Какъв е размерът на празнината, която се вижда от човешкото око. Наблюдение и видимост
Повърхността на Земята ограничава нашето зрение до разстояние от 3,1 мили или 5 километра. Зрителната ни острота обаче отива далеч отвъд хоризонта. Ако Земята беше плоска или ако стоите на върха на планина, имайки по-широк хоризонт, отколкото в обикновения живот, бихме могли да видим отдалечени обекти на разстояние от десетки километри. В тъмна нощ можете дори да различите горяща свещ на разстояние 50 км.
Колко далеч може да види човешкото око зависи от това колко частици светлина, или както ги наричат още фотони, излъчват отдалечен обект. Най-отдалеченият обект от Земята, който можем да видим с невъоръжено око, е галактиката Андромеда, разположена на невъобразимо разстояние от 2,6 милиона светлинни години от Земята. Заедно 1 трилион звезди в тази галактика излъчват достатъчно светлина, за да покрият всеки квадратен сантиметър от нашата планета с няколко хиляди фотона в секунда. В тъмна нощ такова ярко сияние е особено ясно видимо за нашия поглед, насочен към безкрайното небе.
През 1941 г. оптичният учен Селиг Хехт и колегите му от Колумбийския университет направиха това, което все още се счита за най-надеждния начин за измерване на "абсолютния праг" на човешкото зрение - минималният брой фотони, необходими на нашата ретина за уверено визуално възприятие. Експериментът, който тества границите на нашето зрение, беше проведен при идеални условия: на очите на доброволците беше дадено достатъчно време да се адаптират към пълната тъмнина, дължината на вълната на синьо-зелената светлинна вълна (към която очите ни са най-чувствителни ) беше 510 нанометра, светлината беше насочена към периферията на нашата ретина, областта на окото, която е най-наситена с фоточувствителни клетки.
Учените са установили, че за да може окото на участник в експеримента да улови такъв лъч светлина, неговата мощност трябва да бъде от 54 до 148 фотона. Въз основа на измерването на поглъщането на светлина от ретината учените изчисляват, че 10 фотона са погълнати от зрителните пръчици. И така, поглъщането на 5 до 14 фотона или изстрелването на 5 до 14 визуални стика вече казва на мозъка ви, че виждате нещо.
„Това е сравнително малък брой химични реакции“, заключиха Хехт и колегите му в научната си статия по предмета на изследване.
Като се има предвид големината на абсолютния праг на зрително възприятие и степента на изчезване на светлината, излъчвана от обекта, учените заключиха, че светлината на горяща свещ при идеални условия може да се види от човешкото око на разстояние от 50 км.
Но колко далеч можем да видим обект, ако той е много повече от просто трептене на светлина. За да може окото ни да различи пространствен, а не просто точков обект, излъчваната от него светлина трябва да стимулира поне две съседни конусовидни клетки – те отговарят за възпроизвеждането на цветовете. При идеални условия обектът трябва да се вижда под ъгъл от 1 минута или 1/16 от градуса, така че конусните клетки да могат да го видят (Тази стойност на ъгъла е вярна, без значение колко далеч е обектът. Отдалечените обекти трябва да бъде много по-голям, за да се вижда, както и близки обекти).
Ъгловата стойност на пълнолунието е 30 минути, докато Венера със стойност 1 минута е едва забележима.
Обектите, познати на човешкото възприятие, се виждат на разстояние около 3 км. Например, на това разстояние едва различаваме фаровете на автомобил.
От виждане на далечни галактики на светлинни години до виждане на невидими цветове, Адам Хадхази от BBC обяснява защо очите ви могат да правят невероятни неща. Огледай се наоколо. Какво виждаш? Всички тези цветове, стени, прозорци, всичко изглежда очевидно, сякаш трябва да е тук. Идеята, че виждаме всичко това благодарение на частици светлина - фотони - които отскачат от тези обекти и попадат в очите ни, изглежда невероятна.
Това фотонно бомбардиране се абсорбира от приблизително 126 милиона фоточувствителни клетки. Различните посоки и енергии на фотоните се предават на нашия мозък в различни форми, цветове, яркост, изпълвайки нашия многоцветен свят с изображения.
Нашата забележителна визия очевидно има редица ограничения. Не можем да видим радиовълни от нашите електронни устройства, не можем да видим бактерии под носа си. Но с напредъка на физиката и биологията можем да идентифицираме основните ограничения на естественото зрение. „Всичко, което можете да видите, има праг, най-ниското ниво, което не можете да видите над или под“, казва Майкъл Ланди, професор по неврология в Нюйоркския университет.
Нека започнем да разглеждаме тези визуални прагове през призмата – извинете за каламбура – които мнозина свързват на първо място със зрението: цвят.
