Fl.1: Light Perception
"Name 3 importend caracteristics in lightwaves and what they each represent"
"Nämn 3 viktiga egenskaper hos ljusvågor och vad de representerar var och en."
1. Wavelength – distance between peaks.
2. Intensity – height of the wave.
3. Frequency – number of waves per unit of time, how fast the wave comes. Think of this like a bus. In the morning, the bus comes 6 times. In the afternoon the bus only comes 3 times, a less frequency.
1. Våglängd – avståndet mellan topparna.
2. Intensitet – vågens höjd.
3. Frekvens – antal vågor per tidsenhet, hur snabbt vågen kommer. Tänk på detta som en buss. På morgonen kommer bussen 6 gånger. På eftermiddagen kommer bussen bara 3 gånger, en lägre frekvens.
What is a "photon"?
Vad är en "foton"?
"Photons" are particles that, in a wave-like structure, constitute light.
"Fotoner" är partiklar som i en vågliknande struktur utgör ljus.
The frequency is correlating to the wavelength. The larger the wavelength, the ______ the frequency. Wavelength is the distance between each peak.
Frekvensen korrelerar med våglängden. Ju större våglängd, desto _____ frekvens. Våglängden är avståndet mellan varje topp.
...lesser...
...lägre...
How big is a wavelength of visible light on the electromagnetic spectrum for a human?
Hur stor är våglängden för synligt ljus på det elektromagnetiska spektrumet för en människa?
For humans, visible light represents wavelengths between 400 and 700 nm on the electromagnetic spectrum.
För människor representerar synligt ljus våglängder mellan 400 och 700 nm på det elektromagnetiska spektrumet.
In the Electromagnetic Spectrum
Perceptually, wavelength correlates with color. What happens to color if wavelength changes?
I det elektromagnetiska spektrumet korrelerar perceptionsmässigt våglängd med färg. Vad händer med färgen om våglängden ändras?
You will see a different color.
Du kommer se en annan färg.
What decides how intense and bright the coulor of the lightwave will be?
Vad avgör hur intensiv och ljus ljusvågens färg blir?
The height of the wave and thus the number of photons per area and time.
Vågens höjd och därmed antalet fotoner per yta och tid.
• Exempel: Två ljuskällor med samma effekt (t.ex. 10 W) kan upplevas olika ljusa beroende på våglängd.
Explain "Raidometry" and "Photometry"
Förklara "raidometri" och "fotometri"
Radiometry: Measures the physical energy of radiation.
Photometry: Measures light as it is perceived by the eye, i.e. the visible effect of radiation.
Radiometri: Mäter strålningens fysiska energi (i Watt).
Fotometri: Mäter ljus så som det uppfattas av ögat (ögats känslighet), alltså strålningens synliga effekt (V(λ)-kurvan).
Photometric measurements are measured in?
Fotometriska mätningar mäts i?
photopic luminosity curve. V (lambda)
fotopisk luminitetskurva. V (lambda)
Why do we always experience green as the strongest, even though the intensity of the wavelength is the same for all colors? What is the wavelength of green?
Varför upplever vi alltid grönt som starkast, trots att intensiteten på våglängden är samma för alla färger? Vilken våglängd har grönt?
Our eyes are most sensitive to green, at teh wavelength of 555nm.
Våra ögon är som mest känsliga för grönt, vid våglängden 555nm.
The difference between physical intensity and perceptual brightness?
Skillnaden mellan fysikalisk intensitet och perceptuell brightness?
Intensity = number of photons per area/time → physical quantity.
Brightness = subjective perception of light → depends on the sensitivity of the eye and the brain's interpretation.
"Two light sources with the same effect can be perceived as differently strong depending on wavelength."
Intensitet = antal fotoner per yta/tid → fysikalisk storhet.
Brightness = subjektiv upplevelse av ljus → beror på ögats känslighet och hjärnans tolkning.
"Två ljuskällor med samma effekt kan upplevas olika starka beroende på våglängd."
Brightness (how bright something is) is subjective. Why?
