Kolika je veličina praznine koju vidi ljudsko oko. Nadzor i vidljivost
Površina Zemlje ograničava naš vid na udaljenost od 3,1 milje ili 5 kilometara. Međutim, naša vidna oštrina ide daleko izvan horizonta. Da je Zemlja ravna, ili da stojite na vrhu planine, imajući širi horizont nego u običnom životu, mogli bismo vidjeti udaljene objekte na udaljenosti od desetak kilometara. U tamnoj noći čak se moglo razaznati kako gori svijeća na udaljenosti od 50 km.
Koliko daleko ljudsko oko može vidjeti ovisi o tome koliko čestica svjetlosti, ili kako ih još nazivaju fotona, emitira udaljeni objekt. Najudaljeniji objekt od Zemlje koji možemo vidjeti golim okom je galaksija Andromeda, koja se nalazi na nezamislivih 2,6 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje. Zajedno, 1 trilijun zvijezda u ovoj galaksiji emitira dovoljno svjetla da pokrije svaki kvadratni centimetar našeg planeta s nekoliko tisuća fotona u sekundi. U tamnoj noći, takav svijetli sjaj posebno je jasno vidljiv našem pogledu, usmjerenom na beskrajno nebo.
Godine 1941., optički znanstvenik Selig Hecht i njegovi kolege sa Sveučilišta Columbia napravili su ono što se još uvijek smatra najpouzdanijim načinom za mjerenje "apsolutnog praga" ljudskog vida - minimalnog broja fotona koji je našoj mrežnici potreban za pouzdanu vizualnu percepciju. Eksperiment, kojim se testiraju granice našeg vida, proveden je u idealnim uvjetima: očima dobrovoljaca dano je dovoljno vremena da se prilagode mrklom mraku, valnoj duljini vala plavo-zelene svjetlosti (na koju su naše oči najosjetljivije ) iznosio 510 nanometara, svjetlost je bila usmjerena na periferiju naše mrežnice, područje oka koje je najzasićenije fotoosjetljivim stanicama.
Znanstvenici su utvrdili da bi oko sudionika eksperimenta moglo uhvatiti takav snop svjetlosti njegova snaga trebala biti od 54 do 148 fotona. Na temelju mjerenja apsorpcije svjetlosti od strane mrežnice, znanstvenici su izračunali da su vidne šipke apsorbirale 10 fotona. Dakle, apsorbiranje 5 do 14 fotona ili ispaljivanje 5 do 14 vizualnih štapića već govori vašem mozgu da nešto vidite.
“Riječ je o prilično malom broju kemijskih reakcija”, zaključili su Hecht i njegovi kolege u svom znanstvenom radu o temi proučavanja.
Uzimajući u obzir veličinu apsolutnog praga vizualne percepcije i stupanj gušenja svjetlosti koju emitira objekt, znanstvenici su zaključili da se svjetlost goruće svijeće, u idealnim uvjetima, može vidjeti ljudskim okom na udaljenosti od 50 km.
Ali koliko daleko možemo vidjeti objekt ako je on puno više od pukog treptaja svjetla. Da bi naše oko moglo razlikovati prostorni, a ne samo točkasti objekt, svjetlost koju ono emitira mora stimulirati najmanje dvije susjedne stožaste stanice – one su odgovorne za reprodukciju boja. U idealnim uvjetima, objekt bi trebao biti vidljiv pod kutom od 1 minute, ili 1/16 stupnja, tako da ga ćelije čunjića mogu vidjeti (Ova vrijednost kuta je točna bez obzira na to koliko je udaljen objekt. Udaljeni objekti bi trebali biti mnogo veći da bi se mogli vidjeti kao i bliski objekti).
Kutna vrijednost punog Mjeseca je 30 minuta, dok je Venera s vrijednošću od 1 minute jedva primjetna.
Objekti poznati ljudskoj percepciji vidljivi su na udaljenosti od oko 3 km. Na primjer, na ovoj udaljenosti jedva razaznajemo svjetla automobila.
