Το μάτι ως οπτικό σύστημα. Θέμα: Κίνηση φωτός στο μάτι
29-04-2012, 14:11
Περιγραφή
Αντίληψη αντικειμένων του εξωτερικού κόσμουπραγματοποιείται από το μάτι αναλύοντας την εικόνα αντικειμένων στον αμφιβληστροειδή. Μια πολύπλοκη φωτοχημική διαδικασία λαμβάνει χώρα στον αμφιβληστροειδή, που οδηγεί σε μετασχηματισμός της αντιληπτής φωτεινής ενέργειαςσε νευρικές ώσεις. Αυτές οι ώσεις μεταφέρονται κατά μήκος των νευρικών ινών στα οπτικά κέντρα του εγκεφαλικού φλοιού, όπου μετατρέπονται σε οπτική αίσθησηκαι αντίληψη. Περαιτέρω, εξετάζεται μόνο το πρώτο μέρος της διαδικασίας - ο σχηματισμός μιας εικόνας από το οπτικό σύστημα του ματιού. Αυτό λαμβάνει υπόψη τις παρεμβολές που είναι εγγενείς σε αυτό το σύστημα. Στοιχεία για μορφολογική δομήτα μάτια δίνονται μόνο στο βαθμό που είναι απαραίτητο για την κατανόηση των χαρακτηριστικών του οπτικού συστήματος του ματιού,Οπτικά στοιχεία του ματιού
Το οπτικό σύστημα του ματιού μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σύστημα φακών που σχηματίζεται από διάφορους διαφανείς ιστούς και ίνες. Η διαφορά στο «υλικό» αυτών των φυσικών φακών προκαλεί διαφορά στα οπτικά χαρακτηριστικά τους και πρώτα απ' όλα στον δείκτη διάθλασης. Το οπτικό σύστημα του ματιού δημιουργεί μια πραγματική εικόνα του παρατηρούμενου αντικειμένου στον αμφιβληστροειδή.
Το σχήμα ενός κανονικού ματιού είναι κοντά σε μια σφαίρα. Για έναν ενήλικα, η διάμετρος της σφαίρας του βολβού του ματιού είναι περίπου 25 mm. Η μάζα του είναι περίπου 78 γρ. Με αμετρωπία σφαιρικό σχήμασυνήθως παραβιάζεται. Η προσθιοοπίσθια διάσταση του άξονα, που ονομάζεται και οβελιαίος άξονας, στη μυωπία συνήθως υπερβαίνει την κατακόρυφη και οριζόντια (ή εγκάρσια). Σε αυτή την περίπτωση, το μάτι δεν έχει πλέον σφαιρικό, αλλά ελλειπτικό σχήμα. Στην υπερμετρωπία, αντίθετα, το μάτι, κατά κανόνα, είναι κάπως πεπλατυσμένο στη διαμήκη κατεύθυνση· το οβελιαίο μέγεθος είναι μικρότερο από το κατακόρυφο και εγκάρσιο.
Ενδοβιολογική μέτρηση προσθιοοπίσθιο άξονατα μάτια δεν είναι επί του παρόντος πρόβλημα. Για αυτό, χρησιμοποιείται ηχοβιομετρία(μέθοδος που βασίζεται στη χρήση υπερήχων) ή μέθοδο ακτινογραφίας. Ο προσδιορισμός αυτής της τιμής είναι σημαντικός για την επίλυση ορισμένων διαγνωστικών προβλημάτων. Είναι επίσης απαραίτητο να προσδιοριστεί πραγματική αξίακλίμακα της εικόνας των στοιχείων του βυθού.
Ας εξετάσουμε τα κύρια στοιχεία του οπτικού συστήματος του ματιού από την άποψη της γεωμετρικής και φυσικής οπτικής.
Κερατοειδής χιτών.Η διάμετρος του κερατοειδούς χιτώνα των ενηλίκων κυμαίνεται από 10 έως 12 mm. Ο κερατοειδής είναι πιο κυρτός από τον υπόλοιπο βολβό του ματιού. Η ακτίνα καμπυλότητας της πρόσθιας επιφάνειας του κερατοειδούς είναι κατά μέσο όρο 7,6-7,8 mm, η οπίσθια επιφάνειά του είναι περίπου 6,8 mm και το πάχος στο κεντρικό τμήμα είναι 0,5-0,9 mm. Το σχήμα της πρόσθιας επιφάνειας του κερατοειδούς διαφέρει από τη σφαίρα. Σχεδόν συμπίπτει μόνο με τη σφαίρα κεντρικό τμήμαπερίπου 4 mm σε διάμετρο. Πιο πέρα από το κέντρο, εμφανίζεται ένας αριθμός ανωμαλιών, η καμπυλότητα μειώνεται αισθητά, γεγονός που έδωσε λόγο να εξετάσουμε το σχήμα του κερατοειδούς κοντά σε ένα ελλειψοειδές ή σε άλλη καμπύλη δεύτερης τάξης. Θα επανέλθουμε στο ζήτημα του σχήματος του κερατοειδούς όταν εξετάζουμε τις εκτροπές του οφθαλμού, καθώς είναι το σχήμα της πρόσθιας επιφάνειας του κερατοειδούς, που συνορεύει με τον αέρα, που επηρεάζει περισσότερο σφαιρική εκτροπήμάτια.
Ο κερατοειδής είναι ένα κέλυφος σχεδόν ίσου πάχους, που μόνο ελαφρώς πυκνώνει προς την περιφέρεια.
Αυτό σημαίνει ότι ο απομονωμένος κερατοειδής λειτουργεί σαν ένας ασθενής αρνητικός (διάχυτος) φακός, ο οποίος με την πρώτη ματιά φαίνεται κάπως απροσδόκητος. Όπως δείχνει ο υπολογισμός, η διαθλαστική ισχύς του απομονωμένου κερατοειδούς του μέσου ματιού είναι: 5,48 διόπτρες και οι μπροστινές και οπίσθιες εστιακές αποστάσεις του f \u003d f "= -1825 mm. Αυτά τα στοιχεία αναφέρονται μόνο στον απομονωμένο κερατοειδή, που περιβάλλεται και από τις δύο πλευρές με αέρα.Σε ένα ζωντανό μάτι ο κερατοειδής βρίσκεται σε εντελώς διαφορετικές συνθήκες.Μόνο η μπροστινή του επιφάνεια συνορεύει με τον αέρα, ενώ το πίσω μέρος είναι σε επαφή με χλιαρό χιούμορπρόσθιο θάλαμο, ο δείκτης διάθλασης του οποίου διαφέρει ελάχιστα από αυτόν του κερατοειδούς. Ως αποτέλεσμα, οι ακτίνες που προσπίπτουν στο μάτι, έχοντας περάσει τον κερατοειδή, ο οποίος τις εκτρέπει στον οπτικό άξονα, σχεδόν δεν αλλάζουν την κατεύθυνσή τους κατά την είσοδό τους στο υδατοειδές υγρό. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, ο κερατοειδής λειτουργεί ως ισχυρός θετικός (συλλογικός) φακός, ενώ οι μπροστινές και πίσω εστιακές αποστάσεις του διαφέρουν: f = -17,055 mm και f - 22,785 mm. Η διαθλαστική ισχύς του κερατοειδούς ως συστατικού του οπτικού συστήματος του ματιού (Dp) είναι 43,05 διόπτρες. Τι είναι μπροστά εστιακό μήκοςαρνητικό και οπίσθιο θετικό δείχνει ότι ο φακός λειτουργεί ως θετικός. Η αλλαγή στη διαθλαστική ισχύ του κερατοειδούς χιτώνα ανάλογα με το περιβάλλον δίπλα του μπορεί να απεικονιστεί με το παράδειγμα ενός ατόμου που κολυμπά κάτω από το νερό. Για έναν κολυμβητή, όλα τα αντικείμενα χάνουν το περίγραμμά τους, φαίνονται θολά. Αυτό συμβαίνει γιατί η διαθλαστική ισχύς του κερατοειδούς γίνεται μικρότερη όταν γειτνιάζει όχι με αέρα, που έχει δείκτη διάθλασης 1, αλλά με νερό, που έχει δείκτη διάθλασης 1,33. Ως αποτέλεσμα, η οπτική δύναμη του ματιού στο νερό μειώνεται και η εικόνα του αντικειμένου δεν σχηματίζεται πλέον στον αμφιβληστροειδή, αλλά πίσω από αυτόν. Το μάτι γίνεται σαν υπερμετρωπικό. Για να έχετε μια ευκρινή εικόνα ενός αντικειμένου στον αμφιβληστροειδή, ένας κολυμβητής πρέπει να φοράει γυαλιά με θετικούς φακούς όταν βυθίζεται στο νερό. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η διαφορά στους δείκτες διάθλασης του γυαλιού και του νερού είναι μικρή, η οπτική ισχύς των φακών πρέπει να είναι πολύ μεγάλη - περίπου 100 διόπτρες, δηλαδή εστιακή απόσταση 1 cm.
Για να κατανοήσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά του οφθαλμού, ιδιαίτερα την αντίδρασή του στο πολωμένο φως, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε ότι ορισμένες ομάδες ινών του κερατοειδούς έχουν διαφορετικούς τύπους οπτική ανισοτροπία.
φακός.Ο φακός έχει το σχήμα αμφίκυρτου φακού με στρογγυλεμένες άκρες. Στα παιδιά, είναι άχρωμο και ελαστικό, στους ενήλικες είναι πιο ελαστικό, σε μεγάλη ηλικία γίνεται σκληρό, θολό, αποκτά κιτρινωπή απόχρωση. Ο φακός σχηματίζεται από διαφανείς ίνες του επιθηλίου, πιο πυκνές στο κεντρικό τμήμα και πιο μαλακές στην περιφέρεια. Από αυτή την άποψη, στο μέσο του πυρήνα, ο δείκτης διάθλασης είναι υψηλότερος από ό,τι στην περιφέρεια κατά 1,5%. Συμβατικά, και οι δύο επιφάνειες του φακού θεωρούνται τμήματα μιας κανονικής σφαίρας. Στην πραγματικότητα, είναι πιο κοντά σε καμπύλες δεύτερης τάξης. η καμπυλότητα και των δύο επιφανειών στο κέντρο είναι μεγαλύτερη από ό,τι στην περιφέρεια, δηλαδή, όπως στον κερατοειδή, το κεντρικό τμήμα του φακού είναι σχεδόν σφαιρικό και ισιώνει κατά μήκος των άκρων.
διαθλαστική ισχύςΟ απομονωμένος φακός είναι 101,8 διόπτρες, η εστιακή του απόσταση είναι 9,8 mm. Ο φακός μέσα vivo, που περιβάλλεται από το υδατοειδές υγρό και το υαλοειδές σώμα, έχει εστιακή απόσταση 69.908 mm και οπτική ισχύ μόλις 19.11 διόπτρες.
Έτσι, παρά το γεγονός ότι ο απομονωμένος φακός είναι ισχυρότερος θετικός φακός από τον απομονωμένο κερατοειδή, το στοιχείο του μεγαλύτερου οπτική ισχύςΟ κερατοειδής χρησιμεύει στο ανθρώπινο μάτι.
Φασματική διασπορά για διαφορετικά μάτιααρκετά σημαντική. Εξαρτάται και από την ηλικία. Έχει παρατηρηθεί ότι σε μεγάλη ηλικία, όταν ο φακός κιτρινίζει και εκπέμπει λιγότερο μπλε και πράσινο φως, τα αντικείμενα φαίνονται πιο κίτρινα στον παρατηρητή. Αυτό μερικές φορές εξηγείται από την αλλαγή χρωματιστάσε πίνακες, ανάλογα με την ηλικία του καλλιτέχνη.