Защо виждаме лилаво, а не кафяво, зависи от енергията или дължината на вълната на фотоните, които удрят ретината, разположена в задната част на нашите очни ябълки. Има два вида фоторецептори, пръчици и конуси. Конусите са отговорни за цвета, докато пръчиците ни позволяват да виждаме нюанси на сивото при условия на слаба светлина, като например през нощта. Опсините или пигментните молекули в клетките на ретината абсорбират електромагнитната енергия на падащите фотони, генерирайки електрически импулс. Този сигнал преминава през зрителния нерв към мозъка, където се ражда съзнателното възприятие на цветовете и изображенията.
Имаме три вида конуси и съответните опсини, всеки от които е чувствителен към фотони с определена дължина на вълната. Тези конуси са означени със S, M и L (съответно къси, средни и дълги дължини на вълните). Ние възприемаме късите вълни като сини, дългите вълни като червени. Дължините на вълните между тях и техните комбинации се превръщат в пълна дъга. „Цялата светлина, която виждаме, освен изкуствено създадена с призми или умни устройства като лазери, е смес от различни дължини на вълните“, казва Ланди.
От всички възможни дължини на вълните на фотон, нашите конуси откриват малка лента от 380 до 720 нанометра - това, което наричаме видим спектър. Извън нашия спектър на възприятие има инфрачервен и радио спектър, като последният има дължина на вълната от милиметър до километър.
Над нашия видим спектър, при по-високи енергии и по-къси дължини на вълните, намираме ултравиолетовия спектър, след това рентгеновите лъчи и най-отгоре спектъра на гама-лъчите с дължини на вълните до един трилион метра.
Въпреки че повечето от нас са ограничени до видимия спектър, хората с афакия (липса на леща) могат да виждат в ултравиолетовия спектър. Афакия обикновено се създава в резултат на хирургично отстраняване на катаракта или вродени дефекти. Обикновено лещата блокира ултравиолетовата светлина, така че без нея хората могат да виждат отвъд видимия спектър и да възприемат дължини на вълните до 300 нанометра в синкав оттенък.
Проучване от 2014 г. показа, че относително казано, всички можем да видим инфрачервени фотони. Ако два инфрачервени фотона случайно ударят клетка на ретината почти едновременно, тяхната енергия се комбинира, преобразувайки тяхната дължина на вълната от невидима (напр. 1000 нанометра) във видима 500 нанометра (студено зелено за повечето очи).
Здравото човешко око има три вида конуси, всеки от които може да различи около 100 различни нюанса на цвета, така че повечето изследователи са съгласни, че нашите очи като цяло могат да разграничат около милион нюанса. Цветоусещането обаче е доста субективна способност, която варира от човек на човек, така че е доста трудно да се определят точните числа.
„Трудно е да се изрази това в числа“, казва Кимбърли Джеймисън, научен сътрудник в Калифорнийския университет в Ървайн. „Това, което вижда един човек, може да е само част от цветовете, които друг човек вижда.“
Джеймисън знае какво говори, защото работи с "тетрахромати" - хора със "свръхчовешко" зрение. Тези редки индивиди, предимно жени, имат генетична мутация, която им дава допълнителни четвърти шишарки. Грубо казано, благодарение на четвъртия набор от конуси, тетрахроматите могат да видят 100 милиона цвята. (Хората с цветна слепота, дихромати, имат само два вида конуси и виждат около 10 000 цвята.)
Какъв е минималният брой фотони, които трябва да видим?
За да работи цветното зрение, колбичките обикновено се нуждаят от много повече светлина, отколкото техните пръчковидни аналогове. Следователно, при условия на слаба осветеност, цветът "избледнява", тъй като едноцветните пръти излизат на преден план.
При идеални лабораторни условия и в области на ретината, където пръчиците до голяма степен липсват, колбичките могат да се активират само от шепа фотони. Все пак стиковете се справят по-добре при условия на разсеяна светлина. Както показват експериментите от 40-те години на миналия век, един квант светлина е достатъчен, за да привлече вниманието ни. „Хората могат да реагират на един фотон“, казва Браян Уондел, професор по психология и електроинженерство в Станфорд. „Няма смисъл да бъдем още по-чувствителни.“
През 1941 г. изследователи от Колумбийския университет поставят хора в тъмна стая и оставят очите им да се приспособят. Отне няколко минути, докато стиковете достигнат пълна чувствителност - поради което имаме проблеми с виждането, когато светлините внезапно изгаснат.
След това учените включиха синьо-зелена светлина пред лицата на субектите. На ниво, превишаващо статистическата вероятност, участниците успяха да открият светлина, когато първите 54 фотона достигнаха очите им.
След като компенсираха загубата на фотони чрез поглъщане от други компоненти на окото, учените установиха, че само пет фотона активират пет отделни пръчки, които дават на участниците усещане за светлина.
Каква е границата на най-малкото и най-далечното, което можем да видим?
