Тўр пардаси бўлиб, унинг ташқи юзаси колбочкалар

1.3.3 Вавилов тажрибалари

Кўзга кўринадиган ёруғликда фотонларнинг энергияси анча кам (2-5 эВ), шу боис 1.3.2 банддаги ўхшаган экспериментларни қилиш анча қийин. Бироқ, бу қийинчиликга қарамай С.И. Вавилов (1891-1951) жуда заиф ёруғлик манбаидан чиқаётган ёруғлик равшанлигини ўзгаришига қараб фотонларни кўришга муваффақ бўлди. Бошқача айтганда оддий ёруғлик оқими интенсивлигининг флуктуацияси бевосита кўз орқали қайд қилинди.
Масалани яхши тушуниш учун аввал инсон кўзи қандай қилиб ёруғлик оқими интенсивлигини сезади деган саволга жавоб берамиз. Кўзнинг ёруғликни сезадиган соҳаси- бу тўр пардаси бўлиб, унинг ташқи юзаси колбочкалар ва таёқчалар билан қопланган. Тўр парданинг қалинлиги 0,5 мм бўлиб, у бирнеча қатламдан иборат: кўриш асаб (нерв) толаси, таянч тузилмаси ва колбочка ва таёқчаларни формасига мос келган ёруғлик сезгир ҳужайралардир. Колбочка ва таёқчаларнинг сони жуда кўп. Колбочкалар сони 7 000 000 та атрофида бўлиб, таёқчалар сони эса 133 000 000 тага етади. Тўрнинг маркази қисмида ўйиқча-сариқ доғ бор ва уни марказий чуқурча ёки марказий фовиа, қисқача фовиа (fovea centralis) деб аташади. Фовиа юзаси 0,5 атрофида бўлиб, унга мос келган кўриш майдони тахминан бир градусга тенг. Фовиа ҳаддан ташқари (фақат) колбочкалар билан қопланган ва улар аниқ кўриш жойи ҳисобланади. Шу боис ҳам биз буюмларга қараганимизда кўз мўлжаллини шундай оламизки буюм акси сариқ доғга тушсин. Жуда ҳам аниқ кўриш учун буюмни фовиага проекциялаймиз. Колбочкалар асосан сариқ доғда мужассамлашган бўлса, таёқчалар тўрнинг чекка қисмида (перифериясида) ўрнашган. Таёқчалар колбочкаларга нисбатан юқори сезгирликга эга, аммо улар ранг ажратиш қобилятидан маҳрум. Уларни одатда периферик, ғира-шира (ярим қоронғи),оқшомги (мезопик) ва ахроматик (рангсиз) кўриш аппарати дейишади. Колбочкалар пастроқ ёруғлик сезгирликга эга бўлиб, тўр яхши ёритилганда ишлайди, буюм деталларини яхшироқ ажратишга ва рангни ҳис қилиш имконини беради. Шу боис колбочкалар марказий, кундузги (фотопик) ва ранг аппарати деб аташади. Фовиани энг аниқ кўриш жойи деб аталишига сабаб шундаки,ҳар бир колбочка фақат битта кўриш асаб толаси билан боғланган, периферияда эса ҳар бир асаб толаси бир нечата таёқча ва колбочкалар билан боғланган. Ўрта ҳисобда ҳар бир асаб толасига 140 тача колбочка ва таёқчалар тўғри келади. Таёқчалар буюмларни бир биридан равшанлик орқали ажратади ва уларнинг ранги бирхил кўринади, лекин шунга қарамай таёқчаларнинг сезгирлиги турли буюмлар учун ҳар хил. Таёқчалар сезгирлиги максимуми λ=0.5 мкм га, колбочкаларни сезгирлик максимуми эса λ=0.555 мкм га тўғри келади.
Инсон кўзи муайян сезгирлик бўсағасига эга. Бу дегани, агар кўз тўр пардаси соҳасига муайян тўлқин узунликдаги ва муайян давомийликга эга ёруғлик чақнаши келиб тушса, у ҳолда қандайдир энг кам фотонлар сонидан бошлаб кўз чақнашни сезади ва чақнашда фотонлар сони бу минималдан кам бўлса кўз чақнашни ҳис қилмайди. Берилган шароит учун фотонлар сони кўзнинг сезгирлик бўсағасини белгилайди.
Агар чақнашлар кетма-кетлигида сезгирлик бўсағасига нисбатан ўртача олганда фотонлар сони кўп бўлса, флуктуация туфайли улар сезгирлик бўсағасидан кам бўлиб қолмайди ва кўз ҳар бир чақнашни қайд қилади. Аммо кўзга йўналтирилган чақнашда фотонларнинг ўртача сони кўз бўсаға сезгирлиги атрофида бўлса, у ҳолда чақнашдаги фотонларни сони бўсаға сезгирлигидан кўп бўлса қайд қилади ва аксинча кам бўлса қайд қилмайди. Бундан чиқадики, сезгирлик бўсағаси яқинида чақнаш кузатилганида чақнашдаги фотонлар сони флуктуациясини қайд қилиш мумкин. Ғира-шира (оқшомги) кўришда кўзнинг сезгирлик бўсағаси ҳар хил кузатувчи учун бир неча ўн фотонлардан то бирнеча юз фотонларни ташкил қилиши мумкин.
С.И. Вавилов тажрибаларида М-ёруғлик манбаидан чиққан ёруғлик D-дискдан ўтиб, Ф-ёруғлик фильтрига тушади. Фильтр муайян тўлқин узунликга эга бўлган тўлқинни ўтказади. Тажрибада асосан яшил нурдан фойдаланилди. Сўнг К коллиматордан ўтган ёруғлик кўзга келиб тўшади. Бундан ташқари ёруғлик йўлига интенсивликни узлуксиз камайтирадиган фильтр қўйилган бўлиб, унинг ёрдамида ёруғлик интенсивлигини ўзгартириш мумкин, у 1.3.4-расмда кўрсатилмаган. Кўз кучсиз бўлган А-ёруғлик манбаига фокусланади.