明るい場所から暗い場所へ入った直後は見えにくくても、しばらくすると周りが分かりやすくなることがあります。これは、部屋の照明が必ず明るくなったからではありません。目の側の状態も変わるためです。中学受験の資料問題では、光の強さの変化と、光を感じる側の変化を分けて読むことが大切です。
光の入口だけが変わるわけではない
暗い場所では、瞳孔が大きくなることで入る光の量を調節します。しかし、暗い場所へ慣れる変化を、瞳孔の大きさだけですべて説明することはできません。網膜の光を感じる仕組みにも変化があり、暗い条件で感じ取りやすくなっていきます。このような暗さへの適応を暗順応といいます。
網膜には、明るい場所で色などを見分けることに関わる錐体と、暗い条件での感度に重要な桿体があります。桿体は、暗い場所での見え方を考える手がかりです。ただし、どちらか一方がいつでも完全に停止し、他方だけが働くという単純な切替器とは限りません。本文の明るさの条件に合わせて整理します。
「見えた」の判定にも基準がいる
実験で小さな光を見せ、「光があると分かった」ことと、「何色か正しく分かった」ことは異なる判定です。暗い場所で物の存在が分かっても、色をはっきり見分けにくいことがあります。見えるかどうかを一つの丸ばつにする場合は、その丸が何を意味しているか確認しましょう。
また、暗くしてから何分後の測定なのかも重要です。直後の結果と十分時間がたった後の結果を、同じ条件として比べてはいけません。暗さへの適応の時間をそろえるか、時間そのものを変える実験として整理します。人体を題材にしても、比較条件を固定する基本は変わりません。
例題1｜必要な明るさが下がる
架空の記録で、暗くした直後には明るさ20単位の光で初めて存在を判定でき、十分時間がたった後には5単位で判定できました。同じ判定方法を用いたとします。後の方が弱い光を感じ取れるでしょうか。
はい。必要な明るさが20単位から5単位へ下がっているので、より弱い光で判定できています。数字が小さくなったから能力が低下した、と読むのは逆です。この縦軸は得点ではなく、判定に必要な光の強さです。必要量は四分の一ですが、それをそのまま「見える物の数が四倍」と読み替えることはできません。
例題2｜色まで分かったとは限らない
実験Aでは「光が点いたかどうか」、実験Bでは「赤か緑か」を答えます。暗い条件でAは十回中九回正解し、Bは十回中五回正解でした。「光の存在が分かれば、色も必ず分かる」という説明は、この記録に合いますか。
合いません。AとBは異なる判定であり、結果も一致していません。Aの高い正解数だけを根拠に、Bでも色が分かったと結論することはできません。ただし、この十回の記録だけで、全ての人の色の見え方を一般化することもできません。今回観察した課題と条件に範囲を絞ります。
時間のグラフを比べる工夫
暗順応のグラフで、横軸が経過時間、縦軸が必要な光の強さなら、線が下がるほど弱い光を判定できることになります。一方、縦軸が感度なら、上がる線で表す場合があります。同じ現象でも、縦軸の定義によって山と谷が逆になるので、線の形だけで結論を覚えないようにします。
別の実験で途中に明るい光を見せた場合、その操作が結果へ影響する可能性があります。時刻だけをそろえても、途中の条件が異なれば同じ比較にはなりません。図に「光を当てた」という印があれば、ただの飾りではなく、実験操作として読み取りましょう。
瞳孔と水晶体の記事との違い
瞳孔は入る光の量、水晶体は像の焦点の調節に関わります。今回の中心は、同じ弱い光に対する感じ取りやすさが時間とともに変わることです。「暗さに慣れる」と「ピントが合う」を同じ説明にしないことが大切です。光が十分にあっても焦点がずれればぼけますし、焦点が合う条件でも光が弱ければ判定しにくくなります。
強い光を直視して試したり、暗い階段などで見え方を比べたりする必要はありません。架空の実験表を読み、何を一定にしたか、何を答えとして測ったかを説明できれば学習になります。解答には「暗くしてから時間がたち、より弱い光の存在を判定できた」と書くと、観察の内容が正確に伝わります。
図を読み直すときの補足
明るさを段階的に変える試験では、二十、十、五という三段階しか試していないなら、正確な境目の値まで分かるわけではありません。五では判定でき、二では判定できないという追加記録があれば、境目がその間にあると絞れます。『調べた中で最も弱い光』と『本当の最小値』を区別することが、感覚の実験表を読む際の注意点です。
さらに、光が点いていない試行を混ぜると、毎回『点いた』と答えるだけの反応を見分けやすくなります。存在を感じたという回答には、刺激の情報だけでなく、予想や答え方も影響し得るためです。人体の感覚を扱う表では、正解数を数える前に、どのような問い方で回答を集めたかを読みます。装置の明るさだけをそろえれば比較が完成するとは限りません。