Този факт може да ви изненада: няма вътрешно ограничение за най-малкото или най-далечното нещо, което можем да видим. Докато обекти с всякакъв размер и на всяко разстояние предават фотони към клетките на ретината, можем да ги видим.
„Всичко, което интересува окото, е количеството светлина, което попада в окото“, казва Ланди. - Общият брой фотони. Можете да направите източник на светлина абсурдно малък и отдалечен, но ако той излъчва мощни фотони, вие ще го видите.
Например общоприетата мъдрост казва, че в тъмна, ясна нощ можем да видим пламъка на свещ от разстояние 48 километра. На практика, разбира се, очите ни просто ще се къпят във фотони, така че блуждаещите светлинни кванти от големи разстояния просто ще се изгубят в тази бъркотия. „Когато увеличите интензитета на фона, количеството светлина, от което се нуждаете, за да видите нещо, се увеличава“, казва Ланди.
Нощното небе с тъмен фон, осеян със звезди, е ярък пример за обхвата на нашето зрение. Звездите са огромни; много от тези, които виждаме в нощното небе, са с милиони километри в диаметър. Но дори най-близките звезди са най-малко на 24 трилиона километра от нас и следователно са толкова малки за очите ни, че не можете да ги различите. И все пак ги виждаме като мощни излъчващи точки светлина, докато фотоните пресичат космически разстояния и удрят очите ни.
Всички отделни звезди, които виждаме на нощното небе, са в нашата галактика -. Най-отдалеченият обект, който можем да видим с невъоръжено око, е извън нашата собствена галактика: галактиката Андромеда, разположена на 2,5 милиона светлинни години. (Въпреки че това е спорно, някои хора твърдят, че могат да видят галактиката Триъгълник в изключително тъмно нощно небе и тя е на три милиона светлинни години, просто трябва да им повярваме на думата).
Трилионите звезди в галактиката Андромеда, като се има предвид нейното разстояние, се размиват в мътна светеща част от небето. И въпреки това размерът му е колосален. От гледна точка на привидния размер, дори да е на разстояние квинтилиони километри, тази галактика е шест пъти по-широка от пълната луна. Въпреки това толкова малко фотони достигат до очите ни, че това небесно чудовище е почти невидимо.
Колко остро може да бъде зрението?
Защо не можем да видим отделни звезди в галактиката Андромеда? Границите на нашата зрителна разделителна способност или зрителна острота налагат свои собствени ограничения. Зрителната острота е способността да се разграничават детайли като точки или линии отделно един от друг, така че да не се сливат заедно. По този начин можем да мислим за границите на зрението като броя на "точките", които можем да различим.
Границите на зрителната острота се определят от няколко фактора, като разстоянието между конусите и пръчиците, опаковани в ретината. Важна е и оптиката на самата очна ябълка, която, както вече казахме, предотвратява проникването на всички възможни фотони до светлочувствителните клетки.
Теоретично проучванията показват, че най-доброто, което можем да видим, е около 120 пиксела на градус дъга, единица за ъглово измерване. Можете да го представите като черно-бяла шахматна дъска с размери 60x60, която пасва на нокътя на протегната ръка. „Това е най-ясният модел, който можете да видите“, казва Ланди.
Очен тест, подобно на таблица с малки букви, се ръководи от същите принципи. Същите тези граници на рязкостта обясняват защо не можем да различим и да се съсредоточим върху една тъмна биологична клетка с ширина няколко микрометра.
Но не се отписвайте. Милиони цветове, единични фотони, галактически светове на квинтилиони километри - не е лошо за балон от желе в очните ни кухини, свързан с 1,4-килограмова гъба в черепите ни.
Повърхността на Земята във вашето зрително поле започва да се извива на разстояние около 5 км. Но остротата на човешкото зрение ви позволява да видите много отвъд хоризонта. Ако нямаше кривина, бихте могли да видите пламъка на свещ на 50 км от вас.
Обхватът на зрение зависи от броя на фотоните, излъчени от отдалечен обект. 1 000 000 000 000 звезди в тази галактика колективно излъчват достатъчно светлина, за да могат няколко хиляди фотона да достигнат всяка квадратна миля. виж Земята. Това е достатъчно, за да възбуди ретината на човешкото око.
Тъй като е невъзможно да се провери остротата на човешкото зрение, докато е на Земята, учените прибягнаха до математически изчисления. Те откриха, че за да се види трептяща светлина, са необходими между 5 и 14 фотона, за да ударят ретината. Пламъкът на свещ на разстояние 50 км, като се вземе предвид разсейването на светлината, дава това количество и мозъкът разпознава слаб блясък.
Как да научите нещо лично за събеседника по външния му вид
Тайните на "совите", за които "чучулигите" не знаят Как работи мозъчната поща - предаването на съобщения от мозък на мозък по интернет Защо е необходима скуката? "Човек-магнит": Как да станете по-харизматични и да привлечете хората към себе си 25 цитата, които да събудят вътрешния ви борец Как да развием самочувствие Възможно ли е "прочистване на тялото от токсини"? 5 причини, поради които хората винаги ще обвиняват жертвата за престъпление, а не извършителя Експеримент: мъж пие по 10 кутии кола на ден, за да докаже вредата от нея
Поради големия брой етапи в процеса на зрителното възприятие, индивидуалните му характеристики се разглеждат от гледна точка на различни науки - оптика (включително биофизика), психология, физиология, химия (биохимия). На всеки етап от възприятието възникват изкривявания, грешки и неуспехи, но човешкият мозък обработва получената информация и прави необходимите корекции. Тези процеси са от несъзнателен характер и се реализират в многостепенна автономна корекция на изкривяванията. По този начин се елиминират сферичните и хроматични аберации, ефектите на сляпо петно, извършва се корекция на цветовете, формира се стереоскопично изображение и др. В случаите, когато подсъзнателната обработка на информацията е недостатъчна или прекомерна, възникват оптични илюзии.
Физиология на човешкото зрение
цветно зрение
Човешкото око съдържа два вида светлочувствителни клетки (фоторецептори): силно чувствителни пръчици, отговорни за нощното виждане, и по-малко чувствителни конуси, отговорни за цветното зрение.
Светлината с различна дължина на вълната стимулира различните видове конуси по различен начин. Например жълто-зелената светлина стимулира L и M-тип колбички еднакво, но стимулира S-тип конуси в по-малка степен. Червената светлина стимулира колбичките тип L много по-силно от колбичките тип М, а конусите тип S не стимулират почти изобщо; зелено-синята светлина стимулира М-тип рецепторите повече от L-типа, а S-тип рецепторите малко повече; светлината с тази дължина на вълната също стимулира най-силно пръчиците. Виолетовата светлина стимулира почти изключително конуси от тип S. Мозъкът възприема комбинирана информация от различни рецептори, което осигурява различно възприемане на светлина с различна дължина на вълната.
Цветното зрение при хора и маймуни се контролира от гени, кодиращи светлочувствителни протеини опсин. Според привържениците на трикомпонентната теория наличието на три различни протеина, които реагират на различни дължини на вълната, е достатъчно за цветоусещане. Повечето бозайници имат само два от тези гени, така че имат двуцветно зрение. В случай, че човек има два протеина, кодирани от различни гени, които са твърде сходни, или един от протеините не е синтезиран, се развива цветна слепота. Н. Н. Миклухо-Маклай установи, че папуасите от Нова Гвинея, живеещи в гъстата зелена джунгла, нямат способността да различават зеленото.
Чувствителният към червена светлина опсин е кодиран при хората от гена OPN1LW.
Други човешки опсини кодират гените OPN1MW, OPN1MW2 и OPN1SW, първите два от които кодират протеини, които са чувствителни към светлина при средна дължина на вълната, а третият е отговорен за опсина, който е чувствителен към късовълновата част от спектъра.
Необходимостта от три вида опсини за цветно зрение наскоро беше доказана в експерименти върху маймуни катерици (saimiri), мъжките от които бяха излекувани от вродена цветна слепота чрез въвеждане на човешкия опсинов ген OPN1LW в техните ретини. Тази работа (заедно с подобни експерименти с мишки) показа, че зрелият мозък е способен да се адаптира към новите сензорни способности на окото.
Генът OPN1LW, който кодира пигмента, отговорен за възприемането на червеното, е силно полиморфен (85 алела са открити в извадка от 256 души в скорошна работа на Virrelli и Tishkov) и около 10% от жените с два различни алела на този ген всъщност има допълнителен тип цветни рецептори и известна степен на четирикомпонентно цветно зрение. Вариациите в гена OPN1MW, който кодира "жълто-зеления" пигмент, са редки и не влияят на спектралната чувствителност на рецепторите.
Генът OPN1LW и гените, отговорни за възприемането на светлина със средна дължина на вълната, са разположени в тандем на X хромозомата и между тях често се случва нехомоложна рекомбинация или генна конверсия. В този случай може да възникне сливане на гени или увеличаване на броя на техните копия в хромозомата. Дефектите в гена OPN1LW са причина за частична цветна слепота, протанопия.
Трикомпонентната теория за цветното зрение е изразена за първи път през 1756 г. от М. В. Ломоносов, когато той пише „за трите материи на дъното на окото“. Сто години по-късно тя е разработена от немския учен Г. Хелмхолц, който не споменава известния труд на Ломоносов "За произхода на светлината", въпреки че е публикуван и представен накратко на немски език.
Успоредно с това имаше противникова теория за цвета от Евалд Херинг. Разработен е от Дейвид Х. Хюбел и Торстен Н. Визел. За откритието си те получават Нобелова награда през 1981 г.
Те предполагат, че мозъкът изобщо не получава информация за червения (R), зеления (G) и синия (B) цветове (теория за цвета на Юнг-Хелмхолц). Мозъкът получава информация за разликата в яркостта - за разликата между яркостта на бялото (Y max) и черното (Y min), за разликата между зеления и червения цвят (G - R), за разликата между синия и жълтия цветове (B - жълто), а жълтото ( yellow = R + G) е сумата от червено и зелено, където R, G и B са яркостта на цветовите компоненти - червено, R, зелено, G и синьо, B .
Имаме система от уравнения - K h-b \u003d Y max - Y min; K gr \u003d G - R; K brg = B - R - G, където K b-w, K gr , K brg - функции на коефициентите на баланс на бялото за всяко осветление. На практика това се изразява в това, че хората възприемат цвета на предметите по един и същи начин при различни източници на светлина (цветова адаптация). Противната теория обикновено обяснява по-добре факта, че хората възприемат цвета на обектите по един и същи начин при изключително различни източници на светлина (цветова адаптация), включително различни цветове на източници на светлина в една и съща сцена.
Тези две теории не са напълно съвместими една с друга. Но въпреки това все още се приема, че теорията за три стимула работи на нивото на ретината, но информацията се обработва и мозъкът получава данни, които вече са в съответствие с теорията на противника.
Бинокулярно и стереоскопично зрение
Приносът на зеницата за регулиране на чувствителността на окото е изключително незначителен. Целият диапазон на яркост, който нашият зрителен механизъм е в състояние да възприеме, е огромен: от 10 −6 cd m² за напълно адаптирано към тъмнина око до 106 cd m² за напълно адаптирано към светлина око.Механизмът за такъв широк диапазон от чувствителност се крие в възстановяването на разграждането на фоточувствителните пигменти във фоторецепторите на ретината - конуси и пръчици.
Чувствителността на окото зависи от пълнотата на адаптацията, от интензитета на източника на светлина, дължината на вълната и ъгловите размери на източника, както и от продължителността на стимула. Чувствителността на окото намалява с възрастта поради влошаване на оптичните свойства на склерата и зеницата, както и на рецепторната връзка на възприятието.
Максималната чувствителност при дневна светлина е 555-556 nm, а при слаба вечер / нощ се измества към виолетовия ръб на видимия спектър и е 510 nm (колебае се в рамките на 500-560 nm през деня). Това се обяснява (зависимостта на зрението на човек от условията на осветеност, когато той възприема многоцветни обекти, съотношението на видимата им яркост - ефектът на Пуркине) от два вида светлочувствителни елементи на окото - при ярка светлина, зрение се извършва предимно с конуси, а при слаба светлина за предпочитане се използват само пръчици.
Зрителна острота
Способността на различни хора да виждат по-големи или по-малки детайли на обект от едно и също разстояние с еднаква форма на очната ябълка и еднаква пречупваща сила на диоптричната очна система се дължи на разликата в разстоянието между чувствителните елементи на ретината. и се нарича зрителна острота.
Зрителната острота е способността на окото да възприема на частидве точки, разположени на известно разстояние една от друга ( детайл, фино зърно, резолюция). Мярката за зрителна острота е зрителният ъгъл, т.е. ъгълът, образуван от лъчите, излизащи от краищата на въпросния обект (или от две точки АИ б) до възловата точка ( К) очи. Зрителната острота е обратно пропорционална на зрителния ъгъл, тоест колкото по-малък е, толкова по-висока е зрителната острота. Обикновено човешкото око е способно на на частивъзприемат обекти, ъгловото разстояние между които е не по-малко от 1 ′ (1 минута).
Зрителната острота е една от най-важните функции на зрението. Човешката зрителна острота е ограничена от неговата структура. Човешкото око, за разлика от очите на главоногите, например, е обърнат орган, тоест светлочувствителните клетки са под слой от нерви и кръвоносни съдове.
Зрителната острота зависи от размера на конусите, разположени в областта на макулата, ретината, както и от редица фактори: рефракция на окото, ширина на зеницата, прозрачност на роговицата, леща (и нейната еластичност) , стъкловидното тяло (което изгражда рефракционния апарат), състоянието на ретината и зрителния нерв, възраст.
Зрителната острота и/или светлинната чувствителност често се наричат също разделителна способност на простото око ( разделителна способност).
линия на видимост
Периферно зрение (зрително поле) - определете границите на зрителното поле, когато ги проектирате върху сферична повърхност (с помощта на периметъра). Зрителното поле е пространството, възприемано от окото, когато погледът е фиксиран. Зрителното поле е функция на периферните части на ретината; неговото състояние до голяма степен определя способността на човек свободно да се движи в пространството.
Промените в зрителното поле са причинени от органични и / или функционални заболявания на зрителния анализатор: ретина, зрителен нерв, зрителен път, централна нервна система. Нарушенията на зрителното поле се проявяват или чрез стесняване на неговите граници (изразени в градуси или линейни стойности), или чрез загуба на отделните му участъци (хемианопсия), появата на скотома.
бинокулярност
Гледайки предмет с двете очи, ние го виждаме само когато зрителните оси на очите образуват такъв ъгъл на конвергенция (конвергенция), при който се получават симетрични ясни образи върху ретината в определени съответни места на чувствителното жълто петно (фовеа). централис). Благодарение на това бинокулярно зрение ние не само преценяваме относителната позиция и разстоянието на обектите, но също така възприемаме релеф и обем.
Основните характеристики на бинокулярното зрение са наличието на елементарно бинокулярно, дълбочинно и стереоскопично зрение, острота на стереозрението и фузионни резерви.
Наличието на елементарно бинокулярно зрение се проверява чрез разделяне на изображение на фрагменти, някои от които се представят на лявото, а други на дясното око. Наблюдателят има елементарно бинокулярно зрение, ако е в състояние да състави едно оригинално изображение от фрагменти.
Наличието на дълбоко зрение се проверява чрез представяне на силует, а стереоскопично - на произволни точкови стереограми, които трябва да накарат наблюдателя да изпита специфично изживяване на дълбочина, което се различава от впечатлението за пространственост, базирано на монокулярни характеристики.
Остротата на стерео зрението е реципрочната на прага на стереоскопичното възприятие. Прагът на стереоскопично възприятие е минималното откриваемо несъответствие (ъглово изместване) между части от стереограма. За измерването му се използва принципът, който е следният. Три двойки фигури са представени отделно пред лявото и дясното око на наблюдателя. В една от двойките позициите на фигурите съвпадат, в другите две една от фигурите е изместена хоризонтално на определено разстояние. От субекта се иска да посочи фигурите, подредени във възходящ ред на относително разстояние. Ако фигурите са в правилната последователност, тогава нивото на теста се увеличава (несъответствието намалява), ако не, несъответствието се увеличава.
Резерви за сливане - условия, при които има възможност за моторно сливане на стереограмата. Резервите на синтез се определят от максималното несъответствие между частите на стереограмата, при което тя все още се възприема като триизмерно изображение. За измерване на резервите на синтез се използва принципът, противоположен на този, използван при изследването на остротата на стереовизията. Например субектът е помолен да комбинира две вертикални ивици в едно изображение, едната от които се вижда от лявото, а другата от дясното око. В същото време експериментаторът започва бавно да разделя лентите, първо с конвергентно, а след това с дивергентно несъответствие. Изображението започва да се разделя на две при стойността на несъответствието, която характеризира резерва на сливане на наблюдателя.
Бинокулярността може да бъде нарушена при страбизъм и някои други очни заболявания. При силна умора може да се появи временен страбизъм, причинен от изключване на задвижваното око.
Контрастна чувствителност
Контрастна чувствителност - способността на човек да вижда обекти, които леко се различават по яркост от фона. Контрастната чувствителност се оценява с помощта на синусоидални решетки. Увеличаването на прага на контрастната чувствителност може да бъде признак на редица очни заболявания и следователно неговото изследване може да се използва при диагностициране.
Адаптиране на зрението
Горните свойства на зрението са тясно свързани със способността на окото да се адаптира. Адаптация на окото - адаптирането на зрението към различни условия на осветление. Адаптирането възниква към промените в осветеността (разграничаване на адаптацията към светлина и тъмнина), цветовите характеристики на осветлението (способността да се възприемат бели обекти като бели дори при значителна промяна в спектъра на падащата светлина).
Адаптирането към светлина става бързо и завършва в рамките на 5 минути, адаптирането на окото към тъмнината е по-бавен процес. Минималната яркост, която предизвиква усещането за светлина, определя светлочувствителността на окото. Последният се увеличава бързо през първите 30 минути. престой на тъмно, нарастването му практически приключва за 50-60 минути. Адаптацията на окото към тъмнината се изследва с помощта на специални устройства - адаптометри.
Намаляване на адаптацията на окото към тъмнина се наблюдава при някои очни (пигментен ретинит, глаукома) и общи (А-авитаминоза) заболявания.
Адаптацията се проявява и в способността на зрението частично да компенсира дефектите в самия зрителен апарат (оптични дефекти на лещата, дефекти на ретината, скотоми и др.)
Психология на зрителното възприятие
зрителни дефекти
Най-масовият недостатък е размитата, неясна видимост на близки или далечни обекти.
дефекти на лещите
далекогледство
Далекогледство се нарича такава аномалия на пречупване, при която светлинните лъчи, влизащи в окото, се фокусират не върху ретината, а зад нея. При леки форми на окото с добра граница на настаняване, той компенсира зрителния дефицит чрез увеличаване на кривината на лещата с цилиарния мускул.
При по-силно далекогледство (3 диоптъра и повече) зрението е лошо не само наблизо, но и надалеч и окото не може да компенсира дефекта само. Далекогледството обикновено е вродено и не прогресира (обикновено намалява до училищна възраст).