Ljusstyrka (hur ljust något är) är subjektivt. Varför?
It depends on the sensitivity of the eye and the interpretation of the brain.
Det beror på ögats känslighet och hjärnans tolkning.
1. Enheter & Beräkningar
* fotometrisk ljusmängd mäts i?
* ljusstyrka i en riktning mäts i?
* illuminans (ljus som träffar en yta) mäts i?
* luminans (ljus som lämnar en yta) mäts i?
1. • Lumen (lm)
2. • Candela (cd)
3. • Lux (lx): lumen/m²
4. • cd/m² (Candela/m² )
Explain: Luminans and Illuminans and give an example of a clinical connection between them.
Förklara: Luminans och illuminans och ge ett exempel på en klinisk koppling dom emellan.
• Luminance (cd/m²): Light leaving a surface. For example, the brightness of the screen.
• Illuminance (lux): Light hitting a surface. For example, how much light falls on the desk.
• Clinical connection: Ergonomics when working with a computer → luminance on the screen and illuminance in the room affect eye comfort.
• Luminans (cd/m²): Ljus som lämnar en yta. T.ex. skärmens ljusstyrka.
• Illuminans (lux): Ljus som träffar en yta. T.ex. hur mycket ljus som faller på skrivbordet.
• Klinisk koppling: Ergonomi vid datorarbete → luminans på skärm och illuminans i rummet påverkar ögonkomfort.
What does it mean when the retina is "inverted"?
Vad menas med att retina är "inverterad"?
• Inverted retina:
* Light passes through ganglion cells and bipolar cells before hitting the photoreceptors at the back.
* The signal then travels the opposite way: photoreceptors → bipolar → ganglion → optic nerve → LGN → brain.
• Inverterad retina:
* Ljus passerar ganglionceller och bipolära celler innan det träffar fotoreceptorerna längst bak.
* Signalen går sedan motsatt väg: fotoreceptorer → bipolära → ganglion → optiska nerven → LGN → hjärnan.
Redogör för våra två typer av fotoreceptorer.
- pigment?
- känslighet?
- upplösning?
- lokalisation?
- färg/svartvit/mörker?
• Stavar (rods):
o Fotopigment: rhodopsin.
o Mycket känsliga, kan reagera på enstaka fotoner.
o Låg upplösning (stora receptiva fält).
o Svartvitt mörkerseende (scotopiskt).
o Lokalisation: periferi.
• Tappar (cones):
o Tre typer av pigment: L-opsin (rött), M-opsin (grönt),
S-opsin (blått).
o Kräver mer ljus.
o Hög upplösning (små receptiva fält).
o Färgseende (fotopiskt).
o Lokalisation: fovea.
Which photoreceptors are most concentrated in the fovea and why is the fovea so important for detailed vision?
Vilka fotoreceptorer är mest koncentrerade i fovea och varför är fovea så viktig för detaljseende?
Cones. The cones have smaller cellbody and rods have a bigger cellbody. Therefore we can see details with fovea, where the cones are concentrated. In the fovea there are no rods at all.
Tappar. Tapparna har mindre cellkroppar och stavarna har en större cellkropp. Därför kan vi se detaljer med fovea, där tapparna är koncentrerade. I fovea finns inga stavar alls.
What is a photopigment?
Vad är ett fotopigment?
Photopigment: A molecule that absorbs light and by doing so releases an electric potential by altering the voltage in the cell.
Fotopigment: En molekyl som absorberar ljus och genom att göra det frigör en elektrisk potential genom att ändra spänningen i cellen.
What is meant by "Bleaching" and what role does hyperpolarization play in that process?
Vad menas med "Bleaching" och vilken roll har hyperpolarisation i den processen?
Bleaching is the process by which a photopigment molecule (e.g. rhodopsin) becomes inactive/transparent after absorbing a photon (11-cis → all-trans). The photoreceptor then hyperpolarizes (–50 → –70 mV), which reduces the release of glutamate and the signal is passed on. The bleached pigment molecule must be regenerated before it can absorb light again. During this time, that particular molecule is “out of action”, although the cell as a whole can continue to respond via other pigments.
Blekning (bleaching) är den process där en fotopigmentmolekyl (t.ex. rhodopsin) blir inaktiv/transparent efter att ha absorberat en foton (11-cis → all-trans). Fotoreceptorn hyperpolariseras då (–50 → –70 mV) vilket minskar frisättningen av glutamat och signalen förs vidare. Den blekta pigmentmolekylen måste regenereras innan den kan absorbera ljus igen. Under denna tid är just den molekylen ”ur spel”, även om cellen som helhet kan fortsätta svara via andra pigment.
Kort sagt: Ljusstimulus → hyperpolarisering, blekning = pigment ur spel.
kort sagt: Ljusstimulus → hyperpolarisation, bleaching = pigment ur spel.
What does the term Scotopic vision mean?
Vad innebär begrepet Skotopiskt seende?
- Scotopic vision occurs in low (nighttime) light conditions.
- Scotopic vision is mediated by rods, which means:
* High sensitivity to very low light.
* Poor resolution/vision (approximately 20/200).
* No color separation – we cannot see colors in the dark.
- We cannot read or distinguish fine details in the dark, precisely because of the low resolution.
- Skotopiskt seende uppstår under svaga (nattetid) ljusförhållanden.
- Det skotopiska seendet förmedlas av stavar, vilket innebär:
* Hög känslighet för mycket svagt ljus.
* Dålig upplösning/visus (ungefär 20/200).
* Ingen färgseparation – vi kan inte se färger i mörker.
- Vi kan inte läsa eller urskilja fina detaljer i mörker, just på grund av den låga upplösningen.
What does the term photopic vision mean?
Vad innebär begreppet Fotopiskt seende?
Photopic vision occurs under bright (daytime) light conditions.
Photopic vision is mediated by cones, which means:
Low sensitivity to dim light.
Very good resolution/vision (20/20).
Good color separation – we can distinguish colors in daylight.
Fotopiskt seende uppstår under starka (dagtid) ljusförhållanden.
Det fotopiska seendet förmedlas av tappar, vilket innebär:
Låg känslighet för svagt ljus.
Mycket god upplösning/visus (20/20).
God färgseparation – vi kan urskilja färger i dagsljus.
What does the term "Duplex Retina" mean?
Vad innebär begreppet "Duplex Retina"?
Duplex retina = means that the human retina has two types of photoreceptors (rods and cones), which work under different lighting conditions.
Under twilight conditions (mesopic vision), both rods and cones contribute to the visual experience.
Duplex retina = betyder att människans näthinna har två typer av fotoreceptorer (stavar och tappar), som arbetar under olika ljusförhållanden.
Under skymningsförhållanden (mesopiskt seende) bidrar både stavar och tappar till synupplevelsen.
What is the intermediate state between scotopic and photopic vision called?
Vad kallas mellanläget mellan skotopiskt och fotopiskt seende?
Mesopic vision
Mesopiskt seende
Which photoreceptors are active in mesopic vision?
Vilka fotoreceptorer är aktiva vid mesopiskt seende?
Rods and cones
Stavar och tappar
What is the gradual improvement in vision after exposure to a bright light (e.g. the sun) is called?
Vad kallas den gradvisa förbättringen av synen efter exponering för ett starkt ljus (t.ex. solen)?
Dark adaption
Mörkeradaption
Why do we become "blind" in the dark after bright light?
Varför blir vi "blinda" i mörker efter starkt ljus?
* When we are out in bright light (e.g. sun), the photopigments in rods and cones are bleached (bleaching).
* “Bleaching” means that the pigment molecules have already reacted to light and are temporarily out of action.
* If many pigments are bleached → few are active → low sensitivity. That is why we see poorly when we suddenly enter darkness.
* När vi är ute i starkt ljus (t.ex. sol) så bleks fotopigmenten i stavar och tappar (bleaching).
* ”Blekning” betyder att pigmentmolekylerna redan har reagerat på ljus och tillfälligt är ur spel.