Ο πρόσθιος και ο οπίσθιος θάλαμος είναι γεμάτοι με διαφανές υδατοειδές υγρό. Πολύ παρόμοια σε χημική σύνθεσημε υγρασία θαλάμου υαλοειδές σώμα, και οι δείκτες διάθλασής τους είναι οι ίδιοι.
Θήκες του ματιού.Η αναλογία μεταξύ ματιού και κάμερας είναι γνωστή. Ακριβώς όπως σε μια κάμερα, στο μάτι τα τμήματα των οποίων η λειτουργία είναι να σχηματίζουν και να λαμβάνουν μια εικόνα διαχωρίζονται από το εξωτερικό φως με ένα "περίβλημα" - τα τοιχώματα του βολβού του ματιού. Αυτά τα τοιχώματα σχηματίζονται από τρία κελύφη: το εξωτερικό - τον σκληρό χιτώνα, το μεσαίο - το αγγειακό (χοριακό) και το εσωτερικό - τον αμφιβληστροειδή, που χρησιμεύει ως φωτοευαίσθητο στρώμα.
Ωστόσο, σε αντίθεση με μια κάμερα, τα τοιχώματα της οποίας είναι εντελώς αδιαφανή και το φως εισέρχεται στο φωτοευαίσθητο στρώμα του φιλμ μόνο μέσω του φακού, οι μεμβράνες του ματιού μεταδίδουν μέρος του φωτός στον αμφιβληστροειδή όχι μέσω της κόρης, αλλά μέσω του σκληρού χιτώνα. - σκληρό συνδετικό περίβλημα πάχους 0,5 έως 1 mm. Όταν φωτίζεται: ο σκληρός χιτώνας με πολύ έντονο φως (για παράδειγμα, με διαφανοσκόπηση) είναι καθαρά ορατό πώς λάμπει η εσωτερική επιφάνεια του βολβού του ματιού. Αυτό το φως συνήθως δεν είναι αρκετό για την οφθαλμοσκόπηση, αλλά είναι αρκετά για την ανίχνευση όγκων και άλλων αλλαγών στην πυκνότητα, το πάχος και τη μελάγχρωση των μεμβρανών του ματιού. Μια τέτοια διαφορά στη διαφάνεια του "περιβλήματος" του ματιού και της κάμερας είναι πολύ σημαντική όταν θεωρούμε το μάτι ως οπτικό σύστημα. Είναι επίσης ενδιαφέρον ότι η χαμηλή διαφάνεια του βολβού του ματιού οφείλεται κυρίως στην οπτική πυκνότητα όχι του σκληρού χιτώνα, αλλά του χοριοειδούς.
χοριοειδέςείναι μια μαλακή αγγειακή μεμβράνη, που αποτελείται από ένα δίκτυο αιμοφόρα αγγείατρέφοντας το μάτι. Στην πλευρά που βλέπει στον αμφιβληστροειδή, καλύπτεται με ένα στρώμα χρωστικού επιθηλίου, το οποίο χρησιμεύει ως η κύρια προστασία του ματιού από το εξωτερικό φως. Λόγω της απορρόφησης στο χρωστικό επιθήλιο η εσωτερική επιφάνεια του βολβού του ματιού έχει πολύ χαμηλή ανάκλαση (5-10%). Το υπόλοιπο προσπίπτον φως απορροφάται από αυτό το στρώμα. Η μελάγχρωση ποικίλλει σε διάφορα μέρη του χοριοειδούς. Έτσι, στην περιοχή του οπίσθιου πόλου, όπου τα αγγεία είναι πιο πυκνά, η μελάγχρωση είναι ισχυρότερη, έτσι αυτό το τμήμα της μεμβράνης φαίνεται με γυμνό μάτι ως καφέ στίγματα. σκοτεινό σημείοξεχωρίζει και στην περιοχή του κεντρικού βόθρου. Με μια αύξηση, για παράδειγμα, με την οφθαλμοσκόπηση, μια μικρή κηλίδα είναι αισθητή εδώ, που προκαλείται από άνιση μελάγχρωση των κυττάρων. Ο βαθμός μελάγχρωσης εξαρτάται από γενικός χρωματισμός. Στις μελαχρινές, η μελάγχρωση είναι πιο έντονη, στους αλμπίνους απουσιάζει εντελώς, γεγονός που οδηγεί σε απότομη πτώσηόραση, αφού ένα λαμπρό εξωτερικό φως που έχει περάσει από τον σκληρό χιτώνα υπερτίθεται στην εικόνα ενός αντικειμένου που σχηματίζεται από το οπτικό σύστημα του ματιού.
Έτσι, μια από τις ουσιαστικές διαφορές μεταξύ του οπτικού συστήματος του ματιού και της κάμερας είναι μερική διαπερατότητακοχύλια του ματιού για το φως, προκαλώντας, σε ορισμένες συνθήκες, παρεμβολές με τη μορφή πέπλου και μείωση της αντίθεσης εικόνα του κύριου αμφιβληστροειδούς. Αυτό το χαρακτηριστικό του ματιού έχει θετική πλευρά, χρησιμοποιείται ευρέως στην οφθαλμολογία για διαγνωστικά, για παράδειγμα, με διαφανοσκόπηση, με εντοπισμό βλαβών στο βυθό κ.λπ. Δεν έχουν όλα τα ζώα χρωστικό επιθήλιο (για παράδειγμα, ο κροκόδειλος έχει λευκό βυθό). Η συνέπεια μιας τέτοιας διαφοράς στη δομή του βολβού του ματιού γίνεται σαφής από τον ακόλουθο συλλογισμό. Ελλείψει χρωστικής, η εσωτερική επιφάνεια του βολβού του ματιού είναι ελαφριά, δηλαδή έχει υψηλή ανακλαστικότητα. Ως αποτέλεσμα, το φως που εισέρχεται στο μάτι από μια μικρή τρύπα - την κόρη, υφίσταται πολλαπλές αντανακλάσεις από την εσωτερική επιφάνεια του βολβού του ματιού και ο φωτισμός ολόκληρης της εσωτερικής του επιφάνειας γίνεται σχεδόν ομοιόμορφος. Η αντίθεση της εικόνας του αντικειμένου σε αυτό το ανοιχτόχρωμο φόντο μειώνεται έντονα, η αντίληψη επιδεινώνεται. Το έργο του ματιού, χωρίς χρωστικό επιθήλιο, μοιάζει με το γνωστό στην τεχνολογία φωτισμού Ενσωμάτωση μπάλας Ulbricht, η εσωτερική επιφάνεια του οποίου καλύπτεται με λευκή ματ βαφή. Το φως που εισέρχεται στη σφαίρα μέσω μιας μικρής τρύπας υφίσταται πολλαπλές αντανακλάσεις και ο συντελεστής ενσωματωμένης ανάκλασης φτάνει το 90%. Η εμπειρία δείχνει ότι το ανθρώπινο μάτι δεν λειτουργεί έτσι. Κατά την παρατήρηση ενός αντικειμένου, το πέπλο δεν γίνεται αισθητό. Αυτό διευκολύνεται από την παρουσία χρωστικού επιθηλίου.
Η σημαντική απορρόφηση του φωτός από το χρωστικό επιθήλιο επιβεβαιώνεται σαφώς με οφθαλμοσκόπηση. Εάν το πεδίο που φωτίζεται από το οφθαλμοσκόπιο περιορίζεται από το διάφραγμα, τότε ο γιατρός βλέπει έναν έντονα φωτισμένο κύκλο σε ένα σκοτεινό πεδίο στο βυθό του ασθενούς. Δεν υπάρχει αξιοσημείωτος φωτισμός φόντου.
Το πραγματικό σχέδιο φωτισμού του ματιού με φως που διέρχεται από την κόρη του ματιού φαίνεται στο σχήμα. Το φως που πέφτει μέσα από την κόρη και διαθλάται από τα διαφανή μέσα του ματιού σχηματίζει μια εικόνα του αντικειμένου σε κάποιο τμήμα του αμφιβληστροειδούς Β. Σε αυτή την περίπτωση, το μεγαλύτερο μέρος της φωτεινής ενέργειας που συγκεντρώνεται στην εικόνα απορροφάται από τη χρωστική ουσία, μετατρέπεται σε νευρικές ώσεις και μετατρέπεται σε οπτική αίσθηση. Έτσι, η εικόνα γίνεται αντιληπτή και αναλύεται από ανώτερα κέντρα. Ωστόσο, λόγω του γεγονότος ότι η χρωστική ουσία δεν είναι ένα εντελώς μαύρο σώμα, μέρος της φωτεινής ενέργειας (περίπου 5-10%) ανακλάται διάχυτα στην μη φωτισμένη επιφάνεια του βυθού. Αυτό το ανακλώμενο φως επαναρροφάται από το χρωστικό επιθήλιο, δημιουργώντας ένα αχνό πέπλο. Περίπου το 1% του φωτός επανααντανακλάται και εισέρχεται ξανά στην επιφάνεια του βυθού. Οι δευτερεύουσες αντανακλάσεις έχουν πολύ μικρή επίδραση στην ποιότητα της εικόνας και οι περαιτέρω αντανακλάσεις δεν έχουν πρακτική σημασία.
Έτσι, η επίδραση του φωτισμού ολόκληρης της επιφάνειας του ανθρώπινου αμφιβληστροειδούς με ανακλώμενο φως οφείλεται υψηλός συντελεστήςΗ απορρόφηση του χρωστικού επιθηλίου είναι ασήμαντη, αλλά παρόλα αυτά, όταν εξετάζουμε το έργο του ματιού, δεν πρέπει να παραμελούνται.
Άρθρο από το βιβλίο: .
, φακός και υαλοειδές σώμα. Ο συνδυασμός τους ονομάζεται συσκευή διόπτρας. ΣΤΟ φυσιολογικές συνθήκεςσυμβαίνει διάθλαση (διάθλαση) των ακτίνων φωτός από τον οπτικό στόχο από τον κερατοειδή και τον φακό, έτσι ώστε οι ακτίνες να εστιάζονται στον αμφιβληστροειδή. Η διαθλαστική ισχύς του κερατοειδούς (το κύριο διαθλαστικό στοιχείο του ματιού) είναι 43 διόπτρες. Η κυρτότητα του φακού μπορεί να ποικίλλει και η διαθλαστική ισχύς του κυμαίνεται μεταξύ 13 και 26 διοπτριών. Λόγω αυτού, ο φακός παρέχει προσαρμογή του βολβού του ματιού σε αντικείμενα που βρίσκονται σε κοντινές ή μακρινές αποστάσεις. Όταν, για παράδειγμα, εισέρχονται ακτίνες φωτός από ένα μακρινό αντικείμενο κανονικό μάτι(με χαλαρό ακτινωτό μυ), ο στόχος βρίσκεται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα στην εστίαση. Εάν το μάτι κατευθύνεται σε ένα κοντινό αντικείμενο, εστιάζεται πίσω από τον αμφιβληστροειδή (δηλαδή, η εικόνα πάνω του είναι θολή) έως ότου συμβεί προσαρμογή. Ο ακτινωτός μυς συσπάται, χαλαρώνοντας την τάση των ινών της ζώνης. η καμπυλότητα του φακού αυξάνεται, και ως αποτέλεσμα, η εικόνα εστιάζεται στον αμφιβληστροειδή.
