Het menselijk oog

Het visueel
waarnemen
van
faint fuzzies
Jan van Gastel
14 maart 2013
Wat bepaalt de zichtbaarheid van faint fuzzies?
Kenmerken object (helderheid, grootte)
Telescoop (aperture, vergroting)
Contrast met achtergrond
Oog en hersenen
Basisbegrippen







Achtergrondhelderheid: in magnitude per vierkante
boogseconde
Oppervlaktehelderheid : magnitude per vierkante
boogseconde
Contrast: verschil tussen achtergrondhelderheid en
oppervlaktehelderheid (A-O)/A
Drempelwaarde contrast: nog net waarneembaar
contrast
Geïntegreerde magnitude: totale hoeveelheid licht die
ons bereikt, ongeacht de grootte van het object
Grensmagnitude: zwakste ster te zien met blote oog
onder bepaalde omstandigheden
Uittreepupil: cirkelvormig deel in centrum oculair waar al
het licht door in het oog komt. Diameter uittreepupil is:
diameter objectief/vergroting (afgekort: D/V)
Wat bepaalt eigenlijk de helderheid van het beeld?

Achtergrondhelderheid, dus ook de lichtvervuiling

Uittreepupil



Dus: bij een gegeven achtergrondhelderheid (donkerte) bepaalt de
uittreepupil de helderheid van het beeld:
Hoe kleiner de uittreepupil, hoe donkerder
Volgens formule D/V, geeft bij eenzelfde vergroting een telescoop
met groter objectief dus een helderder beeld dan een telescoop
met een kleiner objectief
Achtergrondhelderheid: voorbeelden
(gemeten met de Sky Quality Meter)

Camping Franse Alpen: 21.7
Oregon starparty: 21.9
Col D’Izoard, (Franse Alpen): 21.8
Morvan: (Midden Frankrijk) 21.6
Lauwersoog: 21.3
Starparty Wateren (Drente): 21.4
Palingbeek (Zuidwest België): 20.1
Bij mij thuis (Huizen): 19.7
Amersfoort: 18.6

Maximum: ongeveer 22.0








Grensmagnitude
Zwakst zichtbare ster
Voor een bepaalde persoon: dus subjectief
Op een bepaalde plaats
Onder bepaalde omstandigheden
Na aanpassing aan donker
Perifeer waargenomen
Relatie Achtergrondhelderheid en grensmagnitude
blote oog
oppervlaktehelderheid

Kenmerk van uitgebreide objecten

Te berekenen uit magnitude en afmetingen:
O=M+2.5log(2827*la*ka) in mag/boogsec^2
- M = geïntegreerde magnitude
- la, ka = korte en lange as object in boogmin.
- O = oppervlaktehelderheid
De telescoop
Wat doen we eigenlijk met een telescoop?

Licht verzamelen

Vergroten

Allebei meer, naargelang het
objectief groter is
Licht verzamelen
Formule: 2.5*log(A2*0.7/72)
Magnitudewinst t/o blote oog,
met oog/uittreepupil van 7 millimeter (A=aperture)
Vergroten (1)
Object groter
(hoekgrootte)
Uittreepupil kleiner
Licht uitgesmeerd
Donkerder beeldveld
Formule verdonkering:
Voorbeeld
2.5*log(61.25/U2)
Achtergrondhelderheid: 20.6
Uittrepupupil: 2 mm.
Verdonkering: 2.5*log(61.25/2^2)= 2.96
(U=uittreepupil)
Donkerte in oculair: 20.6+2.96 = 23.6
Vergroten (2)
Zwakkere sterren
zichtbaar
Zwakkere uitgebreide
objecten zichtbaar
Door verschillende mechanismen
Vergroten op sterren (1)
Achtergrondlicht wordt
uitgesmeerd
Uittreepupil wordt
Kleiner
Achtergrond wordt donkerder
Sterlicht niet uitgesmeerd,
ster blijft puntbron
Ster blijft even helder
Verhoging contrast ster-achtergrond
zwakkere sterren zichtbaar
Vergroten op sterren (2)
Voordeel van een grote telescoop
Vangt meer licht,
zwakkere sterren zichtbaar
Vergroten op uitgebreide objecten (1)
Achtergrondlicht wordt
uitgesmeerd
Uittreepupil
wordt kleiner
Objectlicht wordt
uitgesmeerd
Achtergrond en object worden in
dezelfde mate donkerder
geen verhoging van het contrast
Vergroten op uitgebreide objecten (2)
Object wordt groter
(hoekgrootte)
Object beter zichtbaar
Achtergrond en object
worden allebei donkerder
Object slechter zichtbaar
Tegengestelde effecten
Vergroting maakt tegelijkertijd het object beter en slechter zichtbaar
Vergroten op uitgebreide objecten (3)
Zoeken naar een optimale vergroting
Object groot genoeg
voor oplossend
vermogen van oog
Achtergrond en object nog
niet te donker om het object
te kunnen waarnemen
‘Optimum detection magnification’
Vergroten op uitgebreide objecten (4)
Voordeel van een grote telescoop
Vangt meer licht
Grotere uittreepupil bij
dezelfde vergroting
Lichtere achtergrond (en object)
Zwakkere objecten zichtbaar
Lager contrast zichtbaar
Meer objecten zichtbaar
Moet je veel vergroten op faint fuzzies?
Als je kleine objecten en details in objecten wilt zien wel:
➢
Resolutie staafjes maar 0.5-1 graad in donkere omstandigheden
➢
(bij licht ongeveer 1 boogminuut)
➢
Dus vergroten tot datgene wat je wilt zien minimaal zo groot is.
➢
Voorbeelden: kleine stelesels uit Arp catalogus
NGC 604, neveltje in M33
➢
➢
Bij veel vergroten is goede optiek van belang
Het oog
Het netvlies
Kegeltjes en staafjes
Verdeling kegeltjes en staafjes in het netvlies
– Meeste kegeltjes in het centrum
– Meeste staafjes naast het centrum
Omdat de meeste staafjes niet in het centrum van
het netvlies zitten: perifeer waarnemen
(= net naast het object kijken)

