Spośród zmysłów zapewniających łączność ze światem wzrok dostarcza najwięcej informacji. Dzięki temu nie tylko rozpoznajemy otaczające nas przedmioty, ale i czytamy, nabywając wiadomości zawarte w książkach. Wskaźniki i zegary kontrolne maszyn działają na wzrok. Na każdym kroku w życiu codziennym posługujemy się sygnałami działającymi na ten zmysł. Na skrzyżowaniach ulic ruch regulowany jest sygnałami świetlnymi. O właśnie, w tym mieści się sedno rzeczy. Podnietą pobudzającą zmysł wzroku jest światło. Zanim więc będzie mowa o działaniu zmysłu, trzeba parę słów poświęcić rozważaniom, czym jest światło. Na zapytanie o istotę światła, fizyk odpowie, że jest to postać energii przenoszona ruchem falowym — inaczej mówiąc — jest to fala elektromagnetyczna albo że jest to szereg elementarnych cząstek energii, które poruszają się w przestrzeni. Przyparty do muru, fizyk będzie twierdzić, że można rozważać światło jako zjawisko mające podwójną naturę — falową lub korpuskularną. Można je traktować i tak, i tak, zależnie od tego, które ujęcie pozwala lepiej wyjaśnić przebieg obserwowanych zjawisRoentgena czy fal radiowych, które również są falami elektromagnetycznymi. Zasadniczą cechą, pozwalającą odróżnić poszczególne rodzaje tych fal, jest ich długość. Jeżeli uszeregujemy fale elektromagnetyczne według ich długości (jak na rys. powyżej), uzyskamy tzw. widmo promieniowania elektromagnetycznego. Obejmuje ono ogromny zakres długości fal. Żeby zdać sobie z tego sprawę, wystarczy przyjrzeć się jednostkom długości na rysunku. Pierwsza z nich jest to X. Tysiąc tych jednostek równa się 1 angstremowi, 10 A odpowiada 1 milimikronowi. Wszystkie te trzy jednostki stworzone zostały specjalnie do pomiaru długości fal elektromagnetycznych. Szczególnie ważną dla nas jednostką jest milimikron (mu), gdyż za jej pomocą najwygodniej można mierzyć długość fal światła widzialnego. Tysiąc milimikronów równa się jednemu mikronowi, tysiąc tych ostatnich zaś odpowiada jednemu milimetrowi. Ta jednostka długości jest już znana z codziennego życia i nie budzi niepokoju. Przyjrzyjmy się jeszcze raz rysunkowi. Długość fal światła widzialnego zamyka się w granicach od około 380 mu do 760 mix. Przez tysiąclecia istnienia gatunku ludzkiego tylko ten zakres fal docierał do zmysłów człowieka poprzez oko, a inne zmysły reagowały na fale z pogranicza, przede wszystkim na podczerwone. W ciągu zaś zaledwie stu pięćdziesięciu ostatnich lat nauczyliśmy się odbierać, mierzyć i rejestrować — oczywiście pośrednio, za pomocą różnorodnej aparatury — pozostałe fale elektromagnetyczne. Jest to wielki triumf, ale kryje się w nim niebezpieczeństwo, o którym trzeba wiedzieć... Będzie o tym mowa w ostatnim rozdziale, toteż, o Czytelniku, książkę należy przeczytać do końca. Wróćmy jednak do światła widzialnego. Dla każdego z nas pojęcie światła łączy się z białym światłem słońca lub żarówki elektrycznej. A skąd się biorą kolory? Jeżeli zasłonić żarówkę zieloną bibułką, to uzyska się światło zielone. Papier działa tu jako filtr. Światło białe jest mieszane, a spośród wszystkich długości fali wchodzących w jego skład, zielona bibułka przepuszcza tylko fale o długości około 500 mu. Otaczają nas kolorowe przedmioty — są one w stanie odbijać tylko fale o określonej długości, pozostałe zaś fale białego, mieszanego światła ulegają pochłonięciu. A więc dla uporządkowania powiedzmy sobie jeszcze raz: światło padające na jakiś przedmiot może zostać przepuszczone, odbite lub pochłonięte. Zależnie od właściwości przedmiotu może zostać przepuszczona prawie całość białego światła — przedmiot taki jest bezbarwny, źle widoczny, jak np. szyba,- gdy wszystkie długości fal świetlnych ulegają odbiciu, przedmiot wydaje się biały. Jeżeli zaś światło prawie w całości ulega pochłonięciu — przedmiot wydaje się czarny. Jednakże sprawa kolorów i światła mieszanego nie jest taka prosta. Wyobraźmy sobie, że mamy dwa rzutniki z szybami przepuszczającymi tylko światło o określonej długości fali, to jest tak zwanymi filtrami monochromatycznymi (z greckiego: monos — jedyny, chiomos — kolor). Załóżmy dalej, że żarówka w rzutniku wysyła wszystkie długości fal widzialnego światła białego (a o żarówkę taką byłoby bardzo trudno!). Wkładamy do rzutnika filtry — do jednego przepuszczający światło czerwone, do drugiego zielononiebieskie. Mieszamy te dwa promienie ze sobą, regulujemy natężenie światła w obu rzutnikach i otrzymujemy — światło