لا تعتمد حدة البصر على تكيف العين فحسب، بل تعتمد أيضًا على قدرة الشبكية على التمييز وجودة الصورة المتشكلة. ويمكن لمشكلات مثل قصر النظر أو الإضاءة غير المناسبة (ذات التباين المنخفض) أن تقلل من جودة الرؤية. ومع التقدم في العمر، تصبح العدسة أكثر اصفرارًا، وتنخفض القدرة على تمييز الألوان والعمق، وتزداد الحاجة إلى مزيد من الضوء. فعلى سبيل المثال، يحتاج الشخص البالغ من العمر ۶۰ عامًا إلى ضوء يزيد بمقدار أربعة أضعاف عن الضوء الذي يحتاج إليه شخص يبلغ من العمر ۲۰ عامًا.
المستقبل الضوئي الثالث
أظهرت الدراسات الحديثة أن الانتقال الطبيعي من ضوء النهار إلى ظلام الليل يؤدي دورًا مهمًا في تنظيم العمليات البيولوجية في الجسم. وتؤثر هذه الآلية في جودة النوم وحالتنا النفسية. ويمكن أن يؤدي غياب هذا الانتظام إلى اضطراب الساعة البيولوجية للجسم، والأرق، والإرهاق، وحتى الاكتئاب. ويمكن لتصميم الإضاءة الفعال، من خلال تغيير لون الضوء وشدته بشكل ديناميكي، أن يتناغم مع إيقاع الضوء الطبيعي (انظر مقال «لون الضوء – من الدافئ إلى البارد»).
في بداية الألفية الجديدة، اكتشف العلماء نوعًا ثالثًا من المستقبلات الضوئية في الشبكية، وعلى خلاف النوعين السابقين، لا تؤدي هذه المستقبلات دورًا مباشرًا في الرؤية. وتحتوي هذه المستقبلات على بروتين يُسمى الميلانوبسين، وهي حساسة للضوء الأزرق، ولا سيما عند طول موجي يبلغ ۴۸۰ نانومتر. وتتمثل وظيفتها في إرسال إشارة لتثبيط هرمون النوم (الميلاتونين) والمساعدة في تنظيم اليقظة اليومية. وبعبارة أخرى، يهيئ ضوء الصباح الجسم للاستيقاظ والنشاط خلال اليوم.
الرؤية والقدرة على الإبصار
للحصول على رؤية مناسبة، يجب توفير أربعة شروط أساسية على الأقل:
-
الحد الأدنى من الإضاءة:
تحتاج الأجسام إلى مستوى معين من الإضاءة لكي تكون مرئية، ويجب أن يقع هذا المستوى ضمن نطاق تكيف العين. فالأجسام التي يمكن تمييزها بسهولة وبالتفصيل في ضوء النهار تصبح أقل وضوحًا عند الغروب، وتختفي تمامًا عن مجال الرؤية في الظلام.
-
التباين الكافي:
لتمييز جسم ما، يجب أن يكون هناك اختلاف بين مستوى سطوعه وسطوع الخلفية المحيطة به. وفي معظم الحالات، يلعب كل من التباين الضوئي (السطوع) والتباين اللوني دورًا مهمًا.
-
الحجم المناسب للجسم:
يجب أن تكون أبعاد الجسم أكبر من الحد الأدنى للحجم الذي تستطيع العين البشرية تمييزه حتى يمكن رؤيته.
- المدة الزمنية
الكافية للملاحظة:
تحتاج العين إلى حد أدنى من الوقت للتمييز بشكل صحيح. فعلى سبيل المثال، يمكن رؤية عجلة تدور ببطء مع تفاصيلها، ولكن مع زيادة سرعة دورانها، تصبح صورتها أكثر ضبابية تدريجيًا.
دور مصممي الإضاءة
يتولى مصممو الإضاءة مسؤولية توفير ظروف بصرية مثالية من خلال تأمين ما يلي:
- مستوى الإضاءة المناسب،
- تباين كافٍ بين الأجسام والبيئة المحيطة،
- إضاءة متجانسة ضمن مجال الرؤية.
يؤدي توفير هذه الظروف إلى زيادة وضوح الرؤية، وتقليل إجهاد العين، وتحسين الأداء البصري.