Od viđenja dalekih galaksija udaljenih svjetlosnim godinama do viđenja nevidljivih boja, BBC-jev novinar Adam Hadhazy objašnjava zašto vaše oči mogu činiti nevjerojatne stvari. Razgledaj okolo. Što vidiš? Sve te boje, zidovi, prozori, sve izgleda očito, kao da bi trebalo biti ovdje. Ideja da sve to vidimo zahvaljujući česticama svjetlosti – fotonima – koji se odbijaju od tih predmeta i dospijevaju u naše oči čini se nevjerojatnom.
Ovo bombardiranje fotonima apsorbira približno 126 milijuna fotoosjetljivih stanica. Različiti smjerovi i energije fotona prenose se u naš mozak u različitim oblicima, bojama, svjetlinama, ispunjavajući naš raznobojni svijet slikama.
Naša izvanredna vizija očito ima niz ograničenja. Ne možemo vidjeti radio valove iz naših elektroničkih uređaja, ne možemo vidjeti bakterije ispod nosa. Ali s napretkom u fizici i biologiji, možemo identificirati temeljna ograničenja prirodnog vida. “Sve što možete vidjeti ima prag, najnižu razinu koju ne možete vidjeti iznad ili ispod”, kaže Michael Landy, profesor neuroznanosti na Sveučilištu New York.
Počnimo promatrati ove vizualne pragove kroz prizmu - oprostite na dosjetki - koje mnogi povezuju s vidom na prvom mjestu: boja.
Zašto vidimo ljubičasto, a ne smeđe ovisi o energiji ili valnoj duljini fotona koji pogađaju mrežnicu koja se nalazi na stražnjem dijelu naših očnih jabučica. Postoje dvije vrste fotoreceptora, štapići i čunjići. Čunjići su odgovorni za boju, dok nam štapići omogućuju da vidimo nijanse sive u uvjetima slabog osvjetljenja, primjerice noću. Opsini, ili pigmentne molekule, u stanicama mrežnice apsorbiraju elektromagnetsku energiju upadnih fotona, generirajući električni impuls. Ovaj signal putuje kroz optički živac do mozga, gdje se rađa svjesna percepcija boja i slika.
Imamo tri vrste čunjića i odgovarajućih opsina, od kojih je svaki osjetljiv na fotone određene valne duljine. Ti su čunjići označeni S, M i L (kratke, srednje i duge valne duljine). Kratke valove doživljavamo kao plave, duge kao crvene. Valne duljine između njih i njihove kombinacije pretvaraju se u potpunu dugu. "Sva svjetlost koju vidimo, osim umjetno stvorene prizmama ili pametnim uređajima poput lasera, mješavina je različitih valnih duljina", kaže Landy.
Od svih mogućih valnih duljina fotona, naši čunjići detektiraju mali pojas od 380 do 720 nanometara - ono što nazivamo vidljivim spektrom. Izvan našeg spektra percepcije, postoji infracrveni i radio spektar, pri čemu potonji ima raspon valnih duljina od milimetra do kilometra.
Iznad našeg vidljivog spektra, na višim energijama i kraćim valnim duljinama, nalazimo ultraljubičasti spektar, zatim X-zrake, a na vrhu gama-zrake, čije valne duljine dosežu bilijun metara.
Iako je većina nas ograničena na vidljivi spektar, ljudi s afakijom (nedostatkom leće) mogu vidjeti u ultraljubičastom spektru. Afakija se obično stvara kao rezultat kirurškog uklanjanja katarakte ili urođenih mana. Obično leća blokira ultraljubičasto svjetlo, tako da bez nje ljudi mogu vidjeti izvan vidljivog spektra i percipirati valne duljine do 300 nanometara u plavičastoj boji.
Studija iz 2014. pokazala je da, relativno govoreći, svi možemo vidjeti infracrvene fotone. Ako dva infracrvena fotona slučajno pogode stanicu mrežnice gotovo istovremeno, njihova energija se kombinira, pretvarajući njihovu valnu duljinu iz nevidljive (npr. 1000 nanometara) u vidljivu od 500 nanometara (hladno zelena za većinu očiju).
Zdravo ljudsko oko ima tri vrste čunjića od kojih svaki može razlikovati oko 100 različitih nijansi boja, pa se većina istraživača slaže da naše oči općenito mogu razlikovati oko milijun nijansi. No, percepcija boja prilično je subjektivna sposobnost koja se razlikuje od osobe do osobe, pa je prilično teško odrediti točne brojke.
"Prilično je teško to pretočiti u brojke", kaže Kimberly Jamison, istraživačica na Kalifornijskom sveučilištu Irvine. “Ono što jedna osoba vidi može biti samo djelić boja koje vidi druga osoba.”
Jamison zna o čemu govori jer radi s "tetrakromatima" - ljudima s "nadljudskim" vidom. Ovi rijetki pojedinci, uglavnom žene, imaju genetsku mutaciju koja im daje dodatni četvrti čunj. Grubo govoreći, zahvaljujući četvrtom nizu čunjića, tetrakromati mogu vidjeti 100 milijuna boja. (Ljudi s daltonizmom, dikromati, imaju samo dvije vrste čunjića i vide oko 10 000 boja.)
Koji je minimalni broj fotona koje trebamo vidjeti?
Da bi vid u boji funkcionirao, čunjići općenito trebaju puno više svjetla nego njihovi štapići. Stoga u uvjetima slabog osvjetljenja boja "izblijeđuje" jer monokromatski štapići dolaze do izražaja.
U idealnim laboratorijskim uvjetima iu područjima mrežnice gdje štapići uglavnom nedostaju, čunjići se mogu aktivirati samo šačicom fotona. Ipak, štapići se bolje snalaze u uvjetima difuznog svjetla. Kao što su eksperimenti iz 1940-ih pokazali, dovoljan je jedan kvant svjetlosti da privuče našu pozornost. "Ljudi mogu reagirati na jedan foton", kaže Brian Wandell, profesor psihologije i elektrotehnike na Stanfordu. "Nema smisla biti još osjetljiviji."
Godine 1941. istraživači sa Sveučilišta Columbia stavili su ljude u mračnu sobu i pustili njihove oči da se prilagode. Bilo je potrebno nekoliko minuta da štapići postignu punu osjetljivost - zbog čega imamo problema s vidom kada se svjetla iznenada ugase.
Znanstvenici su zatim upalili plavo-zeleno svjetlo ispred lica ispitanika. Na razini koja premašuje statističku vjerojatnost, sudionici su mogli detektirati svjetlost kada su prva 54 fotona dosegla njihove oči.
Nakon što su nadoknadili gubitak fotona kroz apsorpciju od strane drugih komponenti oka, znanstvenici su otkrili da je samo pet fotona aktiviralo pet odvojenih štapića koji su sudionicima davali osjećaj svjetlosti.
Koja je granica najmanjeg i najdaljeg što možemo vidjeti?
Ova bi vas činjenica mogla iznenaditi: ne postoji intrinzično ograničenje za najmanju ili najudaljeniju stvar koju možemo vidjeti. Sve dok predmeti bilo koje veličine, na bilo kojoj udaljenosti, odašilju fotone stanicama mrežnice, možemo ih vidjeti.
“Sve što oko zanima je količina svjetlosti koja pada u oko”, kaže Landy. - Ukupan broj fotona. Možete napraviti izvor svjetlosti smiješno malim i udaljenim, ali ako emitira snažne fotone, vidjet ćete ga.”
Na primjer, uvriježeno mišljenje kaže da u tamnoj, vedroj noći možemo vidjeti plamen svijeće s udaljenosti od 48 kilometara. U praksi će se, naravno, naše oči jednostavno okupati u fotonima, pa će se lutajući svjetlosni kvanti s velikih udaljenosti jednostavno izgubiti u ovoj zbrci. "Kada povećate intenzitet pozadine, povećava se količina svjetla koja vam je potrebna da nešto vidite", kaže Landy.
Noćno nebo, s tamnom pozadinom posutom zvijezdama, upečatljiv je primjer dometa našeg vida. Zvijezde su ogromne; mnoge od onih koje vidimo na noćnom nebu imaju milijune kilometara u promjeru. Ali čak su i najbliže zvijezde udaljene najmanje 24 trilijuna kilometara od nas, pa su stoga tako male za naše oči da se ne mogu razlikovati. Ipak, vidimo ih kao snažne zračeće točke svjetlosti dok fotoni prelaze kozmičke udaljenosti i udaraju u naše oči.
Sve pojedinačne zvijezde koje vidimo na noćnom nebu nalaze se u našoj galaksiji -. Najudaljeniji objekt koji možemo vidjeti golim okom nalazi se izvan naše galaksije: galaksija Andromeda, udaljena 2,5 milijuna svjetlosnih godina. (Iako je ovo diskutabilno, neki pojedinci tvrde da mogu vidjeti galaksiju Trokut na izuzetno tamnom noćnom nebu, a udaljena je tri milijuna svjetlosnih godina, samo im treba vjerovati na riječ).
Trilijun zvijezda u galaksiji Andromeda, s obzirom na njezinu udaljenost, zamagljuje se u mutnu sjajnu mrlju neba. A ipak je njegova veličina kolosalna. Što se tiče prividne veličine, čak i udaljena kvintilijuna kilometara, ova je galaksija šest puta šira od punog Mjeseca. Međutim, toliko malo fotona dopire do naših očiju da je ovo nebesko čudovište gotovo nevidljivo.
Koliko oštar vid može biti?
Zašto ne možemo vidjeti pojedinačne zvijezde u galaksiji Andromeda? Ograničenja naše vizualne rezolucije ili vidne oštrine nameću vlastita ograničenja. Oštrina vida je sposobnost razlikovanja detalja kao što su točke ili linije odvojeno jedni od drugih tako da se ne spajaju. Dakle, granice vida možemo zamisliti kao broj "točaka" koje možemo razlikovati.
Ograničenja vidne oštrine postavljaju nekoliko čimbenika, kao što je udaljenost između čunjića i štapića upakiranih u mrežnicu. Važna je i sama optika očne jabučice koja, kako smo već rekli, onemogućuje prodor svih mogućih fotona do stanica osjetljivih na svjetlost.
Teoretski, studije su pokazale da najbolje što možemo vidjeti je oko 120 piksela po stupnju luka, jedinica mjerenja kuta. Možete ga zamisliti kao crno-bijelu šahovsku ploču veličine 60x60 koja stane na nokat ispružene ruke. "To je najjasniji obrazac koji možete vidjeti", kaže Landy.
Test oka, poput tablice s malim slovima, vodi se istim principima. Te iste granice oštrine objašnjavaju zašto ne možemo razlikovati i fokusirati se na jednu mutnu biološku stanicu široku nekoliko mikrometara.
Ali nemojte se otpisivati. Milijun boja, pojedinačni fotoni, galaktički svjetovi udaljeni kvintilijunima kilometara - nije loše za mjehurić želea u našim očnim dupljama, povezan sa spužvom od 1,4 kilograma u našim lubanjama.
Površina Zemlje u vašem vidnom polju počinje se krivudati na udaljenosti od oko 5 km. Ali oštrina ljudskog vida omogućuje vam da vidite mnogo dalje od horizonta. Da nema zakrivljenosti, mogli biste vidjeti plamen svijeće 50 km od sebe.
Domet vida ovisi o broju fotona koje emitira udaljeni objekt. 1 000 000 000 000 zvijezda u ovoj galaksiji zajedno emitiraju dovoljno svjetla da nekoliko tisuća fotona dosegne svaku četvornu milju. vidi Zemlju. To je dovoljno za uzbuđenje mrežnice ljudskog oka.