Ο κερατοειδής και ο φακός μαζί σχηματίζουν έναν κυρτό φακό. Ακτίνες φωτός από ένα αντικείμενο περνούν από το κομβικό σημείο του φακού και σχηματίζουν μια ανεστραμμένη εικόνα στον αμφιβληστροειδή, όπως σε μια κάμερα. Ο αμφιβληστροειδής χιτώνας μπορεί να συγκριθεί με φωτογραφικό φιλμ γιατί και τα δύο καταγράφουν οπτικές εικόνες. Ωστόσο, ο αμφιβληστροειδής είναι πολύ πιο περίπλοκος. Επεξεργάζεται μια συνεχή ακολουθία εικόνων και επίσης στέλνει μηνύματα στον εγκέφαλο σχετικά με τις κινήσεις των οπτικών αντικειμένων, προειδοποιητικά σημάδια, περιοδική αλλαγή φωτός και σκότους και άλλα οπτικά δεδομένα για το εξωτερικό περιβάλλον.
Αν και ο οπτικός άξονας του ανθρώπινου ματιού διέρχεται από το κομβικό σημείο του φακού και το σημείο του αμφιβληστροειδούς μεταξύ του βοθρίου και της κεφαλής του οπτικού νεύρου (Εικ. 35.2), το οφθαλμοκινητικό σύστημα προσανατολίζει τον βολβό του ματιού στη θέση του αντικειμένου, που ονομάζεται το σημείο στερέωσης. Από αυτό το σημείο, μια δέσμη φωτός διέρχεται από το κομβικό σημείο και εστιάζεται στο λάκκος; Έτσι, τρέχει κατά μήκος του οπτικού άξονα. Οι ακτίνες από το υπόλοιπο αντικείμενο εστιάζονται στην περιοχή του αμφιβληστροειδούς γύρω από το βοθρίο (Εικ. 35.5).
Η εστίαση των ακτίνων στον αμφιβληστροειδή δεν εξαρτάται μόνο από τον φακό, αλλά και από την ίριδα. Η ίριδα λειτουργεί ως το διάφραγμα μιας κάμερας και ρυθμίζει όχι μόνο την ποσότητα του φωτός που εισέρχεται στο μάτι, αλλά, το πιο σημαντικό, το βάθος του οπτικού πεδίου και τη σφαιρική εκτροπή του φακού. Με τη μείωση της διαμέτρου της κόρης, το βάθος του οπτικού πεδίου αυξάνεται και οι ακτίνες φωτός κατευθύνονται μέσω του κεντρικού τμήματος της κόρης, όπου η σφαιρική εκτροπή είναι ελάχιστη. Οι αλλαγές στη διάμετρο της κόρης συμβαίνουν αυτόματα (δηλαδή αντανακλαστικά) όταν προσαρμόζεται (προσαρμόζεται) το μάτι για να βλέπει κοντά αντικείμενα. Επομένως, κατά την ανάγνωση ή άλλες οφθαλμικές δραστηριότητες που σχετίζονται με τη διάκριση μικρών αντικειμένων, η ποιότητα της εικόνας βελτιώνεται από το οπτικό σύστημα του ματιού.
Η ποιότητα της εικόνας επηρεάζεται από έναν άλλο παράγοντα - τη σκέδαση φωτός. Ελαχιστοποιείται με τον περιορισμό της δέσμης φωτός, καθώς και της απορρόφησής του από τη χρωστική ουσία. χοριοειδέςκαι στιβάδα χρωστικής του αμφιβληστροειδούς. Από αυτή την άποψη, το μάτι μοιάζει και πάλι με κάμερα. Και εκεί, η διασπορά του φωτός εμποδίζεται με τον περιορισμό της δέσμης των ακτίνων και την απορρόφησή της από το κάλυμμα της μαύρης βαφής εσωτερική επιφάνειακάμερες.
Η εστίαση της εικόνας διαταράσσεται εάν το μέγεθος της κόρης δεν ταιριάζει με τη διαθλαστική ισχύ της συσκευής διόπτρας. Με τη μυωπία (μυωπία), οι εικόνες απομακρυσμένων αντικειμένων εστιάζονται μπροστά από τον αμφιβληστροειδή, χωρίς να τον φτάνουν (Εικ. 35.6). Το ελάττωμα διορθώνεται με κοίλους φακούς. Αντίθετα, με την υπερμετρωπία (υπερμετρωπία), οι εικόνες μακρινών αντικειμένων εστιάζονται πίσω από τον αμφιβληστροειδή. Για την εξάλειψη του προβλήματος χρειάζονται κυρτές φακοί (Εικ. 35.6). Είναι αλήθεια ότι η εικόνα μπορεί να εστιαστεί προσωρινά λόγω προσαρμογής, αλλά οι ακτινωτοί μύες κουράζονται και τα μάτια κουράζονται. Με τον αστιγματισμό, εμφανίζεται ασυμμετρία μεταξύ των ακτίνων καμπυλότητας των επιφανειών του κερατοειδούς ή του φακού (και μερικές φορές του αμφιβληστροειδή) σε διαφορετικά επίπεδα. Για διόρθωση χρησιμοποιούνται φακοί με ειδικά επιλεγμένες ακτίνες καμπυλότητας.
Η ελαστικότητα του φακού μειώνεται σταδιακά με την ηλικία. Μειώνει την αποτελεσματικότητα της διαμονής του όταν κοιτάζει κοντινά αντικείμενα (πρεσβυωπία). ΣΤΟ νεαρή ηλικίαη διαθλαστική ισχύς του φακού μπορεί να ποικίλλει σε μεγάλο εύρος, έως και 14 διόπτρες. Μέχρι την ηλικία των 40 ετών, αυτό το εύρος μειώνεται στο μισό και μετά από 50 χρόνια - έως 2 διόπτρες και κάτω. Διορθώθηκε η πρεσβυωπία κυρτούς φακούς.
Το ανθρώπινο μάτι αναφέρεται συχνά ως παράδειγμα εκπληκτικής φυσικής μηχανικής - αλλά αν κρίνουμε από το γεγονός ότι αυτή είναι μια από τις 40 συσκευές που εμφανίστηκαν κατά την εξέλιξη του διαφορετικούς οργανισμούς, θα πρέπει να μετριάζουμε τον ανθρωποκεντρισμό μας και να το παραδεχτούμε, από δομή ανθρώπινο μάτιδεν είναι κάτι τέλειο.
Η ιστορία για το μάτι είναι καλύτερο να ξεκινήσει με ένα φωτόνιο. Ένα κβάντο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας πετάει σιγά-σιγά αυστηρά στο μάτι ενός ανυποψίαστου περαστικού, ο οποίος στραβίζει από μια απροσδόκητη λάμψη από το ρολόι κάποιου.
Το πρώτο μέρος του οπτικού συστήματος του ματιού είναι ο κερατοειδής. Αλλάζει την κατεύθυνση του φωτός. Αυτό είναι δυνατό λόγω μιας τέτοιας ιδιότητας του φωτός όπως η διάθλαση, η οποία είναι επίσης υπεύθυνη για το ουράνιο τόξο. Η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή στο κενό - 300.000.000 m/s. Αλλά όταν μετακινείται από το ένα μέσο στο άλλο (σε αυτή την περίπτωση, από τον αέρα στο μάτι), το φως αλλάζει την ταχύτητα και την κατεύθυνση της κίνησής του. Για τον αέρα, ο δείκτης διάθλασης είναι 1.000293, για τον κερατοειδή - 1.376. Αυτό σημαίνει ότι η δέσμη φωτός στον κερατοειδή επιβραδύνει την κίνησή του κατά 1.376 φορές και αποκλίνει πιο κοντά στο κέντρο του ματιού.
Ένας αγαπημένος τρόπος για να χωρίσετε τους παρτιζάνους είναι να λάμπετε μια λαμπρή λάμπα στο πρόσωπό τους. Πονάει για δύο λόγους. Το έντονο φως είναι ισχυρό ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία: τρισεκατομμύρια φωτόνια επιτίθενται στον αμφιβληστροειδή και αυτός νευρικές απολήξειςαναγκάστηκε να στείλει μια τρελή ποσότητα σημάτων στον εγκέφαλο. Από την υπέρταση, τα νεύρα, όπως τα καλώδια, καίγονται. Οι μύες της ίριδας αναγκάζονται να συστέλλονται όσο πιο δυνατά μπορούν, σε μια απέλπιδα προσπάθεια να κλείσουν την κόρη και να προστατεύσουν τον αμφιβληστροειδή.
Και πετάει μέχρι την κόρη. Όλα είναι απλά μαζί του - αυτή είναι μια τρύπα στην ίριδα. Λόγω των κυκλικών και ακτινωτών μυών, η ίριδα μπορεί να συστέλλεται και να επεκτείνει την κόρη ανάλογα, ρυθμίζοντας την ποσότητα του φωτός που εισέρχεται στο μάτι, όπως ένα διάφραγμα σε μια κάμερα. Η διάμετρος της ανθρώπινης κόρης μπορεί να κυμαίνεται από 1 έως 8 mm ανάλογα με τον φωτισμό.
Έχοντας πετάξει μέσα από την κόρη, το φωτόνιο χτυπά τον φακό - ο δεύτερος φακός που είναι υπεύθυνος για την τροχιά του. Ο φακός διαθλά το φως λιγότερο από τον κερατοειδή, αλλά είναι κινητός. Ο φακός κρέμεται από κυλινδρικούς μύες που αλλάζουν την καμπυλότητά του, επιτρέποντάς μας έτσι να εστιάσουμε σε αντικείμενα σε διαφορετικές αποστάσεις από εμάς.
Με το επίκεντρο συνδέονται τα προβλήματα όρασης. Οι πιο συνηθισμένες είναι η μυωπία και η υπερμετρωπία. Η εικόνα και στις δύο περιπτώσεις δεν εστιάζει στον αμφιβληστροειδή, όπως θα έπρεπε, αλλά μπροστά του (μυωπία), ή πίσω του (υπερμετρωπία). Για αυτό φταίει το μάτι που αλλάζει σχήμα από στρογγυλό σε οβάλ και μετά ο αμφιβληστροειδής απομακρύνεται από τον φακό ή τον πλησιάζει.
Μετά τον φακό, το φωτόνιο πετά μέσα από το υαλοειδές σώμα (διαφανές ζελέ - 2/3 του όγκου ολόκληρου του ματιού, 99% - νερό) κατευθείαν στον αμφιβληστροειδή. Εδώ καταγράφονται τα φωτόνια και τα μηνύματα άφιξης αποστέλλονται κατά μήκος των νεύρων στον εγκέφαλο.
Ο αμφιβληστροειδής είναι επενδεδυμένος με κύτταρα φωτοϋποδοχέα: όταν δεν υπάρχει φως, παράγουν ειδικές ουσίες - νευροδιαβιβαστές, αλλά μόλις εισέλθει ένα φωτόνιο, τα κύτταρα φωτοϋποδοχέα σταματούν να τα παράγουν - και αυτό είναι ένα σήμα στον εγκέφαλο. Υπάρχουν δύο τύποι αυτών των κυττάρων: οι ράβδοι, οι οποίες είναι πιο ευαίσθητες στο φως και οι κώνοι, οι οποίοι είναι καλύτεροι στην ανίχνευση κίνησης. Έχουμε περίπου εκατό εκατομμύρια ράβδους και άλλα 6-7 εκατομμύρια κώνους, συνολικά περισσότερα από εκατό εκατομμύρια φωτοευαίσθητα στοιχεία- πρόκειται για περισσότερα από 100 megapixel, τα οποία κανένας «χάσελ» δεν θα μπορούσε να ονειρευτεί.
Ένα τυφλό σημείο είναι ένα σημείο ανακάλυψης όπου δεν υπάρχει φωτοευαίσθητα κύτταρα. Είναι αρκετά μεγάλο - 1-2 mm σε διάμετρο. Ευτυχώς έχουμε διόφθαλμη όρασηκαι υπάρχει ένας εγκέφαλος που συνδυάζει δύο εικόνες με κηλίδες σε μία κανονική.
