Кроме этого механико-оптического приспособления, существует еще и химико-физическое, с еще более широкими пределами действия. Каждый знает, что войдя в полутемную комнату после яркого солнечного освещения, он в первый момент ничего не увидит. И наоборот, при переходе из темноты в ярко освещенное пространство мы чувствуем себя вначале ослепленными и плохо видим. Но вскоре глаз в обоих случаях приспособляется, и мы начинаем хорошо видеть.

Это основано на том, что глаз, отдохнувший в темноте, раздражается скорее и меньшим количеством света, чем тот глаз, который находился в ярко освещенной среде. Легко себе представить химическую картину происходящего, если мы допустим, что благодаря воздействию света на сетчатую оболочку глаза возникает такой химический процесс, продукты которого только медленно устраняются посредством диффузии и кровообращения. Если благодаря сильному свету образуется большое количество продуктов химического распада, которые не могут быть так быстро унесены кровообращением, то, следуя законам химической динамики, дальнейший процесс претерпевает торможение. Отсюда следует, что одинаковое количество света вызывает уже меньшее химическое разложение или, другими словами, будет действовать как более слабое раздражение. Наоборот, при слабом свете происходит меньшее химическое разложение веществ и продукты разложения могут полностью уноситься, почему и достаточно здесь бывает уже небольшого количества света, чтобы вызвать нужную реакцию. Так же влияет и уменьшение концентрации исходных не разложившихся еще веществ под влиянием сильного света или увеличения при слабом действии света, при одинаково быстром их восстановлении путей обмена веществ.

Эти явления называются адаптацией.

В идеальном, предельном случае чувствительность устанавливается пропорциональной тому, насколько орган затронут и отражает некоторую постоянную долю раздражения, которое действует на соответствующий орган. К этому состоянию приближаются не только различные органы чувств человека и других живых существ, но и другие, области психической жизни человека базируются на этом же основном законе, гласящем, что данное наличное состояние есть мера замечаемости его изменений: чувствительность пропорциональна функционированию. Этот закон, основной для всей нашей душевной жизни, был впервые высказан Э. Г. Вебером в 1851 г. и потом разработан Г. Т. Фехнером в 1858 г. Для науки о цветах он является основоположным во многих отношениях. Наука о цветах представляет собой также и тот первый случай, где этот закон нашел свое практическое применение (при установлении норм).

Формулировки закона Фехнера. Во втором томе своей книги: «Элементы психофизики» Фехнер вырабатывает различные формулы для выражения своего закона. Самая общая форма, это диференциальное уравнение, выражающее зависимость между изменением раздражения dr и изменением чувствительности de. Прирост раздражения должен увеличиваться или уменьшаться в зависимости от силы уже существующего раздражения для того, чтобы ощущение получило соответствующий прирост; это выразится в следующей формуле:

Это уравнение представляет собой, между прочим, уже изложенные нами соотношения адаптации. При сильном общем освещении, например, при солнечном свете, r нашего уравнения велико. Для того чтобы получить определенное значение для de, т. е. чтобы достичь ощущения едва заметного увеличения светлоты, оказывается необходимым соответственно увеличить и величину dr, т. е. прирост количества света. Наоборот, в полутемной комнате r очень мало; поэтому уже малого количества света достаточно, чтобы вызвать заметное усиление ощущения. Величина k зависит только от природы раздражения и от индивидуальных особенностей воспринимающего субъекта; вообще же она остается постоянной.

Интегрируя эту формулу, получим, если ro и еo суть соответствующие значения; раздражения и ощущения:

ln r – ln ro = kn (е – еo) или log r/ro = к (е – еo).

Здесь ln означает натуральный логарифм. Можно вместо него брать обыкновенный логарифм, благодаря чему изменится только числовая величина: фактор kn переходит в k, абсолютную величину которого мы без того определить не можем.

Из последней формулы

следует, что для одинаковых ступеней ощущения (е – еo) раздражение меняется не в одинаковой степени r – ro, а в одинаковом отношении

Ряд чисел с одинаковыми разностями называется арифметическим рядом, ряд же чисел с одинаковыми множителями называется геометрическим рядом. Для того, чтобы ощущения изменялись на одинаковые ступени или в арифметической прогрессии, раздражения должны изменяться, сохраняя одно и то же отношение, т. е. изменяться в геометрической прогрессии. Ряд ощущений выраженный, числами 1, 2, 3, 4…, требует поэтому ряда раздражений: rа1, rа2, rа3, rа4…, где а есть множитель (фактор) ряда или знаменатель отношений двух смежных величин данного ряда, а r – число постоянное.

В такой форме закон Фехнера удобнее всего применим в науке о цветах. Для того чтобы в ряде серых цветов, начиная с белого и кончая черным, получить ступени, одинаково отличающиеся для нашего восприятия друг от друга, мы должны раздражения, т. е. прибавления белого, расположить таким образом, чтобы они шли в геометрической прогрессии. Например, если самая темная краска содержит 4 % белого цвета, то мы должны взять серый ряд, выражающийся числами: 4, 6, 9, 13.5, 20.3, 30.4, 45.6, 68.4 в процентах белого цвета. Каждый последующий член такого ряда должен содержать белого цвета в 1 1/2 раза больше, чем предыдущий. В силу этого все члены его и будут производить впечатление одинаковоотстоящих друг от друга; так как множитель а можно выбирать произвольно, то можно получить бесконечное количество таких рядов.

Если мы постепенно уменьшаем раздражение, то ощущение тоже ослабевает, однако, не в той же мере; а при некоторой определенной предельной величине раздражения ощущение прекращается. Эту границу мы называем порогом раздражения. Отсюда вытекает особенно простое выражение вышеприведенной формулы. Назовем через ro то минимальное раздражение, при котором ощущение прекращается, тогда соответствующая величина еo равняется нулю. Уравнение получает следующий вид: