Warum kann ich hellrot oder blau werden, wenn ich meinen Finger darauf halte?

Dies wird durch chromatische Aberration im Auge verursacht: Kurzwellen (blau) werden stärker gebrochen (durch die Hornhaut und die Augenlinse) als langwellige (rotes Licht). Dies ist unter normalen Bedingungen nicht sichtbar, kann aber mit Ihrer Methode beobachtet werden. Eine gute Übersicht über das Auge findet sich in dieser Ref. , siehe Seite 49 für chromatische Aberration.

Aus diesem Grund kann eine mehrfarbige Szene niemals perfekt auf der Netzhaut fokussiert werden: Eine Punktquelle im Fokus für Grün (550 nm) wird kurzsichtig (Fokuspunkt vor der Netzhaut) für Blau (480 nm) und weitsichtig ( Brennpunkt hinter der Netzhaut) für Rot (656 nm). Das Bild auf der Netzhaut ist ein grüner Punkt und ein roter und blauer verschwommener Bereich um diesen Punkt herum (die Realität ist komplexer, siehe Punktdiagramm auf Seite 34). In der obigen Abbildung ist Grün fokussiert, Rot und Blau nicht (alle im Bild gezeichneten Strahlen stammen vom gleichen Punkt in der Ferne). Die rote Komponente trifft links vom Brennpunkt auf die Netzhaut, wenn sie durch die linke Hälfte der Linse kommt, und rechts, wenn sie durch die rechte Hälfte geht. Der Abstand vom Brennpunkt ist proportional zum Abstand vom Mittelpunkt der Linse,

Wenn Sie Ihren Finger rechts vom Rand ausrichten, wie in Ihrem zweiten Diagramm, bedecken Sie den größten Teil der Hornhaut, und Licht, das vom beobachteten Rand kommt, kann nur durch den linken äußeren Bereich der Iris gelangen. Auf der Netzhaut sind Himmel und Wolken rechts, der schwarze Bereich links:

Unter der Annahme, dass die Kante in der grünen Wellenlänge fokussiert ist (welche Komponente das Auge zum Fokussieren verwendet, hängt von der Entfernung ab), ist die entsprechende rote Komponente eine unscharfe Linie links davon und eine unscharfe blaue rechts davon. Anstelle eines scharfen Übergangs von Schwarz zu Weiß erhalten Sie einen diffusen Übergang von Schwarz zu Rot, zu Gelb (Rot + Grün) zu Weiß (Rot + Grün + Blau).

Aus dieser Überlegung lässt sich auch ableiten, dass bei freiem Sichtfeld (also beim Wegnehmen des Fingers) ein (nicht wahrnehmbarer) magentafarbener Rand vorhanden ist: Der Rotanteil ist immer noch da und das Licht fällt rechts durch der Linse fügt eine nach links verschobene blaue Komponente hinzu. Aber in dieser Situation ist der weiße Rand viel heller und verdeckt den Effekt.

Zum Beispiel mit dem Finger in 2 cm Entfernung vom Auge, dem Rand in 2 m Entfernung, einer Pupillengröße von 3 mm und 1 cm des sichtbaren schwarzen Bereichs können Sie (mit den Formeln für ein Kreissegment mit R = 1,5 mm und h = 0,1 mm), dass vom Rand kommendes Licht nur 1,02 % der Gesamtfläche der Pupille erreicht. Ohne den Finger, der das Licht blockiert, wird die Kante 100-mal heller, wodurch die magentafarbene Linie daneben unmöglich zu sehen ist, ebenso wie ein (nicht transparentes) schmales Objekt vor einer hellen Lampe als dunkel oder schwarz wahrgenommen wird , unabhängig von seiner wahren Farbe (aufgrund der begrenzten Schwellenempfindlichkeit dL/L, siehe Lit. Seite 11, und seitlicher Hemmung in der Netzhaut).

Die Größe der Aberration beträgt etwa -1,5 dpt für Blau und +0,5 für Rot. Theoretisch würde eine Korrektur die Sehschärfe bei weißem Licht verbessern, was in Labortests bestätigt wurde, aber es ist schwierig, es bei Brillen oder Kontaktlinsen umzusetzen (die im Labor verwendeten Korrekturlinsen erforderten eine genaue Ausrichtung und schränkten das Sichtfeld ein). ). Das menschliche Auge kompensiert den Effekt teilweise: Die Fovea, der Bereich, der für scharfes zentrales Sehen verantwortlich ist, ist weniger empfindlich für blaues Licht (siehe Seite 10 von Lit.).

_{(Das erste Bild ist eine Adaption von „Chromatic aberration lens diagram.svg“, DrBob, englischsprachige Wikipedia)}