Światło jest falą elektromagnetyczną o długości leżącej w zakresie od około 700 do około 400 nm. Promień światła porusza się po linii prostej i podlega wszystkim zjawiskom falowym, w szczególności załamaniu na granicy ośrodków, dyfrakcji, interferencji, odbiciu i rozproszeniu. Przebieg tych zjawisk (np. kąt załamania) zależy od długości fali. Ma to znaczenie dla fizjologii widzenia i konstrukcji urządzeń optycznych, ponieważ wpływa np. na rozdzielczość obrazu.
Zasadnicza różnica między falami elektromagnetycznymi o długości od 700 do 400 nm a innymi zakresami widma promieniowania elektromagnetycznego wynika jedynie stąd, że w procesie ewolucji wykształciliśmy narząd wzroku, który reaguje na fale akurat w tym zakresie. Gdyby ewolucja poszła nieco inną ścieżką, mogłoby się okazać, że widzimy w zakresie ultrafioletu albo podczerwieni, co radykalnie zmieniłoby nasz sposób postrzegania świata czy tryb życia.
Białe i niebieskie
Światło białe to określenie umowne. Mamy z nim do czynienia wtedy, kiedy fale elektromagnetyczne odpowiadające długością wszystkim barwom składowym docierają do oczu w takich proporcjach, że odbieramy je jako światło neutralne, bez żadnej konkretnej barwy. Składowe barwy światła białego można uzyskać, rozszczepiając je pryzmatem. Wtedy też można zmierzyć natężenie każdej z nich.
W rzeczywistości ze światłem „doskonale białym” mamy do czynienia rzadko. Światło pochodzące ze źródeł sztucznych (żarówek, lamp fluorescencyjnych, diod LED) zazwyczaj nie jest neutralne. Mówią o tym etykiety umieszczane na źródłach światła, na których podawane są temperatury barwowe. Barwie neutralnej odpowiada temperatura 4000 K. Poniżej tej wartości znajduje się widmo z mocniejszą komponentą czerwieni, a powyżej – z silniejszą domieszką barwy niebieskiej.
Ekrany urządzeń elektronicznych, w szczególności smartfonów i tabletów, a także monitory komputerowe i telewizory emitują światło o stosunkowo wysokiej temperaturze widmowej. Wynika to z właściwości fizycznych podzespołów wykorzystywanych do podświetlania ekranów (najczęściej są to diody LED).
Fizjologia widzenia
Nadmiar światła niebieskiego może powodować różne objawy niepożądane:
od lekkich (np. nawracających epizodów gorszego widzenia czy „szumu optycznego”), przez szybsze męczenie się oczu podczas pracy, aż po poważne i nieodwracalne (np. zwiększenie dynamiki zmian zwyrodnieniowych plamki żółtej związanych z wiekiem).
Osobnym problemem jest nadmierna stymulacja ośrodkowego układu nerwowego,
prowadząca do zaburzenia naturalnego rytmu okołodobowego. Długotrwała ekspozycja na światło niebieskie pochodzące z ekranów urządzeń elektronicznych może skutkować utrudnionym zasypianiem lub obniżyć jakość snu. Takie dolegliwości szczególnie dają się we znaki nastolatkom, którzy bardzo dużo czasu spędzają przed ekranami smartfonów, tabletów czy laptopów.
Dolegliwości nasilają się, jeśli jasność ekranów nie jest dostosowana do warunków oświetleniowych panujących w pomieszczeniu i odległości między ekranem a okiem. Optymalne parametry (dla wszystkich barw) uzyskamy, jeśli ustawimy najmniejszą jasność gwarantującą poprawne rozpoznawanie wszystkich szczegółów obrazu z danej odległości. Wymaga to wypracowania odpowiednich nawyków, a często także poznania wszystkich podstawowych funkcji i sposobów regulacji urządzenia, na którym pracujemy.
Filtrowanie światła
Celem stosowania specjalnych soczewek nie jest całkowite usunięcie barwy niebieskiej ze spektrum światła docierającego do siatkówki. Powodowałoby to zafałszowanie barw i w konsekwencji utrudniało orientację w przestrzeni, obsługę urządzeń, oglądanie obrazów, fotografii. Dobrze dobrane filtry mają za zadanie ograniczyć ilość światła niebieskiego w takim stopniu, żeby nie zakłócało ono naturalnego rytmu dobowego ani nie powodowało szybszego zmęczenia oczu i nie zaburzało ostrości widzenia.
Istnieją dwie odmienne metody ograniczania zawartości światła niebieskiego. Jedna polega na zastosowaniu warstwy odbijającej od zewnętrznej powierzchni soczewki, druga na użyciu filtra pochłaniającego część światła tej barwy. Brzmi to dość prosto, ale w rzeczywistości opracowanie technologii odpowiedniej do produkcji soczewek w skali przemysłowej jest bardzo skomplikowanym i długotrwałym procesem.
Weźmy pod uwagę tylko niektóre z wymagań stawianych soczewkom: zarówno warstwa nakładana na zewnątrz, jak i barwienie soczewki w jej objętości muszą być równomierne. Proces musi być powtarzalny i stabilny, bo w przeciwnym wypadku liczba soczewek niespełniających norm w każdej partii podnosiłaby koszt produkcji daleko poza granicę opłacalności. Warstwy ochronne nie mogą ulegać uszkodzeniu ani podczas normalnych procesów wykonywanych w szlifierniach, ani przy montażu w oprawach. Newralgicznym miejscem są brzegi soczewek, z których filtr nie może złuszczać się po szlifowaniu.
Warstwa napylana na powierzchnię soczewki musi być odporna na oddziaływanie kurzu, ścieranie i stosowanie powszechnie używanych preparatów do pielęgnacji okularów. Nie może przedwcześnie ulegać odbarwieniu pod wpływem wysokiej temperatury, różnic temperatur, kondensacji pary wodnej czy promieniowania ultrafioletowego.
W wielu przypadkach zabezpieczenie przed światłem niebieskim jest tylko jedną z wielu dodatkowych funkcji soczewek. Jednocześnie mogą mieć one działanie antyrefleksyjne, mogą także być przyciemniane lub utwardzane powierzchniowo w celu ochrony przed zarysowaniami. Technologia ochrony przed światłem niebieskim powinna więc dopuszczać równoległe stosowanie innych procesów produkcyjnych.
To wszystko sprawia, że przewagę na rynku soczewek zabezpieczających przed światłem niebieskim mają doświadczeni producenci, którzy mogą przeznaczyć duże środki na badania w zakresie nowych technologii, inżynierii materiałowej, optyki i chemii.
Ultrafiolet
Niektórzy klienci mylą światło niebieskie z promieniowaniem ultrafioletowym. Podczas rozmów o okularach z soczewkami ograniczającymi intensywność światła niebieskiego warto wspomnieć o różnicach. Nie każde okulary zabezpieczające przed promieniowaniem UV redukują światło niebieskie i odwrotnie.
Promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali mniejszej niż 400 nm nazywamy promieniowaniem ultrafioletowym i dzielimy na trzy zakresy:
- UVA – długość fali: 315–380 nm,
- UVB – długość fali: 280–315 nm,
- UVC – długość fali: 100–280 nm.
Do powierzchni Ziemi dociera przede wszystkim promieniowanie UVA (stanowi ono około 95% procent UV). UVB to około 5%. W normalnych warunkach moglibyśmy nie wspominać o promieniowaniu z zakresu UVC, ponieważ w całości pochłania je ozon (tlen trójatomowy) gromadzący się w górnych warstwach atmosfery. Niestety wzmożona emisja produktów przemysłu chemicznego w latach 70. i 80. (freony) doprowadziła do nadmiernego rozkładu warstwy ozonowej. W rezultacie powstały obszary atmosfery, które słabiej pochłaniają promieniowanie UVC, więc w niektórych obszarach może ono docierać do powierzchni Ziemi.
Efektem oddziaływania promieniowania UV na tkanki jest przede wszystkim stymulowanie procesu powstawania wolnych rodników. Przyspieszają one proces starzenia, są współodpowiedzialne za wiotczenie skóry, ale mogą też przyspieszać degradację elementów światłoczułych w siatkówce.
Usuwanie ultrafioletu ze światła białego jest ważne, ale można uznać je za proces osobny w stosunku do filtrowania światła niebieskiego. O ile pewną część składowej niebieskiej należy pozostawić, o tyle promieniowanie UV może być usunięte w całości.
Co ciekawe, stosowanie okularów przyciemnianych albo przeciwsłonecznych bez filtrów UV może przynieść skutek odwrotny do zamierzonego. Ograniczenie filtrem natężenia światła widzialnego sprawia, że źrenice pozostają stosunkowo szeroko otwarte. Ponieważ soczewki nie zatrzymują promieniowania UV, narażenie siatkówki jest większe niż bez okularów, kiedy źrenice są wąskie1.
Wniosek jest następujący: okulary z filtrem światła niebieskiego, wykonane z myślą o pracy przed komputerem i innymi urządzeniami elektronicznymi, nie gwarantują ochrony przed UV i odwrotnie: filtr UV nie zmniejsza natężenia światła niebieskiego.