Τη στιγμή της μετάδοσης του σήματος στο ανθρώπινο μάτι, υπάρχει πρόβλημα με τη λογική. Το υποβρύχιο χταπόδι, που δεν χρειάζεται πραγματικά όραση, είναι πολύ πιο συνεπές από αυτή την άποψη. Στα χταπόδια, ένα φωτόνιο χτυπά πρώτα ένα στρώμα από κώνους και ράβδους στον αμφιβληστροειδή, ακριβώς πίσω από το οποίο ένα στρώμα νευρώνων περιμένει και μεταδίδει ένα σήμα στον εγκέφαλο. Στους ανθρώπους, το φως πρώτα διαπερνά τα στρώματα των νευρώνων - και μόνο τότε χτυπά τους φωτοϋποδοχείς. Εξαιτίας αυτού, υπάρχει ένα πρώτο σημείο στο μάτι - ένα τυφλό σημείο.
Η δεύτερη κηλίδα είναι κίτρινη, είναι η κεντρική περιοχή του αμφιβληστροειδούς ακριβώς απέναντι από την κόρη, ακριβώς πάνω από το οπτικό νεύρο. Αυτό το μέρος βλέπει καλύτερα τα μάτια: η συγκέντρωση των φωτοευαίσθητων κυττάρων εδώ είναι πολύ αυξημένη, επομένως η όρασή μας στο κέντρο του οπτικού πεδίου είναι πολύ πιο ευκρινής από την περιφερειακή.
Η εικόνα στον αμφιβληστροειδή είναι ανεστραμμένη. Ο εγκέφαλος ξέρει πώς να ερμηνεύει σωστά την εικόνα και αποκαθιστά την αρχική εικόνα από την ανεστραμμένη. Τα παιδιά βλέπουν τα πάντα ανάποδα τις πρώτες δύο μέρες, ενώ ο εγκέφαλός τους στήνει το photoshop του. Εάν βάλετε γυαλιά που αναποδογυρίζουν την εικόνα (αυτό έγινε για πρώτη φορά το 1896), τότε σε λίγες μέρες ο εγκέφαλός μας θα μάθει να ερμηνεύει σωστά μια τέτοια ανεστραμμένη εικόνα.
Να ξεκινήσω.
Το ορατό φως είναι Ηλεκτρομαγνητικά κύματαστο οποίο συντονίζεται το όραμά μας. Μπορείτε να συγκρίνετε το ανθρώπινο μάτι με μια κεραία ραδιοφώνου, μόνο που θα είναι ευαίσθητο όχι σε ραδιοκύματα, αλλά σε διαφορετική ζώνη συχνοτήτων. Ως φως, ένα άτομο αντιλαμβάνεται ηλεκτρομαγνητικά κύματα με μήκος περίπου 380 nm έως 700 nm. (Ένα νανόμετρο είναι το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου.) Τα κύματα αυτής της συγκεκριμένης περιοχής ονομάζονται ορατό φάσμα. αφενός, είναι δίπλα στην υπεριώδη ακτινοβολία (τόσο αγαπητή στις καρδιές των λάτρεις του μαυρίσματος), αφετέρου, στο υπέρυθρο φάσμα (το οποίο εμείς οι ίδιοι είμαστε σε θέση να παράγουμε με τη μορφή θερμότητας που εκπέμπεται από το σώμα). Το ανθρώπινο μάτι και ο εγκέφαλος (ο ταχύτερος επεξεργαστής που υπάρχει) αποκαθιστούν οπτικά την ορατή εικόνα σε πραγματικό χρόνο. ο κόσμος(συχνά όχι μόνο ορατό, αλλά και φανταστικό, αλλά για αυτό - σε ένα άρθρο για την Gestalt).
Για τους φωτογράφους και τους ερασιτέχνες φωτογράφους, η σύγκριση με έναν ραδιοφωνικό δέκτη φαίνεται χωρίς νόημα: αν σχεδιάσουμε αναλογίες, τότε με τον φωτογραφικό εξοπλισμό, υπάρχει κάποια ομοιότητα: το μάτι και ο φακός, ο εγκέφαλος και ο επεξεργαστής, η νοητική εικόνα και η αποθηκευμένη εικόνα στο αρχείο. Το όραμα και η φωτογραφία συγκρίνονται συχνά στα φόρουμ, οι απόψεις είναι πολύ διαφορετικές. Αποφάσισα επίσης να συγκεντρώσω κάποιες πληροφορίες και να κάνω αναλογίες.
Ας προσπαθήσουμε να βρούμε αναλογίες στο σχέδιο:
Ο κερατοειδής λειτουργεί ως το μπροστινό στοιχείο του φακού, διαθλώντας το εισερχόμενο φως και ταυτόχρονα ως "φίλτρο UV" προστατεύοντας την επιφάνεια του "φακού"
Η ίριδα λειτουργεί ως άνοιγμα, διαστέλλεται ή συστέλλεται ανάλογα με την απαιτούμενη έκθεση. Στην πραγματικότητα, η ίριδα, που δίνει χρώμα στα μάτια, που εμπνέει ποιητικές συγκρίσεις και προσπαθεί να «πνιγεί στα μάτια», είναι απλώς ένας μυς που διαστέλλεται ή συστέλλεται και καθορίζει έτσι το μέγεθος της κόρης.
Η κόρη είναι ένας φακός και σε αυτήν είναι ο φακός - μια ομάδα εστίασης αντικειμενικών φακών που μπορεί να αλλάξει τη γωνία διάθλασης του φωτός.
Ο αμφιβληστροειδής, που βρίσκεται στο πίσω μέρος εσωτερικός τοίχοςβολβός του ματιού, λειτουργεί de facto ως matrix/ταινία.
Ο εγκέφαλος είναι ένας επεξεργαστής που επεξεργάζεται δεδομένα/πληροφορίες.
Και οι έξι μύες που είναι υπεύθυνοι για την κινητικότητα του βολβού του ματιού και συνδέονται με αυτό από έξω - με τέντωμα - είναι συγκρίσιμοι με το σύστημα αυτόματης εστίασης παρακολούθησης και το σύστημα σταθεροποίησης εικόνας και με τον φωτογράφο να στρέφει τον φακό της κάμερας στη σκηνή που μας ενδιαφέρει. αυτόν.
Η εικόνα που πραγματικά σχηματίζεται στο μάτι αντιστρέφεται (όπως σε μια κάμερα obscura). Η διόρθωση του πραγματοποιείται από ένα ειδικό τμήμα του εγκεφάλου, το οποίο μετατρέπει την εικόνα "από το κεφάλι στο πόδι". Τα νεογέννητα βλέπουν τον κόσμο χωρίς τέτοια διόρθωση, έτσι μερικές φορές μετατοπίζουν το βλέμμα τους ή φτάνουν προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση που ακολουθούν. Πειράματα με ενήλικες που φορούν γυαλιά που αναποδογυρίζουν την εικόνα σε μια "μη διορθωμένη" προβολή έδειξαν ότι προσαρμόζονται εύκολα στην αντίστροφη προοπτική. Τα άτομα που έβγαλαν τα γυαλιά τους χρειάζονταν παρόμοιο χρόνο για να «προσαρμοστούν» ξανά.
Αυτό που «βλέπει» ένα άτομο μπορεί στην πραγματικότητα να συγκριθεί με μια συνεχώς ενημερωμένη ροή πληροφοριών που συγκεντρώνεται σε μια εικόνα από τον εγκέφαλο. Τα μάτια βρίσκονται σε συνεχή κίνηση, συλλέγουν πληροφορίες - σαρώνουν το οπτικό πεδίο και ενημερώνουν τις αλλαγμένες λεπτομέρειες διατηρώντας παράλληλα στατικές πληροφορίες.
Η περιοχή της εικόνας στην οποία μπορεί να εστιάσει ένα άτομο ανά πάσα στιγμή απέχει μόνο περίπου μισή μοίρα από το οπτικό πεδίο. Αντιστοιχεί στην «κίτρινη κηλίδα», και η υπόλοιπη εικόνα παραμένει εκτός εστίασης, θολώνοντας όλο και περισσότερο προς τις άκρες του οπτικού πεδίου.
Η εικόνα σχηματίζεται από δεδομένα που συλλέγονται από τους φωτοευαίσθητους υποδοχείς του ματιού: ράβδοι και κώνοι που βρίσκονται στην πίσω εσωτερική του επιφάνεια - τον αμφιβληστροειδή. Υπάρχουν περισσότερες από 14 φορές περισσότερες ράβδοι - περίπου 110-125 εκατομμύρια ράβδοι έναντι 6-7 εκατομμύρια κώνοι.
Οι κώνοι είναι 100 φορές λιγότερο ευαίσθητοι στο φως από τις ράβδους, αλλά αντιλαμβάνονται τα χρώματα και αντιδρούν στην κίνηση πολύ καλύτερα από τις ράβδους. Οι ράβδοι, ο πρώτος τύπος κυττάρων, είναι ευαίσθητοι στην ένταση του φωτός και στο πώς αντιλαμβανόμαστε τα σχήματα και τα περιγράμματα. Επομένως, οι κώνοι είναι πιο υπεύθυνοι για την ημερήσια όραση και οι ράβδοι είναι πιο υπεύθυνοι για τη νυχτερινή όραση. Υπάρχουν τρεις υποτύποι κώνων που διαφέρουν ως προς τη δεκτικότητά τους σε διαφορετικά μήκη κύματος ή στα βασικά χρώματα στα οποία συντονίζονται: Κώνοι τύπου S για μικρά μήκη κύματος - μπλε, τύπου M για μεσαίο - πράσινο και τύπου L για μακρύ - κόκκινο. Η ευαισθησία των αντίστοιχων κώνων στα χρώματα δεν είναι η ίδια. Δηλαδή, η ποσότητα φωτός που απαιτείται για να παραχθεί (η ίδια ένταση κρούσης) η ίδια αίσθηση έντασης είναι διαφορετική για τους κώνους S, M και L. Εδώ είναι η μήτρα μιας ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής - ακόμα και φωτοδιόδων Πράσινο χρώμασε κάθε κύτταρο υπάρχουν διπλάσιες φωτοδίοδοι άλλων χρωμάτων, με αποτέλεσμα η ανάλυση μιας τέτοιας δομής να είναι μέγιστη στην πράσινη περιοχή του φάσματος, η οποία αντιστοιχεί στα χαρακτηριστικά της ανθρώπινης όρασης.
Βλέπουμε χρώμα κυρίως στο κεντρικό τμήμα του οπτικού πεδίου - εδώ βρίσκονται σχεδόν όλοι οι κώνοι που είναι ευαίσθητοι στα χρώματα. Σε συνθήκες έλλειψης φωτισμού, οι κώνοι χάνουν τη συνάφειά τους και οι πληροφορίες αρχίζουν να προέρχονται από τις ράβδους, που αντιλαμβάνονται τα πάντα μονόχρωμα. Γι' αυτό πολλά από αυτά που βλέπουμε τη νύχτα φαίνονται ασπρόμαυρα.
Αλλά ακόμα και σε έντονο φως, οι άκρες του οπτικού πεδίου παραμένουν μονόχρωμες. Όταν κοιτάτε ευθεία μπροστά και ένα αυτοκίνητο εμφανίζεται στην άκρη του οπτικού σας πεδίου, δεν θα μπορείτε να διακρίνετε το χρώμα του έως ότου το μάτι σας κοιτάξει προς την κατεύθυνση του για μια στιγμή.
Οι ράβδοι είναι εξαιρετικά ευαίσθητες στο φως - μπορούν να καταγράψουν το φως μόνο ενός φωτονίου. Κάτω από τυπικό φωτισμό, το μάτι καταγράφει περίπου 3000 φωτόνια ανά δευτερόλεπτο. Και δεδομένου ότι το κεντρικό τμήμα του οπτικού πεδίου κατοικείται από κώνους προσανατολισμένους στο φως της ημέρας, το μάτι αρχίζει να βλέπει περισσότερες λεπτομέρειες της εικόνας εκτός κέντρου καθώς ο ήλιος βυθίζεται κάτω από τον ορίζοντα.
Αυτό είναι εύκολο να το ελέγξετε παρατηρώντας τα αστέρια μέσα καθαρή νύχτα. Καθώς το μάτι προσαρμόζεται στην έλλειψη φωτός (χρειάζονται περίπου 30 λεπτά για να προσαρμοστεί πλήρως), αν κοιτάξετε σε ένα σημείο, αρχίζετε να βλέπετε ομάδες αμυδρά αστέρια μακριά από το σημείο που κοιτάζετε. Εάν μετακινήσετε το βλέμμα σας προς το μέρος τους, θα εξαφανιστούν και νέες ομάδες θα εμφανιστούν στην περιοχή όπου εστιάστηκε το βλέμμα σας πριν μετακινηθείτε.
Πολλά ζώα (και σχεδόν όλα τα πουλιά) έχουν πολύ μεγαλύτερο αριθμό κώνων από τον μέσο άνθρωπο, επιτρέποντάς τους να ανιχνεύουν μικρά ζώα και άλλα θηράματα από μεγάλα ύψη και αποστάσεις. Αντίθετα, τα νυκτόβια ζώα και τα πλάσματα που κυνηγούν τη νύχτα έχουν περισσότερα μπαστούνια, γεγονός που βελτιώνει τη νυχτερινή όραση.
Και τώρα η αναλογία.
Ποιες είναι οι εστιακές αποστάσεις του ανθρώπινου ματιού;
Το Vision είναι μια πολύ πιο δυναμική και ευρύχωρη διαδικασία για να το συγκρίνετε με έναν φακό ζουμ χωρίς πρόσθετες πληροφορίες.
Η εικόνα που λαμβάνει ο εγκέφαλος από δύο μάτια έχει γωνία οπτικού πεδίου 120-140 μοίρες, μερικές φορές λίγο μικρότερη, σπάνια μεγαλύτερη. (κάθετα έως 125 μοίρες και οριζόντια - 150 μοίρες, μια ευκρινή εικόνα παρέχεται μόνο από την περιοχή της κίτρινης κηλίδας εντός 60-80 μοιρών). Επομένως, σε απόλυτες τιμέςτα μάτια είναι παρόμοια με έναν ευρυγώνιο φακό, αλλά η συνολική προοπτική και οι χωρικές σχέσεις μεταξύ των αντικειμένων στο οπτικό πεδίο είναι παρόμοιες με εκείνες που λαμβάνονται από έναν "κανονικό" φακό. Σε αντίθεση με τη συμβατική σοφία ότι οι εστιακές αποστάσεις ενός «κανονικού» φακού είναι της τάξης των 50 - 55 mm, η πραγματική εστιακή απόσταση ενός κανονικού φακού είναι 43 mm.
Φέρνοντας το συνολικό οπτικό πεδίο στο σύστημα 24*36 mm, παίρνουμε - λαμβάνοντας υπόψη πολλούς παράγοντες, όπως τις συνθήκες φωτισμού, την απόσταση από το αντικείμενο, την ηλικία και την ανθρώπινη υγεία - μια εστιακή απόσταση από 22 έως 24 mm (εστιακή 22,3 mm έλαβε τις περισσότερες ψήφους ως το πλησιέστερο στην εικόνα της ανθρώπινης όρασης).
Μερικές φορές υπάρχουν αριθμοί σε εστιακή απόσταση 17 mm (ή ακριβέστερα σε 16,7 mm). Αυτή η εστία λαμβάνεται με απώθηση από την εικόνα που σχηματίζεται μέσα στο μάτι. Η γωνία εισόδου δίνει ισοδύναμη εστιακή απόσταση 22-24 mm, εξερχόμενη - 17 mm. Είναι σαν να κοιτάς με κιάλια αντιθετη πλευρα- το αντικείμενο δεν θα είναι πιο κοντά, αλλά πιο μακριά. Εξ ου και η διαφορά στα νούμερα.
Το κύριο πράγμα είναι πόσα megapixel;
Η ερώτηση είναι κάπως εσφαλμένη, επειδή η εικόνα που συλλέγεται από τον εγκέφαλο περιέχει κομμάτια πληροφοριών που δεν συλλέχθηκαν ταυτόχρονα, πρόκειται για επεξεργασία ροής. Και δεν υπάρχει ακόμη σαφήνεια στο θέμα των μεθόδων επεξεργασίας και των αλγορίθμων. Και πρέπει επίσης να λάβει κανείς υπόψη του αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικίακαι την κατάσταση της υγείας.
Συνήθως αναφέρεται ως 324 megapixel είναι μια εικόνα που βασίζεται στο οπτικό πεδίο ενός φακού 24 mm σε μια κάμερα 35 mm (90 μοίρες) και στην ικανότητα ανάλυσης του ματιού. Αν προσπαθήσουμε να βρούμε κάποιο απόλυτο νούμερο, λαμβάνοντας κάθε ραβδί με έναν κώνο ως πλήρες pixel, θα έχουμε περίπου 130 megapixel. Οι αριθμοί φαίνονται λανθασμένοι: η φωτογραφία προσπαθεί για λεπτομέρεια «από άκρη σε άκρη», και το ανθρώπινο μάτι βλέπει μόνο ένα μικρό κλάσμα της σκηνής σε μια μεμονωμένη χρονική στιγμή «αιχμηρή και λεπτομερή». Και ο όγκος των πληροφοριών (χρώμα, αντίθεση, λεπτομέρεια) ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τις συνθήκες φωτισμού. Προτιμώ την βαθμολογία 20 megapixel: τελικά, " κίτρινη κηλίδα"υπολογίζεται σε περίπου 4-5 megapixel, η υπόλοιπη περιοχή είναι θολή και δεν είναι λεπτομερής (στην περιφέρεια του αμφιβληστροειδούς υπάρχουν κυρίως ράβδοι ενωμένες σε ομάδες έως και αρκετών χιλιάδων γύρω από τα γαγγλιακά κύτταρα - ένα είδος ενισχυτών σήματος).
Πού είναι το όριο τότε;
Μια εκτίμηση είναι ότι ένα αρχείο 74 megapixel που εκτυπώνεται ως έγχρωμη φωτογραφία 530 ppi στα 35 x 50 cm (13 x 20 ίντσες) όταν προβάλλεται από απόσταση 50 cm αντιστοιχεί στη μέγιστη λεπτομέρεια που μπορεί να κάνει το ανθρώπινο μάτι.
Μάτι και ISO
Μια άλλη ερώτηση που είναι σχεδόν αδύνατο να απαντηθεί μονοσήμαντα. Το γεγονός είναι ότι, σε αντίθεση με τις μήτρες φιλμ και ψηφιακής κάμερας, το μάτι δεν έχει φυσική (ή βασική) ευαισθησία και η ικανότητά του να προσαρμόζεται στις συνθήκες φωτισμού είναι απλά εκπληκτική - βλέπουμε τόσο σε μια ηλιόλουστη παραλία όσο και σε μια σκιερή δρομάκι το σούρουπο.
Τέλος πάντων, αναφέρεται ότι σε έντονο ηλιακό φως το ISO του ανθρώπινου ματιού είναι ίσο με ένα και σε χαμηλό φωτισμό είναι περίπου ISO 800.
Δυναμικό εύρος
Ας απαντήσουμε αμέσως στην ερώτηση σχετικά με την αντίθεση / δυναμικό εύρος: σε έντονο φως, η αντίθεση του ανθρώπινου ματιού ξεπερνά το 10.000 προς 1 - τιμή που δεν είναι εφικτή ούτε για φιλμ ούτε για μήτρες. Νύχτα δυναμικό εύρος(υπολογίζεται σύμφωνα με ορατό στο μάτι- με πανσέληνο εν όψει - στα αστέρια) φτάνει το ένα εκατομμύριο προς ένα.
Διάφραγμα και ταχύτητα κλείστρου
Με βάση μια πλήρως διεσταλμένη κόρη, το μέγιστο άνοιγμα του ανθρώπινου ματιού είναι περίπου f/2,4. σύμφωνα με άλλες εκτιμήσεις από f / 2,1 έως f / 3,8. Πολλά εξαρτώνται από την ηλικία του ατόμου και την κατάσταση της υγείας του. Το ελάχιστο διάφραγμα - πόσο μπορεί το μάτι μας να «σταματήσει» όταν κοιτάμε μια φωτεινή χιονισμένη εικόνα ή παρακολουθούμε παίκτες μπιτς βόλεϊ κάτω από τον ήλιο - κυμαίνεται από f / 8,3 έως f / 11. (Μέγιστες αλλαγές στο μέγεθος της κόρης για υγιές άτομο- από 1,8 mm έως 7,5 mm).
Όσον αφορά την ταχύτητα κλείστρου, το ανθρώπινο μάτι ανιχνεύει εύκολα λάμψεις φωτός που διαρκούν 1/100 δευτερόλεπτο και σε πειραματικές συνθήκες - έως 1/200 δευτερόλεπτο ή μικρότερες, ανάλογα με το φως του περιβάλλοντος.
Νεκρά και καυτά pixel
Υπάρχει ένα τυφλό σημείο σε κάθε μάτι. Το σημείο στο οποίο οι πληροφορίες από κώνους και ράβδους συγκλίνουν πριν σταλούν στον εγκέφαλο για επεξεργασία κατά παρτίδες ονομάζεται οπτική κορυφή. Δεν υπάρχουν ράβδοι και κώνοι σε αυτήν την "κορυφή" - αποδεικνύεται ένα αρκετά μεγάλο τυφλό σημείο - μια ομάδα σπασμένων pixel.
Αν ενδιαφέρεστε, κάντε ένα μικρό πείραμα: κλείστε το αριστερό σας μάτι και κοιτάξτε με το δεξί σας απευθείας το σύμβολο «+» στην παρακάτω εικόνα, πλησιάζοντας σταδιακά την οθόνη. Σε μια ορισμένη απόσταση - κάπου μεταξύ 30-40 εκατοστών από την εικόνα - δεν θα βλέπετε πλέον το εικονίδιο "*". Μπορείτε επίσης να εξαφανίσετε το "συν" όταν κοιτάζετε τον "αστερίσκο" αριστερό μάτικλείνοντας το σωστό. Αυτά τα τυφλά σημεία δεν επηρεάζουν ιδιαίτερα την όραση - ο εγκέφαλος συμπληρώνει τα κενά με δεδομένα - είναι πολύ παρόμοια με τη διαδικασία απαλλαγής από σπασμένα και καυτά pixel στη μήτρα σε πραγματικό χρόνο.
Πλέγμα Amsler
Δεν θέλω να μιλήσω για παθήσεις, αλλά η ανάγκη να συμπεριλάβω τουλάχιστον έναν δοκιμαστικό στόχο στο άρθρο με κάνει. Και ξαφνικά θα βοηθήσει κάποιον εγκαίρως να αναγνωρίσει τα αρχικά προβλήματα με την όραση. Ετσι, ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας(AMD) επηρεάζει την ωχρά κηλίδα που είναι υπεύθυνη για το πικάντικο κεντρική όραση- εμφανίζεται ένα τυφλό σημείο στη μέση του γηπέδου. Είναι εύκολο να ελέγξετε μόνοι σας την όραση χρησιμοποιώντας το "πλέγμα Amsler" - ένα φύλλο χαρτιού σε ένα κλουβί, μεγέθους 10 * 10 cm με μια μαύρη κουκκίδα στη μέση. Κοιτάξτε την κουκκίδα στο κέντρο του "πλέγματος Amsler". Το σχήμα στα δεξιά δείχνει ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο πρέπει να φαίνεται το πλέγμα Amsler υγιή όραση. Εάν οι γραμμές κοντά στο σημείο φαίνονται ασαφείς, υπάρχει πιθανότητα AMD και αξίζει να επικοινωνήσετε με έναν οπτομέτρη.
