Pilt on ees

Inimese silmad tajuvad valgust ning selle muutusi. Silmamuna põhjal asuvas võrkkestas on palju valgustundlikke rakke, neid nimetatakse kolvikesteks ja kepikesteks.

Kolvikeste ja kepikeste tundlikkus ning tajumisvõime on erinevad. Kolvikesi on silma võrkkestal umbes 6‒7 miljonit ja need jagunevad tavaliselt kolmeks tüübiks: M, L ja S. Kõige rohkem on M ja L tüüpi kolvikesi. L-kolvikesed tajuvad suuremaid lainepikkusi ning on kõige tundlikumad just kollase valguse lainepikkusele. M-kolvikesed on tundlikud keskmistele lainepikkustele ning kõige enam võtavad nad vastu rohelist valgust. Alla 5% kolvikestest on S-kolvikesed, mis reageerivad kõige paremini lühematele lainepikkustele, sh eelkõige violetsele valgusele. M, L ja S tüüpi kolvikesed paiknevad võrkkestal vaheldumisi ning nende erineva tundlikkuse tõttu on võimalik tajuda neile langeva liitvalguse kõiki värvusi. Kui kolvikeste töös tekivad mingid häired, põhjustab see värvipimedust ehk daltonismi.

Selleks, et kolvikesed valgust tajuksid, peab see olema piisavalt intensiivne. Mida rohkem on valgust, seda paremini suudavad kolvikesed värvusi eristada. Seepärast tundub päikesepaistelise ilmaga ümbrus värvilisem kui pilves ilma korral. Ühele kolvikesele peab langema umbes 1000 footonit sekundis, et valgus oleks kolvikese abil tajutav. Kui intensiivsus on sellest väiksem, aitavad valgust tajuda kepikesed, mida on silma võrkkestal ligikaudu 120‒150 miljonit. Kuigi kepikesed on tundlikud ka vähese valguse korral, ei suuda nad värve eristada. Peale selle reageerivad kepikesed valguse muutustele palju aeglasemalt kui kolvikesed. Näiteks kui siseneda hämarasse ruumi, paistavad kõik kehad selles esialgu mustad või hallid ja nende värvusel on võimatu vahet teha. Seetõttu on vaja lasta silmadel vähese valgusega harjuda. Küll aga reageerivad kepikesed paremini lühema lainepikkusega valgusele, mistõttu eristub nõrk sinine valgus pimedas ruumis märksa enam kui punane valgus.

Silmadega tajutavat on võimalik jäädvustada fotode abil. Enamik fotosid tehakse digitaal­kaameratega, mille üheks põhi­komponendiks on valgusest elektrivoolu tekitav fotosensor. Sõltuvalt ehitusest nimetatakse neid CCD või CMOS-sensoriteks. Sarnaselt mobiiliekraaniga koosneb see sensor väikestest ridadesse ja tulpadesse paigutatud pildipunktidest, mida nimetatakse fotoelementideks. Neist igaühe ette on paigutatud sinise, rohelise või punase valguse filter, mistõttu registreerivad need elemendid liitvalgusest vaid vastavat värvi valgust.

Fotot tehes muudavad fotoelemendid valguse elektrivooluks, mis saadetakse protsessorisse, kus tehtud ülesvõte töödeldakse koodiks. Arvutid, telefonid jm digitaalseadmed oskavad seda koodi lugeda ning kuvavad selle RGB-pikslimudelit kasutades (meenuta peatükki 4.4) oma ekraanile. Sensoril on miljoneid fotoelemente, näiteks kaamera peal olev tähistus „10 MP” tähendab 10 megapikslit ehk 10 miljonit pildielementi. Mida suuremate füüsiliste mõõtmetega on sensor, seda tundlikum on ka sensori iga element. Nii näiteks teeb 10 MP sensoriga peegelkaamera hämaras ruumis enamasti paremaid pilte kui sama pildipunktide arvuga mobiilikaamera.

Fotoelemente ei kasutata ainult pildistamisel. Näiteks reageerivad nende abil automaatselt avanevad uksed, ruumi liikumisandurid, suitsualarm ning tänavavalgustus. Nende toimimiseks ei ole oluline mitte registreeritud valguse lainepikkus, vaid intensiivsus. Mitmest fotoelemendist koosneva optilise sensoriga varustatud iseavanevad uksed ning ruumi liikumisandurid mõõdavad pidevalt valguse intensiivsust. Juhul kui valguse intensiivsus sensori mõnel elemendil muutub, siis seade reageerib ja käivitub alarm või avanevad uksed.

Eelkirjeldatud fotoelementidest veidi teistsuguse ehitusega seadmeid kasutatakse ka elektrienergia tootmiseks. Päikese­paneelidesse on koondatud fotoelemendid, mis neelavad neile langeva valguse, tekitades elektrivoolu. Nii on võimalik muundada footoni energia elektrienergiaks ning see omakorda mis tahes liiki energiaks.