Budući da je nemoguće provjeriti oštrinu ljudskog vida dok je na Zemlji, znanstvenici su pribjegli matematičkim izračunima. Otkrili su da je potrebno između 5 i 14 fotona da pogode mrežnicu kako bi vidjeli treperavu svjetlost. Plamen svijeće na udaljenosti od 50 km, uzimajući u obzir raspršenje svjetlosti, daje ovu količinu, a mozak prepoznaje slab sjaj.
Kako po izgledu saznati nešto osobno o sugovorniku
Tajne "sova" za koje "ševe" ne znaju Kako radi brainmail – prijenos poruka od mozga do mozga putem interneta Zašto je dosada potrebna? "Čovjek-magnet": Kako postati karizmatičniji i privući ljude k sebi 25 citata koji će probuditi vašeg unutarnjeg borca Kako razviti samopouzdanje Je li moguće "očistiti tijelo od toksina"? 5 razloga zašto će ljudi za zločin uvijek kriviti žrtvu, a ne počinitelja Eksperiment: čovjek pije 10 limenki kole dnevno da dokaže njenu štetnost
Zbog velikog broja faza u procesu vizualne percepcije, njegove pojedinačne karakteristike razmatraju se sa stajališta različitih znanosti - optike (uključujući biofiziku), psihologije, fiziologije, kemije (biokemije). U svakoj fazi percepcije dolazi do iskrivljenja, pogrešaka i neuspjeha, ali ljudski mozak obrađuje primljene informacije i vrši potrebne prilagodbe. Ti su procesi nesvjesne prirode i provode se u višerazinskoj autonomnoj korekciji distorzija. Time se eliminiraju sferne i kromatske aberacije, efekti mrtve točke, vrši se korekcija boja, formira se stereoskopska slika itd. U slučajevima kada je obrada podsvjesnih informacija nedovoljna ili pretjerana, nastaju optičke iluzije.
Fiziologija ljudskog vida
vid u boji
Ljudsko oko sadrži dvije vrste stanica osjetljivih na svjetlost (fotoreceptora): visokoosjetljive štapiće odgovorne za noćni vid i manje osjetljive čunjiće odgovorne za vid boja.
Svjetlo različitih valnih duljina različito stimulira različite vrste čunjića. Na primjer, žuto-zeleno svjetlo podjednako stimulira čunjiće tipa L i M, ali u manjoj mjeri stimulira čunjiće tipa S. Crveno svjetlo stimulira čunjiće L-tipa mnogo jače od čunjića M-tipa, a čunjići S-tipa gotovo uopće ne stimuliraju; zeleno-plavo svjetlo više stimulira M-tip receptore nego L-tip, a S-tip receptore malo više; svjetlost te valne duljine također najjače stimulira štapiće. Ljubičasto svjetlo gotovo isključivo stimulira čunjiće tipa S. Mozak percipira kombinirane informacije iz različitih receptora, što omogućuje različitu percepciju svjetlosti različitih valnih duljina.
Vizija boja kod ljudi i majmuna kontrolirana je genima koji kodiraju proteine opsin osjetljive na svjetlost. Prema pristašama trokomponentne teorije, prisutnost tri različita proteina koji reagiraju na različite valne duljine dovoljna je za percepciju boja. Većina sisavaca ima samo dva ova gena, pa imaju dvobojni vid. U slučaju da osoba ima dva proteina kodirana različitim genima koji su previše slični, ili jedan od proteina nije sintetiziran, razvija se daltonizam. N. N. Miklukho-Maclay utvrdio je da Papuanci Nove Gvineje, koji žive u gustoj zelenoj džungli, nemaju sposobnost razlikovanja zelene boje.
Opsin osjetljiv na crveno svjetlo kod ljudi je kodiran genom OPN1LW.
Ostali ljudski opsini kodiraju gene OPN1MW, OPN1MW2 i OPN1SW, od kojih prva dva kodiraju proteine koji su osjetljivi na svjetlost srednjih valnih duljina, a treći je odgovoran za opsin osjetljiv na svjetlost kratkih valnih duljina.