Ας μείνουμε σιωπηλοί για το γλαύκωμα και τα σκοτώματα - αρκετές ιστορίες τρόμου.
Πλέγμα Amsler με πιθανά προβλήματα
Εάν εμφανιστούν συσκότιση ή παραμορφώσεις γραμμής στο πλέγμα Amsler, ελέγξτε με έναν οπτομέτρη.
Αισθητήρες εστίασης ή κίτρινη κηλίδα.
Θέση την καλύτερη ευκρίνειαΗ όραση στον αμφιβληστροειδή - που ονομάζεται «κίτρινη κηλίδα» που υπάρχει στα κύτταρα - βρίσκεται απέναντι από την κόρη και έχει σχήμα ωοειδούς με διάμετρο περίπου 5 mm. Θα υποθέσουμε ότι το "κίτρινο σημείο" είναι ένα ανάλογο ενός αισθητήρα αυτόματης εστίασης σε σχήμα σταυρού, ο οποίος είναι πιο ακριβής από τους συμβατικούς αισθητήρες.
Μυωπία
Προσαρμογή - μυωπία και υπερμετρωπία
Ή με πιο «φωτογραφικούς» όρους: μπροστινή εστίαση και εστίαση πίσω - η εικόνα σχηματίζεται πριν ή μετά τον αμφιβληστροειδή. Για προσαρμογή, είτε πηγαίνουν σε κέντρο σέρβις (οφθαλμίατροι) είτε χρησιμοποιούν μικρορύθμιση: χρήση γυαλιών με κοίλους φακούς για μπροστινή εστίαση (μυωπία, γνωστός και ως μυωπία) και γυαλιά με κυρτούς φακούς για οπίσθια εστίαση (υπερμετρωπία, γνωστός και ως υπερμετρωπία).
πρεσβυωπία
Τελικά
Και με τι μάτι κοιτάμε στο σκόπευτρο; Μεταξύ των ερασιτεχνών φωτογράφων, σπάνια αναφέρουν το κορυφαίο και οδηγημένο μάτι. Είναι πολύ εύκολο να το ελέγξετε: πάρτε μια αδιαφανή οθόνη με μια μικρή τρύπα (ένα φύλλο χαρτιού με τρύπα στο μέγεθος ενός νομίσματος) και κοιτάξτε ένα μακρινό αντικείμενο μέσα από την τρύπα από απόσταση 20-30 εκατοστών. Μετά από αυτό, χωρίς να κουνήσετε το κεφάλι σας, κοιτάξτε εναλλάξ με το δεξί και το αριστερό σας μάτι, κλείνοντας το δεύτερο. Για το κυρίαρχο μάτι, η εικόνα δεν θα μετατοπιστεί. Δουλεύοντας με την κάμερα και κοιτάζοντάς την με το μπροστινό μάτι, δεν μπορείς να στρίψεις το άλλο μάτι.
Και μερικά ακόμα ενδιαφέροντα αυτοδοκιμέςαπό A. R. Luria:
Σταυρώστε τα χέρια σας πάνω από το στήθος σας στη στάση του Ναπολέοντα. Το κυρίαρχο χέρι θα είναι από πάνω.
Πλέξτε τα δάχτυλά σας πολλές φορές στη σειρά. Ο αντίχειρας του οποίου το χέρι βρίσκεται στην κορυφή είναι ο κορυφαίος όταν εκτελείτε μικρές κινήσεις.
Πάρτε ένα μολύβι. «Στόχευσε» επιλέγοντας έναν στόχο και κοιτάζοντάς τον με τα δύο μάτια μέσα από την άκρη ενός μολυβιού. Κλείστε το ένα μάτι και μετά το άλλο. Εάν ο στόχος κινείται έντονα με το αριστερό μάτι κλειστό, τότε το αριστερό μάτι είναι το κορυφαίο και αντίστροφα.
Το προπορευόμενο πόδι είναι αυτό που σπρώχνεις όταν πηδάς.
Το όραμα είναι το κανάλι μέσω του οποίου ένα άτομο λαμβάνει περίπου το 70% όλων των δεδομένων για τον κόσμο που τον περιβάλλει. Και αυτό είναι δυνατό μόνο για τον λόγο ότι η ανθρώπινη όραση είναι ένα από τα πιο περίπλοκα και εκπληκτικά οπτικά συστήματα στον πλανήτη μας. Αν δεν υπήρχε θέαμα, πιθανότατα θα ζούσαμε απλώς στο σκοτάδι.
Το ανθρώπινο μάτι έχει τέλεια δομή και παρέχει όραση όχι μόνο σε χρώμα, αλλά και σε τρεις διαστάσεις και με την υψηλότερη ευκρίνεια. Έχει τη δυνατότητα να αλλάζει άμεσα την εστίαση σε διάφορες αποστάσεις, να ρυθμίζει την ποσότητα του εισερχόμενου φωτός, να διακρίνει έναν τεράστιο αριθμό χρωμάτων και πολλά άλλα. μεγάλη ποσότητααποχρώσεις, σωστές σφαιρικές και χρωματικές εκτροπές κ.λπ. Με τον εγκέφαλο του ματιού συνδέονται έξι επίπεδα του αμφιβληστροειδούς, στα οποία ακόμη και πριν σταλούν οι πληροφορίες στον εγκέφαλο, τα δεδομένα περνούν από το στάδιο της συμπίεσης.
Πώς είναι όμως διατεταγμένο το όραμά μας; Πώς, ενισχύοντας το χρώμα που ανακλάται από αντικείμενα, το μετατρέπουμε σε εικόνα; Αν το σκεφτούμε σοβαρά, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η συσκευή του ανθρώπινου οπτικού συστήματος είναι «μελετημένη» μέχρι την παραμικρή λεπτομέρεια από τη Φύση που τη δημιούργησε. Αν προτιμάτε να πιστεύετε ότι ο Δημιουργός ή κάποιοι Υψηλή ισχύς, τότε μπορείτε να τους αποδώσετε αυτή την αξία. Αλλά ας μην καταλάβουμε, αλλά συνεχίστε την κουβέντα για τη συσκευή της όρασης.
Τεράστια ποσότητα λεπτομέρειας
Η δομή του ματιού και η φυσιολογία του μπορούν να ονομαστούν χωρίς αμφιβολία πραγματικά ιδανική. Σκεφτείτε μόνοι σας: και τα δύο μάτια βρίσκονται στις οστέινες κόγχες του κρανίου, που τα προστατεύουν από κάθε είδους ζημιά, αλλά προεξέχουν από αυτά μόνο και μόνο για να παρέχεται η ευρύτερη δυνατή οριζόντια θέα.
Η απόσταση στην οποία τα μάτια είναι μακριά παρέχει χωρικό βάθος. Και οι ίδιοι οι βολβοί των ματιών, όπως είναι γνωστό με βεβαιότητα, έχουν ένα σφαιρικό σχήμα, λόγω του οποίου μπορούν να περιστρέφονται προς τέσσερις κατευθύνσεις: αριστερά, δεξιά, πάνω και κάτω. Αλλά ο καθένας από εμάς θεωρεί όλα αυτά δεδομένα - λίγοι άνθρωποι σκέφτονται τι θα συνέβαινε αν τα μάτια μας ήταν τετράγωνα ή τριγωνικά ή η κίνησή τους θα ήταν χαοτική - αυτό θα έκανε την όραση περιορισμένη, χαοτική και αναποτελεσματική.
Άρα, η συσκευή του ματιού είναι εξαιρετικά περίπλοκη, αλλά αυτό ακριβώς κάνει. πιθανή δουλειάπερίπου τέσσερις δωδεκάδες από τα διάφορα συστατικά του. Και ακόμη κι αν δεν υπήρχε ούτε ένα από αυτά τα στοιχεία, η διαδικασία της όρασης θα έπαυε να εκτελείται όπως έπρεπε.
Για να δείτε πόσο πολύπλοκο είναι το μάτι, σας προτείνουμε να στρέψετε την προσοχή σας στο παρακάτω σχήμα.
Ας μιλήσουμε για το πώς εφαρμόζεται στην πράξη η διαδικασία της οπτικής αντίληψης, ποια στοιχεία του οπτικού συστήματος εμπλέκονται σε αυτό και για τι είναι υπεύθυνο το καθένα από αυτά.
Το πέρασμα του φωτός
Καθώς το φως πλησιάζει το μάτι, οι φωτεινές ακτίνες συγκρούονται με τον κερατοειδή (αλλιώς γνωστό ως κερατοειδής). Η διαφάνεια του κερατοειδούς επιτρέπει στο φως να περάσει μέσα από αυτόν στην εσωτερική επιφάνεια του ματιού. Η διαφάνεια, παρεμπιπτόντως, είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του κερατοειδούς και παραμένει διαφανής λόγω του γεγονότος ότι μια ειδική πρωτεΐνη που περιέχει αναστέλλει την ανάπτυξη των αιμοφόρων αγγείων - μια διαδικασία που συμβαίνει σχεδόν σε κάθε ιστό. ανθρώπινο σώμα. Σε περίπτωση που ο κερατοειδής δεν ήταν διαφανής, τα άλλα στοιχεία του οπτικού συστήματος δεν θα είχαν σημασία.
Μεταξύ άλλων, ο κερατοειδής αποτρέπει τα σκουπίδια, τη σκόνη και οποιαδήποτε χημικά στοιχεία. Και η καμπυλότητα του κερατοειδούς του επιτρέπει να διαθλά το φως και να βοηθά τον φακό να εστιάσει τις ακτίνες φωτός στον αμφιβληστροειδή.
Αφού το φως περάσει από τον κερατοειδή, περνά μέσα από μια μικρή τρύπα που βρίσκεται στη μέση της ίριδας. Η ίριδα είναι ένα στρογγυλό διάφραγμα που βρίσκεται μπροστά από τον φακό ακριβώς πίσω από τον κερατοειδή. Η ίριδα είναι επίσης το στοιχείο που δίνει το χρώμα των ματιών και το χρώμα εξαρτάται από την κυρίαρχη χρωστική ουσία στην ίριδα. Η κεντρική τρύπα στην ίριδα είναι η κόρη που είναι γνωστή στον καθένα μας. Το μέγεθος αυτής της τρύπας μπορεί να αλλάξει για να ελεγχθεί η ποσότητα του φωτός που εισέρχεται στο μάτι.
Το μέγεθος της κόρης θα αλλάξει άμεσα με την ίριδα, και αυτό οφείλεται στη μοναδική δομή της, γιατί αποτελείται από δύο διαφορετικούς τύπους μυϊκού ιστού (ακόμα και εδώ υπάρχουν μύες!). Ο πρώτος μυς είναι κυκλικός συμπιεστικός - βρίσκεται στην ίριδα με κυκλικό τρόπο. Όταν το φως είναι έντονο, συστέλλεται, με αποτέλεσμα η κόρη να συσπάται, σαν να τραβιέται προς τα μέσα από τον μυ. Ο δεύτερος μυς επεκτείνεται - βρίσκεται ακτινικά, δηλ. κατά μήκος της ακτίνας της ίριδας, η οποία μπορεί να συγκριθεί με τις ακτίνες στον τροχό. Στο σκοτεινό φως, αυτός ο δεύτερος μυς συσπάται και η ίριδα ανοίγει την κόρη.
Πολλοί άνθρωποι εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν κάποιες δυσκολίες όταν προσπαθούν να εξηγήσουν πώς σχηματίζονται τα προαναφερθέντα στοιχεία του ανθρώπινου οπτικού συστήματος, γιατί σε οποιαδήποτε άλλη ενδιάμεση μορφή, δηλ. σε οποιοδήποτε εξελικτικό στάδιο, απλά δεν μπορούσαν να λειτουργήσουν, αλλά ένα άτομο βλέπει από την αρχή της ύπαρξής του. Μυστήριο…
Εστίαση
Παρακάμπτοντας τα παραπάνω στάδια, το φως αρχίζει να περνά μέσα από τον φακό πίσω από την ίριδα. Ο φακός είναι ένα οπτικό στοιχείο που έχει το σχήμα μιας κυρτής επιμήκους μπάλας. Ο φακός είναι απολύτως λείος και διαφανής, δεν υπάρχουν αιμοφόρα αγγεία σε αυτόν και βρίσκεται σε ελαστική σακούλα.
Περνώντας μέσα από τον φακό, το φως διαθλάται, μετά από το οποίο εστιάζει στον αμφιβληστροειδή βόθρο - το πιο ευαίσθητο μέρος που περιέχει μέγιστο ποσόφωτοϋποδοχείς.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η μοναδική δομή και σύνθεση παρέχει στον κερατοειδή και τον φακό υψηλή διαθλαστική ισχύ, η οποία εγγυάται μικρή εστιακή απόσταση. Και πόσο εκπληκτικό είναι που ένα τόσο περίπλοκο σύστημα χωράει σε ένα μόνο βολβό του ματιού (απλώς σκεφτείτε πώς θα μπορούσε να μοιάζει ένας άνθρωπος αν, για παράδειγμα, θα χρειαζόταν ένας μετρητής για να εστιάσει τις ακτίνες φωτός που προέρχονται από αντικείμενα!).
Δεν είναι λιγότερο ενδιαφέρον το γεγονός ότι η συνδυασμένη διαθλαστική ισχύς αυτών των δύο στοιχείων (κερατοειδής χιτώνας και φακός) είναι σε εξαιρετική αναλογία με τον βολβό του ματιού, και αυτό μπορεί να ονομαστεί με ασφάλεια άλλη μια απόδειξη ότι οπτικό σύστημαδημιουργήθηκε απλά αξεπέραστο, γιατί η διαδικασία της εστίασης είναι πολύ περίπλοκη για να μιλάμε για κάτι που συνέβη μόνο μέσω σταδιακών μεταλλάξεων - εξελικτικών σταδίων.
Εάν μιλάμε για αντικείμενα που βρίσκονται κοντά στο μάτι (κατά κανόνα, μια απόσταση μικρότερη από 6 μέτρα θεωρείται κοντινή), τότε εδώ είναι ακόμα πιο περίεργο, επειδή σε αυτήν την κατάσταση η διάθλαση των ακτίνων φωτός είναι ακόμη πιο δυνατή. Αυτό παρέχεται από την αύξηση της καμπυλότητας του φακού. Ο φακός συνδέεται μέσω ακτινωτών λωρίδων με τον ακτινωτό μυ, ο οποίος, συστέλλοντας, επιτρέπει στον φακό να πάρει ένα πιο κυρτό σχήμα, αυξάνοντας έτσι τη διαθλαστική του ισχύ.
Και εδώ πάλι είναι αδύνατο να μην αναφέρουμε την πιο περίπλοκη δομή του φακού: αποτελείται από πολλά νήματα, τα οποία αποτελούνται από κύτταρα συνδεδεμένα μεταξύ τους και λεπτές λωρίδες τον συνδέουν με το ακτινωτό σώμα. Η εστίαση πραγματοποιείται υπό τον έλεγχο του εγκεφάλου εξαιρετικά γρήγορα και σε ένα πλήρες "αυτόματο" - είναι αδύνατο για ένα άτομο να πραγματοποιήσει μια τέτοια διαδικασία συνειδητά.
Η έννοια του "ταινία"
Το αποτέλεσμα της εστίασης είναι η εστίαση της εικόνας στον αμφιβληστροειδή, ο οποίος είναι ένας πολυστρωματικός ιστός που είναι ευαίσθητος στο φως, που καλύπτει πίσωβολβός του ματιού. Ο αμφιβληστροειδής περιέχει περίπου 137.000.000 φωτοϋποδοχείς (για σύγκριση, μπορούν να αναφερθούν οι σύγχρονες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, στις οποίες δεν υπάρχουν περισσότερα από 10.000.000 τέτοια αισθητήρια στοιχεία). Ένας τέτοιος τεράστιος αριθμός φωτοϋποδοχέων οφείλεται στο γεγονός ότι βρίσκονται εξαιρετικά πυκνά - περίπου 400.000 ανά 1 mm².
Δεν θα ήταν περιττό να παραθέσουμε εδώ τα λόγια του μικροβιολόγου Alan L. Gillen, ο οποίος μιλά στο βιβλίο του «Body by Design» για τον αμφιβληστροειδή ως αριστούργημα μηχανικού σχεδιασμού. Πιστεύει ότι ο αμφιβληστροειδής είναι το πιο εκπληκτικό στοιχείο του ματιού, συγκρίσιμο με το φωτογραφικό φιλμ. Ο φωτοευαίσθητος αμφιβληστροειδής, που βρίσκεται στο πίσω μέρος του βολβού του ματιού, είναι πολύ πιο λεπτός από το σελοφάν (το πάχος του δεν είναι μεγαλύτερο από 0,2 mm) και πολύ πιο ευαίσθητος από οποιοδήποτε τεχνητό φωτογραφικό φιλμ. Τα κύτταρα αυτού του μοναδικού στρώματος είναι ικανά να επεξεργαστούν έως και 10 δισεκατομμύρια φωτόνια, ενώ η πιο ευαίσθητη κάμερα μπορεί να επεξεργαστεί μόνο μερικές χιλιάδες από αυτά. Αλλά ακόμα πιο εκπληκτικό είναι ότι το ανθρώπινο μάτι μπορεί να πάρει μερικά φωτόνια ακόμα και στο σκοτάδι.
Συνολικά, ο αμφιβληστροειδής αποτελείται από 10 στρώματα κυττάρων φωτοϋποδοχέα, 6 στρώματα από τα οποία είναι στρώματα φωτοευαίσθητων κυττάρων. 2 τύποι φωτοϋποδοχέων έχουν ειδική φόρμαγι' αυτό ονομάζονται κώνοι και ράβδοι. Οι ράβδοι είναι εξαιρετικά ευαίσθητες στο φως και παρέχουν στο μάτι ασπρόμαυρη αντίληψη και νυχτερινή όραση. Οι κώνοι, με τη σειρά τους, δεν είναι τόσο ευαίσθητοι στο φως, αλλά είναι σε θέση να διακρίνουν τα χρώματα - η βέλτιστη λειτουργία των κώνων σημειώνεται στο την ημέραημέρες.
Χάρη στο έργο των φωτοϋποδοχέων, οι ακτίνες φωτός μετατρέπονται σε σύμπλοκα ηλεκτρικών παλμών και στέλνονται στον εγκέφαλο για ένα απίστευτο υψηλή ταχύτητα, και αυτές οι ίδιες οι παρορμήσεις ξεπερνούν πάνω από ένα εκατομμύριο νευρικές ίνες.
Η επικοινωνία των κυττάρων φωτοϋποδοχέα στον αμφιβληστροειδή είναι πολύ περίπλοκη. Οι κώνοι και οι ράβδοι δεν συνδέονται άμεσα με τον εγκέφαλο. Έχοντας λάβει ένα σήμα, το ανακατευθύνουν σε διπολικά κύτταρα και ανακατευθύνουν τα σήματα που έχουν ήδη υποστεί επεξεργασία από μόνα τους σε γαγγλιακά κύτταρα, περισσότερους από ένα εκατομμύριο άξονες (νευρίτες μέσω των οποίων μεταδίδονται τα νευρικά ερεθίσματα) που αποτελούν ένα μόνο οπτικό νεύρομέσω του οποίου αποστέλλονται δεδομένα στον εγκέφαλο.
δύο στρώσεις ενδιάμεσοι νευρώνες, πριν σταλούν οπτικά δεδομένα στον εγκέφαλο, συμβάλλουν στην παράλληλη επεξεργασία αυτών των πληροφοριών από τα έξι επίπεδα αντίληψης που βρίσκονται στον αμφιβληστροειδή του ματιού. Αυτό είναι απαραίτητο προκειμένου οι εικόνες να αναγνωρίζονται όσο το δυνατόν γρηγορότερα.
αντίληψη του εγκεφάλου
Αφού οι επεξεργασμένες οπτικές πληροφορίες εισέλθουν στον εγκέφαλο, αρχίζει να τις ταξινομεί, να τις επεξεργάζεται και να τις αναλύει και επίσης σχηματίζει μια πλήρη εικόνα από μεμονωμένα δεδομένα. Φυσικά, για τη δουλειά ανθρώπινος εγκέφαλοςπολλά περισσότερα είναι άγνωστα, αλλά ακόμη και αυτό που μπορεί να προσφέρει ο επιστημονικός κόσμος σήμερα είναι αρκετά για να εκπλαγείτε.
Με τη βοήθεια δύο ματιών σχηματίζονται δύο «εικόνες» του κόσμου που περιβάλλει έναν άνθρωπο – μία για κάθε αμφιβληστροειδή. Και οι δύο «εικόνες» μεταδίδονται στον εγκέφαλο και στην πραγματικότητα το άτομο βλέπει δύο εικόνες ταυτόχρονα. Αλλά πως?
Και εδώ είναι το πράγμα: το σημείο του αμφιβληστροειδούς ενός ματιού ταιριάζει ακριβώς με το σημείο του αμφιβληστροειδούς του άλλου, και αυτό σημαίνει ότι και οι δύο εικόνες, που μπαίνουν στον εγκέφαλο, μπορούν να τοποθετηθούν η μία πάνω στην άλλη και να συνδυαστούν για να σχηματίσουν μια ενιαία εικόνα. Οι πληροφορίες που λαμβάνουν οι φωτοϋποδοχείς κάθε οφθαλμού συγκλίνουν οπτικός φλοιόςεγκεφάλου, όπου εμφανίζεται μια ενιαία εικόνα.
Λόγω του γεγονότος ότι τα δύο μάτια μπορεί να έχουν διαφορετική προβολή, μπορεί να παρατηρηθούν κάποιες ασυνέπειες, αλλά ο εγκέφαλος συγκρίνει και συνδέει τις εικόνες με τέτοιο τρόπο ώστε ένα άτομο να μην αισθάνεται ασυνέπειες. Όχι μόνο αυτό, αυτές οι ασυνέπειες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αποκτήσουν μια αίσθηση χωρικού βάθους.
Όπως γνωρίζετε, λόγω της διάθλασης του φωτός, οι οπτικές εικόνες που εισέρχονται στον εγκέφαλο είναι αρχικά πολύ μικρές και ανεστραμμένες, αλλά "στην έξοδο" παίρνουμε την εικόνα που έχουμε συνηθίσει να βλέπουμε.
