Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: per me e' mistero

quando guardo qualcosa credo che arrivino fotoni singoli al mio
 nervo ottico e che questi poi formino una immagine di qualcosa
 che e' stata illuminata: in parte li ha assorbiti in parte
 riflessi.
Ma come fa in un singolo fotone ad esserci l'informazione che in
 gruppo formera' l'immagine complessiva?
Cioe' in cosa consiste questa informazione? Lunghezza d'onda?
-- 
 
ciao Massimo
 
 
________________________
 
##provare per credere##
 
 
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la meraviglia della complessita' di onde e vibrazioni e di come la
 mente si formi una immagine della realta' dai fenomeni.
Ma la realta' al di la' dei fenomeni forse e' quello che passava
 per la testa a Feynman.


 Cioe' in cosa consiste questa informazione? Lunghezza d'onda?
 
arrivano tre frequenze che eccitano i sensori della retina, il nervo
ottico li veicola al cervello, tutto il resto lo fa lui.
 
 
 
-- 
Enzo Lombardo      
~~~~~~~~~~~~ wind ...
~~~~~~~~~~~~~~~~~ wave ...  
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fun ...

 wrote:> quando guardo qualcosa credo che arrivino fotoni singoli al mio>  nervo ottico e che questi poi formino una immagine di qualcosa>  che e' stata illuminata: in parte li ha assorbiti in parte>  riflessi.> Ma come fa in un singolo fotone ad esserci l'informazione che in>  gruppo formera' l'immagine complessiva?> Cioe' in cosa consiste questa informazione? Lunghezza d'onda?arrivano tre frequenze che eccitano i sensori della retina, il nervoottico li veicola al cervello, tutto il resto lo fa lui.
 
Gia'.
Ma la mia domanda era sull'informazione nel singolo fotone.
Mettiamo io stia guardando la foto di Manuela Arcuri.
La luce in singoli fotoni arriva ai miei due occhi.
Ed essendo due abbiamo una doppia fenditura come nel famoso
 esperimento.
Ora il singolo fotone descritto dalla funzione d'onda come si
 comporta quando attraversa la doppia fenditura?
Avviene il famoso collasso?
Certo, abbiamo due occhi per avere il senso della profondita' ma
 quella somiglianza alla doppia fenditura mi intriga.
 
 
 
 
 
-- Enzo Lombardo      ~~~~~~~~~~~~ wind ...~~~~~~~~~~~~~~~~~ wave
 ...  ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fun ...
 


 
 
 
 
Non sono in  grado di capire la tua domanda riguardo a una diffrazione
che secondo te dovrebbe sempre verificarsi nel sistema ottico
dell'occhio.
 
Ti posso dire ciň che avviene inizialmente  quando i fotoni arrivando
sulla retina colpiscono molecole di rodopsina sensibile alla luce che
aasorbendoli subiscono  una modifca nella sua struttura con un aumento
di segnale. 
Da qui in poi siamo nel campo della trasmissione di segnali neurali e
successivamente  nella ricostruzione dell'ambiente esterno  da parte del
cervello  al suo interno.


 Cioe' in cosa consiste questa informazione? Lunghezza d'onda?
 
Non ti so dare una risposta completa. Però partirei dal tuo assunto che 
"arrivino fotoni singoli al mio nervo ottico e che questi poi formino 
una immagine di qualcosa che e' stata illuminata".
 
Studi recenti mostrano una debole capacità del nostro occhio di rivelare 
singoli fotoni (cfr. 
https://www.nature.com/articles/ncomms12172
 ) ma 
questo può avere a che fare con la fisiologia e fisica della visione in 
condizioni di buio. In condizioni di illuminazione normale, l'ipotesi di 
immagini formate da eventi a singoli fotoni mi sembra un tantino 
arrischiata. Effetti cumulativi e collettivi giocano un ruolo.
 
Potrebbe comnque essere interessante stimare il numero di fotoni che 
entrano nell' occhio per unità di tempo in condizioni di illuminazione 
normale. Questo lo lascio come esercizio per chi volesse divertirsi un 
po' con le stime numeriche.
 
Giorgio

 Il 16/10/23 17:07, Massimo 456b ha scritto:> quando guardo qualcosa credo che arrivino fotoni singoli al mio>   nervo ottico e che questi poi formino una immagine di qualcosa>   che e' stata illuminata: in parte li ha assorbiti in parte>   riflessi.> Ma come fa in un singolo fotone ad esserci l'informazione che in>   gruppo formera' l'immagine complessiva?> Cioe' in cosa consiste questa informazione? Lunghezza d'onda?Non ti so dare una risposta completa. Perņ partirei dal tuo assunto che "arrivino fotoni singoli al mio nervo ottico e che questi poi formino una immagine di qualcosa che e' stata illuminata".Studi recenti mostrano una debole capacitą del nostro occhio di rivelare singoli fotoni (cfr. 
https://www.nature.com/articles/ncomms12172
 ) ma questo puņ avere a che fare con la fisiologia e fisica della visione in condizioni di buio. In condizioni di illuminazione normale, l'ipotesi di immagini formate da eventi a singoli fotoni mi sembra un tantino arrischiata. Effetti cumulativ
 i e collettivi giocano un ruolo.Potrebbe comnque essere interessante stimare il numero di fotoni che entrano nell' occhio per unitą di tempo in condizioni di illuminazione normale. Questo lo lascio come esercizio per chi volesse divertirsi un po' con le stime numeriche.
 
da questo studio ne bastano da cinque a sette.
 
https://www.lescienze.it/news/2016/07/20/news/occhio_umano_percezi
 
one_singolo_fotone-3165176/#:~:text=Nel%201942%2C%20il%20fisiologo
%20Selig,fotoni%3A%20da%20cinque%20a%20sette.
 
quello che mi affascina e' l'informazione associata alla funzione
 d'onda e il suo collasso nel momento della "misurazione"
 visiva.


Massimo 456b ha scritto:
 > quando guardo qualcosa credo che arrivino fotoni singoli al mio
 > nervo ottico e che questi poi formino una immagine di qualcosa
 > che e' stata illuminata: in parte li ha assorbiti in parte
 > riflessi.
 > Ma come fa in un singolo fotone ad esserci l'informazione che in
 > gruppo formera' l'immagine complessiva?
 > Cioe' in cosa consiste questa informazione? Lunghezza d'onda?
 
Viste anche le risposte che hai avuto, mi sa che dovrò mettere un po'
ordine...
Si dà anche il caso che in questi giorni io sia impegnato a scrivere
un articolo su "come si vede il colore".
Non è proprio la stessa cosa, ma ci va molto vicino.
Non posso per ora mettere a disposizione l'articolo, e del resto credo
che non sarebbe la risposta giusta. Perciò debbo scrivere qualcosa ad
hoc. E debbo cercare di essere comprensibile senza farla troppo lunga.
Mica facile...
 
Cominciamo col distinguere due diverse condizioni di visione: con luce
suff. intensa (visione "fotopica", ovvero diurna) e con luce debole
(visione "scotopica" ovvero notturna).
Nell'occhio esistono due diversi tipi di sensori per i due regimi: i
coni per luce forte e i bastoncelli per luce debole. La zona di
transizione è grosso modo al crepuscolo.
 
Con luce debole (es. chiaro di luna) i coni sono fuori servizio perché
sotto soglia, e funzionano i bastoncelli. Questi sono di un solo tipo
e quindi non riconoscono i colori.
Qui entra in ballo un primo principio, che vale anche per i coni: non
ha alcuna importanza quali fotoni arrivano all'occhio: se le loro l.
d'onda stanno nella zona cui i bastoncelli sono sensibili, questi
manderanno, con un processo complesso che non sto a descrivere (anche
perché lo conosco solo in modo sommario) segnali al cervello attraverso
le fibre del nervo ottico.
Questi segnali non portano alcuna informazione circa la l. d'onda
della luce, ma solo sull'intensità: luce più intensa significa segnali
più frequenti.
Quindi la visione notturna è senza colori, in bianco e nero.
 
Esiste però l'informazione spaziale, semplicemente perchè i
bastoncelli sono distribuiti su tutta la superficie della retina (fovea
esclusa, v. dopo) e lo stesso vale per le fibre del nervo ottico.
Non bisogna però credere che ci sia una corrisp. biunivoca: ogni
bastoncello una fibra e viceversa. Le fibre sono molte meno dei
recettori, e di conseguenza la visione notturna (e periferica) è a
bassa risoluzione.
 
Non c'è nessun mistero nella formazione di un'immagine: il cervello
associa delle cellule della corteccia visiva alle varie regioni della
retina, quindi può ricostruire la forma di un'oggetto, riconoscerlo se
l'oggetto è noto, e fare una quantità di operazioni in cui l'occhio non
ha alcuna parte. Questo ha solo fornito una distribuzione spaziale
d'intensità.
Per la visione notturna mi fermo qui.
 
La visione diurna è più complicata perché è *colorata*.
Lo è perché esistono *tre* tipi di coni, indicati con L, M, S
(iniziali di "long", "medium", "short"). Questi aggettivi si
riferiscono alle varie l. d'onda cui i coni sono più sensibili: gli L
più verso le grandi l. d'onda (superficialmente indicate come rosso),
gli M verso l. d'onda medie (diciamo verde) e gli S le più corte (alla
buona, il blu).
 
Ma sarebbe del tutto sbagliato credere che ci sia una precisa corrisp.
tra tipo di cono e una determinata l. d'onda o banda di l. d'onda: le
curve di sensibilità si sovrappongono largamente, e per di più quelle
di L e di M differiscono poco.
A titolo d'informazione, trovate in
http://www.sagredo.eu/temp/fig2.png
 
le curve di sensibilità dei tre tipi di coni. In ascissa le l. d'onda
in nm, in ordinata le sensibilità in unità arbitrarie, con
l'avvertenza che le ordinate della curva L sono moltiplicate per 10
per renderla visibile.
 
Anche la distribuzione sulla retina varia per i tre tipi di coni.
C'è una regione centrale, la "fovea", di pochi mm di diametro, in cui
tutti i tipi sono presenti e con la massima densità.
Quindi in quella regione la vista raggiunge la massima acuità.
Allontanandosi dalla fovea i coni si diradano, e coni S sono
addirittura assenti.
Ma allora come va che a noi sembra di vedere bne in tutte le
direzioni?
Semplicemente perché gli occhi non stanno mai fermi: anche quando non
ci facciamo caso, esplorano tutto lo spazio. Questa enorme quantità
d'informazioni arriva al cervello diluita nel tempo, ma noi crediamo
di vedere tutto insieme.
 
Quanto al colore, a ciascun cono arriva in generale un flusso di
fotoni di tutte le diverse l.d'onda. La risposta di quel cono *non
dipende da questo*, ma solo dal numero totale che vengono assorbiti in
ogni piccolo intervallo di tempo.
È questa risposta che varia da un cono L a un M a un S.
 
Facendola facile, il cervello *sa* che una certa fibra nervosa porta la
risposta di un singolo cono (non è affatto così: già nella retina c'è
una "preelaborazione", che credo sia nota solo parzialmente).
La percezione del colore dipende dal raffronto tra le diverse risposte
che i tre coni danno a una stessa distribuzione spettrale della luce
incidente.
Potrei scrivere una formula, ma dovrei poi scrivere qualche pagina per
spiegarla e non so quanti capirebbero, quindi ci rinuncio.
Solo una cosa non posso evitare: dato che i coni sono tre e quindi al
cervello arrivano solo (per così dire) tre numeri per ciascuna piccola
regione della retina, mentre le distribuzioni spettrali possibili (i
numeri di fotoni delle diverse l. d'onda) sono molti molti di più, ne
risulta che diverse distribuzioni spettrali vengono interpretate come
colori uguali (metamerismo).
 
Riassumendo, gli occhi inviano al cervello
a) informazioni spaziali, perché a direzioni diverse nello spazio
corispondono fibre nervose distinte
b) informazioni cromatiche (e d'intensità) perché da ciascuna
direzione arrivano i tre dati che sono le risposte di ciascun tipo di
cono.
Il resto del lavoro lo fa il cervello, e non c'è da meervigliarsi se
la regione adibita alla visione (il lobo occipitale dela corteccia,
più singole porzioni subcorticali) sia la più estesa.
 
Mi restano solo alcune brevi note di commento ad altri post.
 
Non so che cosa dica Feynman, ma a naso direi che c'entra poco con la
domanda.
 
Non ci sono "tre frequenze": un dato cono può assorbire fotoni di una
larga banda possibile e viceversa: un fotone poniamo di 500 nm può
essere assobrito da qualunque cono, anche se con probab. diverse; e
una volta assorbito produce lo stesso effetto. Però nei tre casi
possibili l'informazione trasmessa al cervello cambia: "un cono L ha
assorbito un fotone", oppure "un cono M ecc.", "un cono S ecc.".
 
I due occhi non si comportano affatto come due fenditure.
Del resto perché l'esper. di Young con due fenditure riesca (si vedano
le frange) occorre che la luce che arriva sulle fenditure sia
*coerente*, e questo rihiede, per una data sorgente, una distanza non
superiore a un max.
Non posso approfondire, ma i 60 cm tra le due pupille sono una distanza
di gran lunga troppo grande.
 
La rodopsina è la molecola fotosensibile dei bastoncelli. Quelle dei
coni hanno altri nomi (genericamente opsine) che no conosco.
 
Interessante l'articolo che ha segnalato Giorgio, lo leggerò.
Però direi che la questione se un singolo fotone possa provocare una
risposta da un fotorecettore riguarda solo i bastoncelli, e comunque
non ha niente a che vedere con la formazione di un'immagine.
-- 
Elio Fabri

Ma sarebbe del tutto sbagliato credere che ci sia una precisa corrisp.tra tipo di cono e una determinata l. d'onda o banda di l. d'onda: lecurve di sensibilità si sovrappongono largamente, e per di più quelledi L e di M differiscono poco.
 
Questo e' il punto che mi interessava.
Ottima esposizione come sempre


 da questo studio ne bastano da cinque a sette.
....
 
Lo conoscevo. M il motivo dell'esercizio sul numero di fotoni ha a che 
fare col discorso di Elio del cambio di meccanismo di visione 
(coni/bastoncelli) al di sopra di una certa soglia luminosa. Finché 
stiamo a 1-7 fotoni direi che siamo in regime di visione notturna.
 
Giorgio

Ho scritto:
 > ...
 > In ascissa le l. d'onda in nm, in ordinata le sensibilit in unità
 > arbitrarie, con l'avvertenza che le ordinate della curva L sono
 > moltiplicate per 10 per renderla visibile.
Gli altri errori sono tipografici, ma questo è sostanziale.
Non è la curva L che è moltiplicata per 10, ma la curva S.
-- 
Elio Fabri

 Questo e' il punto che mi interessava. Ottima esposizione come sempre
 
In effetti quando si parla di frequenze a cui i pigmenti dei coni sono
sensibli si fornisce la massima sensibilità rispettivamente alla
frequenza di 440 nm, 540 nm e 570 nm. Quindi se può assumere che la
sensibilità può coprire uno spettro più ampio sempre restando in una
fascia di quella frequenza o alnando a investire la frequenza adiacente.
 
Parlo di frequenze e non di colori in questo caso, perche di per sè le
frequenze sono frequenze e non sono colorate, il colore è un'assegnazioe
(c'è chi dice una costruzione ) del cervello in base alla provenienze
dei segnali dai rispettivi coni  sensibili a dette frequenze.


 
 
Aggiungo qualche grafico che avevo preparato per una discussione su isf 
di qualche anno fa: 
https://rivistaarticoli.blogspot.com/2019/05/response-of-human-cones-to.html
 
 
(avevo anche postato il link qui: 
https://groups.google.com/g/it.scienza.fisica/c/rKjkIORl-GQ/m/ktBLsgYkBQAJ
)

 ha scritto:r>...Potrebbe comnque essere interessante stimare il numero di fotoni che entrano nell' occhio per unità di tempo in condizioni di illuminazione normale. Questo lo lascio come esercizio per chi volesse divertirsi un po' con le stime numeriche.> > da questo studio ne bastano da cinque a sette.....Lo conoscevo. M il motivo dell'esercizio sul numero di fotoni ha a che fare col discorso di Elio del cambio di meccanismo di visione (coni/bastoncelli) al di sopra di una certa soglia luminosa. Finché stiamo a 1-7 fotoni direi che siamo in regime di visione notturna.
 
Prendiamo solo l'informazione di un singolo fotone della foto
 della bella Manuela e chiamiamolo bit.
Questo bit di informazione e' sottoposto a tutte le leggi fisiche
 che conosciamo dall'ottica alla termodinamica all'elettrodinamica
 quantistica.
Di questo bit di informazione sappiamo il trasmittente e il
 ricevente ma cosa dire di quando questo bit e' in viaggio verso
 il ricevente. Come si associa alla funzione d'onda della
 meccanica quantistica?


 ha scritto:r >Ma sarebbe del tutto> sbagliato credere che ci sia una precisa corrisp.tra tipo di cono e una> determinata l. d'onda o banda di l. d'onda: lecurve di sensibilità si> sovrappongono largamente, e per di più quelledi L e di M differiscono> poco.> > Questo e' il punto che mi interessava. Ottima esposizione come sempreIn effetti quando si parla di frequenze a cui i pigmenti dei coni sonosensibli si fornisce la massima sensibilità rispettivamente allafrequenza di 440 nm, 540 nm e 570 nm. Quindi se può assumere che lasensibilità può coprire uno spettro più ampio sempre restando in unafascia di quella frequenza o alnando a investire la frequenza adiacente.Parlo di frequenze e non di colori in questo caso, perche di per sè lefrequenze sono frequenze e non sono colorate, il colore è un'assegnazioe(c'è chi dice una costruzione ) del cervello in base alla provenienzedei segnali dai rispettivi coni  sensib
 ili a dette frequenze.
 
Questo articolo potrebbe chiarire il problema.
 
https://www.brainfactor.it/il-realismo-diretto-e-le-neuroscienze/
 
 
Il fatto e' che come al solito giunge a conclusioni idealistiche e
 molto ingenue.
Il fatto che la luce sia un medium fra oggetto percepito e oggetto
 reale non implica il fatto che quell'oggetto reale non sia
 esattamente quello percepito e che sia il medium luce a contenere
 tutte le potenzialita' di attinenza e non l'occhio o il cervello
 umano o animale che sia.
Ossia il segnale arriva attinente.
Poi se uno e' daltonico la causa e' del ricevente.