При далекогледство се предписват очила за четене или постоянно носене. За очила се избират събирателни лещи (преместват фокуса напред към ретината), с помощта на които зрението на пациента става най-добро.
Малко по-различно от далекогледство, пресбиопия или сенилно далекогледство. Пресбиопията се развива поради загуба на еластичност на лещата (което е нормален резултат от нейното развитие). Този процес започва още в училищна възраст, но обикновено човек забелязва намаляване на близкото зрение след 40-годишна възраст. (Въпреки че на 10 години еметропните деца могат да четат на разстояние 7 см, на 20 години - вече поне 10 см, а на 30 - 14 см и т.н.) Старческото далекогледство се развива постепенно и до възрастта на 65-70 човек вече напълно губи способността за настаняване, развитието на пресбиопията е завършено.
късогледство
Миопията е аномалия на рефракцията на окото, при която фокусът се премества напред и върху ретината попада вече разфокусиран образ. При миопия следващата точка на ясно зрение се намира в рамките на 5 метра (обикновено се намира в безкрайност). Миопията е фалшива (когато поради пренапрежение на цилиарния мускул възниква неговият спазъм, в резултат на което кривината на лещата остава твърде голяма за зрение на разстояние) и истинска (когато очната ябълка се увеличава в предно-задната ос). В леки случаи далечните обекти са замъглени, докато близките обекти остават остри (най-отдалечената точка на ясно виждане е доста далеч от очите). В случаите на високо късогледство има значително намаление на зрението. Започвайки от около −4 диоптъра, човек се нуждае от очила както за далеч, така и за близко разстояние (в противен случай въпросният обект трябва да се доближи много близо до очите).
В юношеството късогледството често прогресира (очите постоянно се напрягат да работят близо, поради което окото компенсаторно нараства на дължина). Прогресията на късогледството понякога има злокачествена форма, при която зрението пада с 2-3 диоптъра годишно, наблюдава се разтягане на склерата и настъпват дистрофични промени в ретината. При тежки случаи има опасност от отлепване на преразтегнатата ретина при физическо натоварване или внезапен удар. Спирането на прогресията на миопията обикновено се случва до 22-25-годишна възраст, когато тялото спира да расте. С бърза прогресия зрението по това време пада до -25 диоптъра и по-долу, което силно осакатява очите и рязко нарушава качеството на зрението надалеч и наблизо (всичко, което човек вижда, са размазани очертания без никакво детайлно зрение) и такива отклонения са много трудно се коригират напълно с оптика: дебелите стъкла за очила създават силни изкривявания и намаляват визуално обектите, поради което човек не вижда достатъчно добре дори с очила. В такива случаи най-добър ефект може да се постигне с помощта на контактна корекция.
Въпреки факта, че стотици научни и медицински трудове са посветени на въпроса за спиране на прогресията на късогледството, все още няма доказателства за ефективността на който и да е метод за лечение на прогресивна късогледство, включително хирургия (склеропластика). Има доказателства за малко, но статистически значимо намаляване на скоростта на увеличаване на късогледството при деца с употребата на атропинови капки за очи и (не се предлага в Русия) пирензипинов гел за очи.
При миопия често прибягват до лазерна корекция на зрението (въздействие върху роговицата с лазерен лъч, за да се намали нейната кривина). Този метод на корекция не е напълно безопасен, но в повечето случаи е възможно да се постигне значително подобрение на зрението след операция.
Късогледството и далекогледството могат да бъдат преодолени с очила или курсове по рехабилитационна гимнастика, подобно на други рефракционни аномалии.
Астигматизъм
Астигматизмът е дефект в оптиката на окото, причинен от неправилна форма на роговицата и (или) лещата. При всички хора формата на роговицата и лещата се различава от идеалното тяло на въртене (т.е. всички хора имат астигматизъм в една или друга степен). В тежки случаи разтягането по една от осите може да бъде много силно, освен това роговицата може да има дефекти на кривина, причинени от други причини (рани, инфекциозни заболявания и др.). При астигматизма светлинните лъчи се пречупват с различна сила в различните меридиани, в резултат на което изображението е изкривено, а понякога и размито. В тежки случаи изкривяването е толкова силно, че значително намалява качеството на зрението.
Астигматизмът се диагностицира лесно, като се изследва с едно око лист хартия с тъмни успоредни линии - като завърти такъв лист, астигматистът ще забележи, че тъмните линии са или замъглени, или стават по-ясни. Повечето хора имат вроден астигматизъм до 0,5 диоптъра, който не носи дискомфорт.
Този дефект се компенсира от очила с цилиндрични лещи с различна хоризонтална и вертикална кривина и контактни лещи (твърди или меки торични), както и лещи за очила с различна оптична сила в различните меридиани.