Επιπλέον, στον αμφιβληστροειδή, η εικόνα χωρίζεται από τον εγκέφαλο στα δύο κάθετα - μέσω μιας γραμμής που διέρχεται από τον αμφιβληστροειδή βόθρο. Τα αριστερά μέρη των εικόνων που λαμβάνονται και με τα δύο μάτια ανακατευθύνονται και τα δεξιά ανακατευθύνονται προς τα αριστερά. Έτσι, καθένα από τα ημισφαίρια του ατόμου που κοιτάζει λαμβάνει δεδομένα μόνο από ένα μέρος αυτού που βλέπει. Και πάλι - "στην έξοδο" παίρνουμε μια σταθερή εικόνα χωρίς ίχνη σύνδεσης.
Ο διαχωρισμός της εικόνας και τα εξαιρετικά περίπλοκα οπτικά μονοπάτια το κάνουν έτσι ώστε ο εγκέφαλος να βλέπει ξεχωριστά σε κάθε ημισφαίριο του χρησιμοποιώντας καθένα από τα μάτια. Αυτό σας επιτρέπει να επιταχύνετε την επεξεργασία της ροής των εισερχόμενων πληροφοριών και επίσης παρέχει όραση με το ένα μάτι, εάν ξαφνικά ένα άτομο για κάποιο λόγο σταματήσει να βλέπει με το άλλο.
Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο εγκέφαλος, κατά τη διαδικασία επεξεργασίας των οπτικών πληροφοριών, αφαιρεί «τυφλά» σημεία, παραμορφώσεις λόγω μικροκινήσεων των ματιών, αναβοσβήνει, γωνία θέασης κ.λπ., προσφέροντας στον ιδιοκτήτη του μια επαρκή ολιστική εικόνα του παρατηρήθηκε.
Άλλο ένα από σημαντικά στοιχείαοπτικό σύστημα είναι . Είναι αδύνατο να υποτιμήσουμε τη σημασία αυτού του ζητήματος, γιατί. για να μπορούμε να χρησιμοποιούμε καθόλου σωστά την όραση, πρέπει να μπορούμε να γυρίζουμε τα μάτια μας, να τα σηκώνουμε, να τα χαμηλώνουμε, εν ολίγοις, να κινούμε τα μάτια μας.
Συνολικά διακρίνονται 6 εξωτερικοί μύες που συνδέονται με την εξωτερική επιφάνεια του βολβού του ματιού. Αυτοί οι μύες περιλαμβάνουν 4 ίσιες (κάτω, άνω, πλάγιοι και μεσαίοι) και 2 λοξοί (κάτω και άνω).
Τη στιγμή που κάποιος από τους μυς συσπάται, ο μυς που βρίσκεται απέναντι του χαλαρώνει - αυτό εξασφαλίζει ομαλή κίνηση των ματιών (διαφορετικά όλες οι κινήσεις των ματιών θα ήταν σπασμωδικές).
Όταν γυρίζετε δύο μάτια, η κίνηση και των 12 μυών αλλάζει αυτόματα (6 μύες για κάθε μάτι). Και είναι αξιοσημείωτο ότι αυτή η διαδικασία είναι συνεχής και πολύ καλά συντονισμένη.
Σύμφωνα με τον διάσημο οφθαλμίατρο Peter Jeni, ο έλεγχος και ο συντονισμός της σύνδεσης οργάνων και ιστών με την κεντρική νευρικό σύστημαμέσω των νεύρων (αυτό ονομάζεται νεύρωση) και των 12 μύες των ματιώναντιπροσωπεύει ένα από τα πολύ σύνθετες διαδικασίεςπου εμφανίζεται στον εγκέφαλο. Αν προσθέσουμε σε αυτό την ακρίβεια ανακατεύθυνσης του βλέμματος, την ομαλότητα και την ομαλότητα των κινήσεων, την ταχύτητα με την οποία το μάτι μπορεί να περιστραφεί (και ανέρχεται συνολικά έως και 700 ° ανά δευτερόλεπτο) και τα συνδυάσουμε όλα αυτά, θα έχουμε ένα κινητό μάτι που είναι πραγματικά εκπληκτικό από άποψη απόδοσης.σύστημα. Και το γεγονός ότι ένα άτομο έχει δύο μάτια το κάνει ακόμα πιο περίπλοκο - με τη σύγχρονη κίνηση των ματιών απαιτείται η ίδια μυϊκή εννεύρωση.
Οι μύες που περιστρέφουν τα μάτια είναι διαφορετικοί από τους μύες του σκελετού, όπως αυτοί αποτελούνται από πολλές διαφορετικές ίνες και ελέγχονται από ακόμη μεγαλύτερο αριθμό νευρώνων, διαφορετικά η ακρίβεια των κινήσεων θα γινόταν αδύνατη. Αυτοί οι μύες μπορούν επίσης να ονομαστούν μοναδικοί επειδή είναι σε θέση να συστέλλονται γρήγορα και πρακτικά δεν κουράζονται.
Δεδομένου ότι το μάτι είναι από τα πιο σημαντικά όργανα ανθρώπινο σώμαΧρειάζεται συνεχή φροντίδα. Ακριβώς για αυτό παρέχεται το «ολοκληρωμένο σύστημα καθαρισμού», το οποίο αποτελείται από φρύδια, βλέφαρα, βλεφαρίδες και δακρυϊκούς αδένες, αν μπορείτε να το πείτε έτσι.
Με τη βοήθεια των δακρυϊκών αδένων παράγεται τακτικά ένα κολλώδες υγρό που κινείται με αργή ταχύτητα προς τα κάτω. εξωτερική επιφάνειαβολβός του ματιού. Αυτό το υγρό ξεπλένει διάφορα υπολείμματα (σκόνη κ.λπ.) από τον κερατοειδή χιτώνα, μετά την οποία εισέρχεται στον εσωτερικό δακρυϊκό πόρο και στη συνέχεια ρέει κάτω από το ρινικό κανάλι, αποβάλλοντας από το σώμα.
Τα δάκρυα περιέχουν μια πολύ ισχυρή αντιβακτηριακή ουσία που καταστρέφει ιούς και βακτήρια. Τα βλέφαρα εκτελούν τη λειτουργία των καθαριστικών γυαλιών - καθαρίζουν και ενυδατώνουν τα μάτια λόγω ακούσιου αναβοσβήνει σε μεσοδιάστημα 10-15 δευτερολέπτων. Μαζί με τα βλέφαρα λειτουργούν και οι βλεφαρίδες, αποτρέποντας τυχόν σκουπίδια, βρωμιά, μικρόβια κ.λπ. να μπουν στο μάτι.
Εάν τα βλέφαρα δεν εκπλήρωναν τη λειτουργία τους, τα μάτια ενός ατόμου σταδιακά στεγνώνονταν και καλύπτονταν με ουλές. Αν δεν ήταν δακρυϊκός πόρος, τα μάτια θα πλημμύριζαν συνεχώς με δακρυγόνα. Εάν ένα άτομο δεν ανοιγοκλείνει, τα συντρίμμια θα έμπαιναν στα μάτια του και θα μπορούσε ακόμη και να τυφλωθεί. Ολα " σύστημα καθαρισμού” θα πρέπει να περιλαμβάνει το έργο όλων των στοιχείων χωρίς εξαίρεση, διαφορετικά θα έπαυε απλώς να λειτουργεί.
Τα μάτια ως ένδειξη κατάστασης
Τα μάτια ενός ατόμου είναι ικανά να μεταδώσουν πολλές πληροφορίες στη διαδικασία της αλληλεπίδρασής του με άλλους ανθρώπους και τον κόσμο γύρω του. Τα μάτια μπορούν να εκπέμπουν αγάπη, να καίγονται από θυμό, να αντανακλούν χαρά, φόβο ή άγχος ή κούραση. Τα μάτια δείχνουν πού κοιτάζει ένα άτομο, είτε ενδιαφέρεται για κάτι είτε όχι.
Για παράδειγμα, όταν οι άνθρωποι γουρλώνουν τα μάτια τους ενώ συνομιλούν με κάποιον, αυτό μπορεί να ερμηνευτεί με εντελώς διαφορετικό τρόπο από το συνηθισμένο βλέμμα προς τα πάνω. Μεγάλα μάτιαστα παιδιά προκαλούν απόλαυση και τρυφερότητα στους γύρω τους. Και η κατάσταση των μαθητών αντανακλά την κατάσταση της συνείδησης στην οποία αυτή τη στιγμήο χρόνος είναι ένα άτομο. Τα μάτια είναι δείκτης ζωής και θανάτου, αν μιλάμε με σφαιρική έννοια. Ίσως για αυτό το λόγο ονομάζονται «καθρέφτης» της ψυχής.
Αντί για συμπέρασμα
Σε αυτό το μάθημα, εξετάσαμε τη δομή του ανθρώπινου οπτικού συστήματος. Φυσικά, χάσαμε πολλές λεπτομέρειες (αυτό το θέμα είναι πολύ ογκώδες και είναι προβληματικό να το χωρέσουμε στο πλαίσιο ενός μαθήματος), αλλά παρόλα αυτά προσπαθήσαμε να μεταφέρουμε το υλικό έτσι ώστε να έχετε μια σαφή ιδέα για το ΠΩΣ άτομο βλέπει.
Δεν θα μπορούσατε να παραλείψετε να παρατηρήσετε ότι τόσο η πολυπλοκότητα όσο και οι δυνατότητες του ματιού επιτρέπουν σε αυτό το όργανο να ξεπεράσει πολλές φορές ακόμη και τις περισσότερες σύγχρονες τεχνολογίεςκαι επιστημονικές εξελίξεις. Το μάτι είναι μια σαφής απόδειξη της πολυπλοκότητας της μηχανικής τεράστιος αριθμόςαποχρώσεις.
Αλλά η γνώση της δομής της όρασης είναι, φυσικά, καλή και χρήσιμη, αλλά το πιο σημαντικό είναι να γνωρίζουμε πώς μπορεί να αποκατασταθεί η όραση. Το γεγονός είναι ότι ο τρόπος ζωής ενός ατόμου, οι συνθήκες στις οποίες ζει και ορισμένοι άλλοι παράγοντες (στρές, γενετική, κακές συνήθειες, ασθένειες και πολλά άλλα) - όλα αυτά συχνά συμβάλλουν στο γεγονός ότι με τα χρόνια, η όραση μπορεί να επιδεινωθεί, t .e. το οπτικό σύστημα αρχίζει να αποτυγχάνει.
Αλλά η επιδείνωση της όρασης στις περισσότερες περιπτώσεις δεν είναι μια μη αναστρέψιμη διαδικασία - γνωρίζοντας ορισμένες τεχνικές, αυτή η διαδικασία μπορεί να αντιστραφεί και η όραση μπορεί να γίνει, αν όχι ίδια με αυτή ενός μωρού (αν και μερικές φορές αυτό είναι δυνατό), τότε τόσο καλή όσο το δυνατόν για κάθε άτομο ξεχωριστά. Επομένως, το επόμενο μάθημα του μαθήματος ανάπτυξης της όρασης θα είναι αφιερωμένο σε μεθόδους αποκατάστασης της όρασης.
Κοιτάξτε τη ρίζα!
Δοκιμάστε τις γνώσεις σας
Εάν θέλετε να δοκιμάσετε τις γνώσεις σας σχετικά με το θέμα αυτού του μαθήματος, μπορείτε να κάνετε ένα σύντομο τεστ που αποτελείται από πολλές ερωτήσεις. Μόνο 1 επιλογή μπορεί να είναι σωστή για κάθε ερώτηση. Αφού επιλέξετε μία από τις επιλογές, το σύστημα προχωρά αυτόματα στην επόμενη ερώτηση. Οι βαθμοί που λαμβάνετε επηρεάζονται από την ορθότητα των απαντήσεών σας και τον χρόνο που αφιερώνετε για να περάσετε. Λάβετε υπόψη ότι οι ερωτήσεις είναι διαφορετικές κάθε φορά και οι επιλογές ανακατεύονται.
