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在暗处眼睛为什么会慢慢适应|暗适应与明适应需要多长时间

刚走进电影院时连脚下都看不清,过一会儿却连座位的情况都能看清。反过来,从黑暗的房间走到明亮的室外,几秒钟内会刺眼得睁不开眼。本文整理这种“眼睛适应”的现象(暗适应与明适应)需要的时间和原理,以及在暗处让自己看得更清楚一点的技巧。

暗适应和明适应所需时间完全不同

眼睛根据亮度变化调整灵敏度的过程叫作适应,向暗处调整的是暗适应,向亮处调整的是明适应。同样是“适应”,所需时间却完全不同。

变化名称大致时间感受
亮 → 暗暗适应几分钟后基本够用,接近完成约需 30 分钟一开始什么都看不见,然后慢慢能看见
暗 → 亮明适应几十秒到 1 分钟左右一瞬间刺眼,很快恢复正常

暗适应慢、明适应快,也许让人觉得不对称,但从体验上很好理解。晚上走到夜路上时,我们会等着“过一会儿就能看见”;而出隧道那一刻的刺眼,眨几下眼就过去了。

为什么需要时间|两种感光细胞的分工

眼底的视网膜上有两种接收光的细胞。这两种细胞负责的亮度范围不同,正是适应时间差异的来源。

感光细胞工作的亮度颜色特点
视锥细胞明亮处能分辨颜色反应快,适合看细节
视杆细胞昏暗处分辨不了颜色对微弱的光也有反应,但适应需要时间

在明亮处,视锥细胞是主角,颜色和细节都看得清。变暗后,视锥细胞无法工作,改由视杆细胞担任主角。这个交接需要时间,就是暗适应的本质。视杆细胞中接收光的物质(视紫红质)在明亮处被光照射而分解,要在暗处重新合成后,灵敏度才会恢复。

画出暗适应的曲线,会看到最初几分钟视锥细胞的灵敏度上升后先趋于平缓,之后视杆细胞的灵敏度追上来,再大幅提高,呈两段式。“稍微能看见了”之后又有“看得更清楚”的瞬间,就是这个原因。

另一方面,明适应是降低灵敏度方向的变化。只需让过度反应的状态平静下来,所以比需要重建灵敏度的暗适应快得多。

在暗处分不清颜色的原因

晚上关灯后想挑衣服,能看出形状却分不清颜色。这是因为负责颜色的只有视锥细胞,而在暗处工作的视杆细胞无法区分颜色。在暗处,我们看到的世界接近黑白。

而且,变暗后对亮度本身的感受也会改变。在明亮处,红色和橙色很醒目;而在昏暗处,蓝色和绿色相对显得更亮(浦肯野现象)。傍晚时只有蓝色的招牌格外显眼,就是正处在这种切换过程中。

  • 在暗处,红色的东西看起来比实际更暗沉。想在夜间让人看到的标示,偏蓝绿的颜色更容易引起注意。
  • 同样的原因,红光几乎不刺激视杆细胞。天文观测和暗房使用红色灯光,是为了照亮手边的同时尽量不破坏暗适应。
  • 在黑暗中看手机屏幕,之前形成的暗适应会一下子退回去。夜间想看清外面时,减少看屏幕的次数最有效。

在暗处看得更清楚一点的技巧

适应本身无法靠意志加快,但调整条件后,感受会有明显不同。

  1. 1

    不要看强光

    只要看一次强光,暗适应就会大幅倒退。减少看手电筒或手机屏幕的次数最有效。实在需要时,把亮度调到最低。

  2. 2

    不要直视想看的东西,稍微错开视线

    视野中心(中央凹)几乎没有视杆细胞。所以在暗处,正对着看的那一点反而可能模糊看不清。看目标的稍微旁边一点,用视杆细胞多的周边视野去捕捉,反而看得更清楚。

  3. 3

    去亮处之前,眯眼或闭上一只眼

    需要在暗处和亮处之间来回时,在亮处的时候闭上一只眼,那只眼的暗适应就能保留下来。这是夜间作业常用的传统方法。

  4. 4

    进入暗处之前先做准备

    不要进去后再等,事先把照明调暗,切换就会更平缓。夜里可能需要起床的日子,睡前照明不要太亮,起来时更容易行动。

适应和残像有什么不同

从“看到的东西会留下影响”这一点来说,适应和残像很接近。两者都是感光细胞持续受到同样的刺激后,灵敏度发生偏移而引起的。不同之处在于偏移发生的范围。

现象发生了什么恢复所需时间
暗适应与明适应整个眼睛的灵敏度随周围亮度而变化暗适应约 30 分钟,明适应约 1 分钟
负残像(残像错觉)只有注视过的地方对该颜色的灵敏度下降几秒到几十秒
残留的眩光看过强光后,那个位置还亮着几秒到 1 分钟左右

盯着颜色反转的图像看几十秒,再切换到黑白图像,明明是黑白的却能看到颜色。这是因为只有注视的部分对特定颜色的灵敏度下降,其相反的颜色就浮现了出来。残像错觉工具可以从 10、20、30、45 秒中选择注视时间,改变时间试试看,就能体会到灵敏度的偏移会随着时间变强。残像本身的原理见颜色残像错觉的原理,如果是屏幕上残留的影像,可以用屏幕残影与烧屏的区分方法来分辨。

常见问题

在暗处眼睛适应需要几分钟?
几分钟后就能看清到可以行动的程度,但要几乎完全适应需要约 30 分钟。最初几分钟负责颜色的视锥细胞灵敏度上升,之后负责暗处的视杆细胞灵敏度追上来,看得更清楚,是一个两段式的变化。反过来,走到亮处时的明适应很快,几十秒到 1 分钟左右就会平稳。
为什么在暗处分不清颜色?
分辨颜色的是视锥细胞,而它只在明亮处工作。在暗处,无法区分颜色的视杆细胞成为主角,所以能看出形状却分不清颜色。另外,随着变暗,红色会显得暗沉,蓝色和绿色相对显得更亮(浦肯野现象)。
在暗处看不清时,应该看哪里?
请把视线稍微移到想看的东西旁边。视野中心几乎没有负责暗处的视杆细胞,所以正对着看的那一点可能会模糊。周边视野更耐暗,不直视反而能看清。同时避免看手机屏幕等强光,可以保住之前形成的暗适应。
为什么夜间会使用红色灯光?
在暗处工作的视杆细胞对红光不太敏感,所以红色照明即使照亮手边,也不容易破坏暗适应。天文观测、暗房和夜间的仪表照明都会使用。同样亮度的白光会让暗适应大幅倒退,所以想保持适应黑暗的状态时,基本做法是同时降低颜色和亮度。

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