дефекти на ретината
цветна слепота
Ако възприемането на един от трите основни цвята отпадне или е отслабено в ретината, тогава човекът не възприема никакъв цвят. Има "далтонисти" за червено, зелено и синьо-виолетово. Рядко е сдвоена или дори пълна цветна слепота. По-често има хора, които не могат да различат червеното от зеленото. Те възприемат тези цветове като сиви. Такава липса на зрение се нарича цветна слепота - на името на английския учен Д. Далтън, който самият страда от такова нарушение на цветното зрение и пръв го описва.
Цветната слепота е нелечима, наследствена (свързана с Х хромозомата). Понякога се появява след някои очни и нервни заболявания.
Далтонистите нямат право да работят, свързани с управление на превозни средства по обществени пътища. Доброто цветово възприятие е много важно за моряци, пилоти, химици, художници, следователно за някои професии цветното зрение се проверява с помощта на специални таблици.
скотома
Скотома (гр. скотос- тъмнина) - петнообразен дефект в зрителното поле на окото, причинен от заболяване на ретината, заболяване на зрителния нерв, глаукома. Това са области (в рамките на зрителното поле), в които зрението е значително нарушено или липсва. Понякога сляпо петно се нарича скотома - област на ретината, съответстваща на главата на зрителния нерв (т.нар. физиологична скотома).
Абсолютна скотома. абсолютни скотоми) - област, в която липсва зрение. Относителна скотома (английски) относителна скотома) - област, в която зрението е значително намалено.
Възможно е да се предположи наличието на скотома чрез независимо провеждане на изследване с помощта на теста на Amsler.
Повърхността на Земята се извива и изчезва от зрителното поле на разстояние от 5 километра. Но остротата на нашето зрение ни позволява да виждаме далеч отвъд хоризонта. Ако Земята беше плоска или ако стоите на върха на планина и гледате много по-голяма площ от планетата от обикновено, бихте могли да видите ярки светлини на стотици мили. В тъмна нощ можете дори да видите пламъка на свещ, разположен на 48 километра от вас.
Колко далеч може да види човешкото око зависи от това колко частици светлина или фотони излъчва отдалеченият обект. Най-далечният обект, видим с просто око, е мъглявината Андромеда, разположена на огромно разстояние от 2,6 милиона светлинни години от Земята. Един трилион звезди в тази галактика отделят достатъчно светлина общо за няколко хиляди фотона, които да се сблъскат с всеки квадратен сантиметър от земната повърхност всяка секунда. В тъмна нощ това количество е достатъчно, за да активира ретината.
През 1941 г. специалистът по зрение Селиг Хехт и неговите колеги от Колумбийския университет направиха това, което все още се счита за надеждна мярка за абсолютния праг на зрението - минималният брой фотони, които трябва да влязат в ретината, за да предизвикат осъзнаване на зрителното възприятие. Експериментът постави праг при идеални условия: на очите на участниците беше дадено време да се приспособят напълно към абсолютната тъмнина, синьо-зелената светкавица, действаща като стимул, имаше дължина на вълната от 510 нанометра (към която очите са най-чувствителни), и светлината беше насочена към периферния ръб на ретината.изпълнена с разпознаващи светлината пръчковидни клетки.
Според учените, за да могат участниците в експеримента да разпознаят подобна светкавична проблясък в повече от половината от случаите, в очните ябълки е трябвало да попаднат от 54 до 148 фотона. Въз основа на измервания на абсорбцията на ретината, учените изчислиха, че средно 10 фотона действително се абсорбират от пръчките на човешката ретина. По този начин поглъщането на 5-14 фотона, или съответно активирането на 5-14 пръчици, показва на мозъка, че виждате нещо.
„Това наистина е много малък брой химични реакции“, отбелязват Хехт и колегите му в статия за експеримента.
Като взеха предвид абсолютния праг, яркостта на пламъка на свещта и очакваното разстояние, на което светещият обект затъмнява, учените заключиха, че човек може да различи слабото трептене на пламъка на свещ на разстояние от 48 километра.
Обекти с размерите на човек се различават като удължени на разстояние само около 3 километра. За сравнение, на това разстояние бихме могли ясно да различим двата фара на автомобил. Но на какво разстояние можем да разпознаем, че обектът е нещо повече от просто трептене на светлина? За да изглежда обектът пространствено разширен, а не като точка, светлината от него трябва да активира поне два съседни конуса на ретината – клетките, отговорни за цветното зрение. В идеалния случай обектът трябва да лежи под ъгъл от поне 1 ъглова минута или една шеста от градуса, за да възбуди съседни конуси. Тази ъглова мярка остава същата, независимо дали обектът е близо или далеч (отдалеченият обект трябва да е много по-голям, за да бъде под същия ъгъл като близкия). Пълната Луна лежи под ъгъл от 30 дъгови минути, докато Венера едва се вижда като разширен обект под ъгъл от около 1 дъгова минута.