białe. To samo ma miejsce przy zmieszaniu promieni żółtych i fioletowych. Inaczej mówiąc, fala o długości 656 mu odbierana jest przez oko jako czerwień, a fala o długości 492 mix — jako niebieskawa zieleń, obie fale łącznie — jako biel. Wniosek z tego doświadczenia jest oczywisty. Fala świetlna, „jako taka", nie ma ko- loru, podobnie jak „bezbarwne" są fale radiowe. Różnica w zakresie „koloru" fali elektromagnetycznej polega na tym, że fale o pewnej długości są w stanie podziałać na oko tak, iż powstaje doznanie koloru. Fale jednorodne o określonej długości (monochromatyczne) powodują doznanie określonego koloru. Fale mieszane wywołują doznanie kolorów pośrednich lub bieli. Dobierając odpowiednio pary barw spośród kolorów tęczy można uzyskać doznanie bieli lub „rozcieńczonego" bielą koloru. Takie pary barw noszą nazwę kolorów uzupełniających. Jedynie czysta zieleń nie ma czystej barwy uzupełniającej. Nie jest to dziwne, gdyż kolorów tęczy jest siedem, a więc liczba nieparzysta. Aby z zieleni otrzymać biel, trzeba posłużyć się purpurą, a więc mieszaniną fal o długościach odpowiadających czerwieni i fioletowi. Okazało się, że mieszając ze sobą w różnych stosunkach fiolet, zieleń i czerwień można uzyskać każdą dowolną barwę, a mówiąc ściślej, wywołać doznanie dowolnej barwy. Toteż te trzy kolory określane są jako podstawowe. Mówiąc o kolorach posługiwaliśmy się pojęciem długości fali, przy czym mowa była o świetle widzialnym. Składa się ono z fal elektromagnetycznych o długości 380 m do 760 mi. W specjalnych warunkach oko może jednak reagować na fale krótsze i dłuższe; jak obliczono, dolną granicę stanowią wówczas fale o długości 310 mu-, górną — 1150 mu.. Warto tu wspomnieć, że aby źródło światła wysyłające fale o długości około 1000 mix stało się dostrzegalne, musi być ono 10 bilionów razy silniejsze od źródła wysyłającego fale o długości 652 mu.. Zależność pomiędzy siłą źródła światła a możliwością dostrzeżenia go wykazuje zresztą codzienne doświadczenie. Trzeba więc poświęcić parę słów określeniu siły źródła światła, tj. jego jasności. W zasadzie należałoby wyróżnić tu aż cztery pojęcia. Zasadniczym z nich jest miara strumienia energii świetlnej wypromieniowywanej przez źródło. Używa się w tym celu jednostki zwanej lumen, odpowiadającej jednostkom mocy w innych układach energetycznych. 1 lumen jest to strumień światła padający na powierzchnię 1 m2 w odległości 1 m od źródła światła odpowiadającego 1 świecy wzorcowej. Ta ostatnia jednostka określa natężenie źródła światła i jest oparta na porównaniu z wzorcem, żarówką elektryczną o określonych cechach i poborze prądu. Trzecie pojęcie stanowi miara oświetlenia danej powierzchni — odwrotnie proporcjonalnego do odległości od źródła światła. Pojęcie to nie będzie nam przydatne, gdyż w naszych rozważaniach będziemy przede wszystkim rozpatrywać, jaka ilość światła dociera od oświetlonej powierzchni do oka. Istnieje wiele przyrządów do pomiaru natężenia światła, siły źródła, stopnia oświetlenia i jasności. Nie będziemy ich omawiać; ograniczymy się tylko do stwierdzenia, że przyrządy te, zwane fotometrami, są różnorodne i pozwalają na przeprowadzenie dokładnych pomiarów. Ostatnio coraz częściej używa się w nich fotokomórek wielu typów, jak np. w światłomierzu, który używany jest w fotografii. Drugą niejako stronę medalu — pomiaru natężenia światła — stanowi zagadnienie regulacji natężenia światła. Mając określone źródło, można je przysłonić filtrem obojętnym, tj. takim, który pochłania wszystkie długości fal w jednakowym stopniu. Natężenie zależeć będzie wówczas jedynie od grubości filtru. Aby otrzymać stopniowe przejście pomiędzy różnymi natężeniami, używa się filtrów w kształcie klina. Ciekawym sposobem uzyskania zmiany natężenia światła jest wstawianie w bieg promieni szybko obracającej się tarczy z otworem obejmującym określony wycinek kątowy. Zgodnie z prawem Talbota, tarcza przepuszcza taką część światła, jaki ułamek koła został z niej usunięty. Po tym przydługim nieco wstępie możemy wreszcie przystąpić do omówienia budowy i działania zmysłu wzroku. Fizyka będzie nam jeszcze potrzebna, ale już w skromnym zakresie optyki — praw załamania, odbicia i rozszczepienia światła. Są to zagadnienia znane ze szkoły średniej, a może Czytelnik zechce je sobie przypomnieć? Brak miejsca i obawa przed popadnięciem w beznadziejne nudziarstwo powstrzymują mnie bowiem przed zagłębianiem się w te sprawy.