Potreba za tri vrste opsina za vid boja nedavno je dokazana u pokusima na majmunima vjevericama (saimiri), čiji su mužjaci izliječeni od kongenitalne sljepoće za boje uvođenjem ljudskog gena za opsin OPN1LW u njihovu mrežnicu. Ovaj rad (zajedno sa sličnim eksperimentima na miševima) pokazao je da se zreli mozak može prilagoditi novim senzornim sposobnostima oka.
Gen OPN1LW, koji kodira pigment odgovoran za percepciju crvene, vrlo je polimorfan (85 alela pronađeno je u uzorku od 256 ljudi u nedavnom radu Virrellija i Tiškova), a oko 10% žena s dva različita alela ovaj gen zapravo ima dodatni tip receptora za boje i određeni stupanj četverokomponentnog vida boja. Varijacije gena OPN1MW, koji kodira "žuto-zeleni" pigment, su rijetke i ne utječu na spektralnu osjetljivost receptora.
Gen OPN1LW i geni odgovorni za percepciju svjetlosti srednje valne duljine nalaze se u tandemu na kromosomu X, a među njima često dolazi do nehomologne rekombinacije ili konverzije gena. U tom slučaju može doći do spajanja gena ili povećanja broja njihovih kopija u kromosomu. Defekti gena OPN1LW uzrok su djelomičnog sljepila za boje, protanopije.
Trokomponentnu teoriju vida u boji prvi je izrazio 1756. M. V. Lomonosov, kada je pisao "o tri tvari očnog dna". Stotinu godina kasnije razvio ju je njemački znanstvenik G. Helmholtz, koji ne spominje poznato Lomonosovljevo djelo "O podrijetlu svjetlosti", iako je objavljeno i sažeto na njemačkom jeziku.
Paralelno je postojala protivna teorija boje Ewalda Heringa. Razvili su ga David H. Hubel i Torsten N. Wiesel. Za svoje otkriće dobili su Nobelovu nagradu 1981.
Sugerirali su da mozak uopće ne prima informacije o crvenoj (R), zelenoj (G) i plavoj (B) boji (Jung-Helmholtz teorija boja). Mozak prima informacije o razlici u svjetlini - o razlici između svjetline bijele (Y max) i crne (Y min), o razlici između zelene i crvene boje (G - R), o razlici između plave i žute boje. boje (B - žuta), a žuta (žuta = R + G) je zbroj crvene i zelene, gdje su R, G i B svjetlina komponenti boja - crvena, R, zelena, G, i plava, B .
Imamo sustav jednadžbi - K h-b \u003d Y max - Y min; K gr \u003d G - R; K brg = B - R - G, gdje su K b-w, K gr , K brg - funkcije koeficijenata ravnoteže bijele za bilo koje osvjetljenje. U praksi se to izražava u činjenici da ljudi percipiraju boju predmeta na isti način pod različitim izvorima svjetlosti (prilagodba boja). Protivnička teorija općenito bolje objašnjava činjenicu da ljudi percipiraju boju predmeta na isti način pod iznimno različitim izvorima svjetlosti (prilagodba boja), uključujući različite boje izvora svjetlosti u istoj sceni.
Ove dvije teorije nisu u potpunosti konzistentne jedna s drugom. No, unatoč tome, još uvijek se pretpostavlja da teorija tri podražaja djeluje na razini mrežnice, međutim, informacije se obrađuju i mozak prima podatke koji su već u skladu s teorijom protivnika.
Binokularni i stereoskopski vid
Doprinos zjenice prilagodbi osjetljivosti oka krajnje je beznačajan. Cijeli raspon svjetline koji je naš vizualni mehanizam sposoban percipirati je ogroman: od 10 −6 cd m² za oko potpuno prilagođeno mraku do 106 cd m² za oko potpuno prilagođeno svjetlu. Mehanizam za tako širok raspon osjetljivosti leži u razgradnji obnavljanje fotoosjetljivih pigmenata u fotoreceptorima mrežnice – čunjićima i štapićima.
Osjetljivost oka ovisi o potpunosti prilagodbe, o jakosti izvora svjetlosti, valnoj duljini i kutnim dimenzijama izvora, kao i o trajanju podražaja. