水下视觉
水下视觉是视觉器官受到水下光刺激所产生的感觉。与正常视觉相比,水下视觉的特点是能见度低,视力差,视野小,空间视觉和色觉都有改变。
能见度低 这是由于水对光的反射和吸收,消耗大量光能所致。当光线射向水中时,在水面发生反射。入射角越大,反射的光量越多。如正午、阳光直射、入射角等于零,反射的光量很少,大部分光线透入水中,水下能见度要比稍早或稍晚时大气中同样照度下为好。
水对光的吸收比空气大千倍以上。在水中,光能受水分子和悬浮于水中的颗粒阻碍产热而消耗。因此,水愈深或愈混浊时,被吸收的光能愈多,能见度就愈低。光线每行进1m,在清澈的水中吸收10%以上;在混浊的河水或沿岸海水吸收可达85~95%以上。在这样的水中,即使在夏季晴朗的中午,4m深处的照度仅0.3~0.6Lx。只相当于月夜的照度。此时的视觉属于暗视觉。
视力差 视力降低有多种不同的情况和原因。若角膜与水直接接触,由于水对光的折射率(1.333)与角膜的折射率(1.376)相差不多,光线从水入眼,屈光度比由空气入眼减少约40D (正常眼在空气中约59D),就会变成“远视”。来自水下物体的光,经过眼折射后在视网膜上形成的将是模糊不清的象,视力显著降低。光线在水中发生散射,也是水下视力降低的一个原因。因散射使物体轮廓变得模糊,物体与其背景的对比不明显。如在空气中视力为1,在水下可降到1/100/~1/200。
戴潜水头盔或潜水面罩入水,在水与角膜之间存在空气层,光虽系由空气入眼,眼的屈光度得以保持,但由于光在水中散射和水中照度低所致的视力降低依然存在,因此,人在水下的视力总有不同程度的降低。
视野缩小 人角膜接触水时,视野约为在空气中的3/4。这是由于光线从水中进入眼内,屈光度减少,原来视野边缘上的光,不能被折射到视网膜的边缘。
人在水下使用潜水装具时,由于一部分光线被头盔或潜水面罩遮蔽,视野更被限制在较小的范围内,只能借助转动眼球和头颈来弥补此缺陷。
空间视觉改变 戴潜水头盔或潜水面罩的潜水者,在水下视物时,空间视觉出现放大、位移和失真。水下空间视觉发生放大和位移是由于光从水中进入空气时发生折射以及人习惯于感觉直射光线所致。此时,水下物体看上去显得大些,约为原物的4/3; 距离显得近些,约为原距离的3/4。失真是由于来自水下物体的光线在水-空气界面上的入射角大小不同,因而折射程度不同所致。离眼远的光线入射角大,折射角也大;离眼近的光线入射角小。折射角也小,以致同一物体的各个部位或不同距离的物体,放大的比例不一样,于是造成失真。
色觉改变 光谱中的各种色光射入水下后,都将随着水深的增加而先后被吸收,长波先被吸收,短波后被吸收。一般红、橙、黄色光分别在水下1m、5m、10m处被吸收掉;20m处仅蓝、绿色光被保留下来。因此,导致水下色觉的改变。例如在水深10m处,从伤口流出来的血,看起来不是红色的,而是蓝绿色,在水底看来是阴暗的鹅卵石,取离水面,可能是鲜红色的。
水中的悬浮颗粒易吸收波长短的色光。因此,在清澈的海水中,蓝色和绿色最明显可见;在较混浊的近岸海水中,绿色和黄色最明显可见; 而在混浊的江水和港湾水中,黄色、橙色和红色最明显可见。