* Om många pigment är blekta → få är aktiva → låg känslighet. Därför ser vi dåligt när vi plötsligt går in i mörker.
Kortfattat:
* Starkt ljus ”förbrukar” fotopigment → låg känslighet.
* I mörker regenereras pigmenten → hög känslighet.
* Den långsamma återhämtningen = tiden det tar för pigmenten att ”laddas om”.
Why does the sensitivity to light in a photoreceptor increase during dark adaptation?
Varför ökar känsligheten för ljus i en fotoreceptor under mörkeradaption?
Because the regeneration of photopigment in the photoreceptor increases (recharges) during dark adaptation.
För att regenereringen av fotopigment i fotoreceptorn ökar (laddas om) under mörkeradaption.
Vad menas med att det är en tvådelad kurva på mörkeradaption (stavar först, tappar sen)?
Varför ser kurvan tvådelad ut?
Först ser vi snabb förbättring tack vare tapparna.
Sedan, efter några minuter, tar stavarna över och driver känsligheten mycket längre ner (högre känslighet).
Kort sagt:
Tappar = snabba men inte så känsliga.
Stavar = långsamma men extremt känsliga.
What is light adaptation?
Beskriv begreppet ljusadaption
Ljusadaption: "Det visuella systemet anpassar sig till förändringar i ljusnivåer (illumination)"
• När ögat går från mörker → ljus.
• Exempel: När man går ut i stark sol efter att ha varit i ett mörkt rum.
Vilken process är snabbare, lusadaption eller mörkeradaption?
Ljusadaption.
Vad är "skotopisk ljusadaption"?
Hur stavarna anpassar sig till förändringar i bakgrundsbelysning.
Om bakgrunden blir ljusare → stavarna måste ”skruva ner” sin känslighet.
Exempel: När du är ute på natten och någon tänder en gatlykta – stavarna måste anpassa sig för att du ska kunna fortsätta uppfatta skillnader i ljus.
Vad är "fotopisk ljusadaption"?
Hur tappar anpassar sig när bakgrundsbelysningen förändras.
Exempel: Du sitter en solig dag och läser en bok utomhus. Plötsligt går ett moln för solen och ljuset minskar kraftigt. Tack vare tapparnas ljusadaption kan du ändå fortsätta läsa texten utan problem – du märker knappt förändringen i ljusnivå.
Beskriv DeVries–Rose-lagen
Den beskriver hur svårt det är att upptäcka en liten ljusökning (ΔI) mot en mörk bakgrund (IB).
🔦 Enklare förklaring
Tänk dig att du är ute i mörkret. Om bakgrunden blir lite ljusare, behöver även ljusblixten du ska se vara lite starkare för att du ska märka den.
Beskriv Webers lag
Webers lag handlar om kontrastkänslighet:
* Den minsta ljusökning (ΔI) du kan upptäcka är proportionell mot bakgrundsljuset
🔦 Enkel förklaring
Om du tittar på ett vitt papper i svagt ljus behövs bara en liten ljusökning för att du ska märka skillnaden.
Om du tittar på samma papper i starkt solljus behövs en mycket större ljusökning för att du ska märka skillnaden.
Beskriv "Purkinje effect"
När vi går från dagsljus (fotopiskt seende, tappar) till mörker (skotopiskt seende, stavar) förskjuts ögats känslighet för våglängder.
Tapparna är mest känsliga vid ca 555 nm (grönt-gult ljus).
Stavarna är mest känsliga vid ca 507 nm (blå-grönt ljus).
🔦 Vad betyder det i praktiken?
I dagsljus ser röda färger relativt starka och blå/gröna svagare.
I mörker ser vi istället blå/gröna färger starkare medan rött nästan försvinner.
🧠 Vardagseffekt
En röd blomma i dagsljus ser klar och tydlig ut → men i skymningen ser den mörkare och nästan svart ut.
Ett blått föremål kan däremot se ljusare och mer synligt ut i skymningen än på dagen.