Doe je dus met de staafjes

Gevoeligst ongeveer 15 ° in de richting
van je neus

Geen kleuren

Lage resolutie, dus geen kleine details

Zeer gevoelig voor beweging
Pas bij perifeer waarnemen op voor
het
Troxler effect

Het verdwijnen van objecten aan de rand van het
beeldveld als je 'gefixeert' perifeer kijkt.

Vooral bij kleine objecten en laag contrast (dus
juist bij de objecten die we willen zien)

Veroorzaakt door aanpassing van visuele
neuronen

Hoef je niet eens echt ernstig voor te staren,
omdat de staafjes een vrij groot ‘receptive field’
hebben

Kijk dus iets rond in je beeldveld
Het Troxler effect
De ring verdwijnt als je
De stip fixeert
Beweging van de telescoop

Soms geschikt om na te gaan of je
een object wel of niet ziet

Ongeschikt om fijne details waar te
nemen.
Aanpassing aan donker en aangepast blijven
aan donker
Goed aanpassen aan donker is zeer
Belangrijk!
Vermijden van licht tijdens waarnemen is
net zo belangrijk!
Aanpassing aan donker en aan licht
Tempo aanpassing
 Aan donker: relatief langzaam
 Aan licht: relatief snel
Wat past zich aan?
 Pupildiameter
 Kegeltjes en staafjes
 Neurale processen
Snelheid aanpassing aan
donker en aan licht
Aanpassing diameter
oogpupil






Maximum diameter ongeveer 7 mm
Grote individuele verschillen
Max. diameter neemt af met leeftijd
Bij vrouwen ander verloop dan bij
mannen
Bij jongeren ander verloop dan bij
ouderen
Bij gebruik telescoop alleen van belang
bij lage vergrotingen
Aanpassing staafjes en
kegeltjes
Waarom ‘alles zwart’ als je net
buiten in het donker komt?

Kegeltjes stoppen ermee vanwege
onvoldoende licht

Staafjes zijn nog niet klaar om het
over te nemen
Donkeraanpassing van
staafjes

Opbouw van Rhodopsine. Hierbij is
vitamine A zeer belangrijk

Rhodopsine is zeer lichtgevoelig en
wordt o.i.v. licht afgebroken

Opbouw gaat langzaam

Afhankelijk van hoeveelheid licht waar
men vandaan komt (initiële aanpassing)
Effect van verlichting waaruit men komt op
donkeraanpassing
1: Fel zonlicht
5: zonsondergang
bij bewolkt weer
Herstel
donkeraanpassing na
verlichting
Afhankelijk van

Hoeveelheid licht waaraan men is
blootgesteld

Tijd die men in het licht heeft
doorgebracht

Kleur van het licht
Effect duur verlichting op
donkeraanpassing
Zelfs kortdurende
verlichting heeft dus
effect
Als je een tijdje binnen
gaat zitten kun je
opnieuw beginnen
met aanpassen
Verdere aanpassing in oculair bij hoge
vergroting, na aanpassing aan donker
Bij lichtvervuiling
Zonder
lichtvervuiling
Achtergrondhelderheid
Verlichting tijdens waarnemen
Experimenten
Literatuur
1. Rood licht
2. Zo zwak mogelijk
3. Zo kort mogelijk
Na 15 seconden zwak rood licht:
15-25 seconden voor heraanpassing
Na 15 seconden zwak wit licht
30-50 seconden
Lessen uit voorafgaande









Niet teveel in het licht voorafgaand aan
waarneemsessie
Gebruik zeer zwak rood licht
Gebruik dat zeer weinig en zeer kortstondig
Meeste rode lampjes zijn veel te fel en veel te
vaak gebruikt
Gebruik als je moet lezen grote letters, je hebt
dan minder licht nodig
Scherm je ogen af tegen strooilicht: donkere lap
Kijk langdurig in het oculair ter aanpassing
Houdt (heldere) sterren buiten beeld: klein
beeldveld
Bereid je goed voor, zodat je niet vaak licht nodig
hebt
Oog en hersenen
oog en hersenen
Fantasie en
werkelijkheid

Onze hersenen proberen informatie
begrijpelijk te maken

Door vergelijking met iets wat bekend is.

Dat speelt vooral als er onduidelijkheid
is, dus op de grens van het
waarnemingsvermogen
Grens van waarneming en
‘subliminal perception’
Zien we (detail in) een object wel of niet?
Mogelijke antwoorden:
 Ja
 Weet niet
 Nee


Als mensen ‘ja’ of ‘nee’ moeten zeggen:
meer goed dan fout
Je weet (dus) meer dan je denkt dat je
weet
Wel of niet vooraf kijken wat
te zien is?
Ja:
 weet wat je kunt
verwachten



Nee:
 Weet niet wat je
kunt verwachten
Weet dus precies
waar je wat zoekt
Kans groter dat je
het object of
detail in object,
ziet

Kans groter dat je
object of detail in
object niet ziet

Kans groter dat je
iets waarneemt
dat er echt is?

Minder kans op
‘fantasie’?
Kans groter op
‘fantasie’?
Kun je echt
NIETS vooraf
‘weten’?
Dank voor uw aandacht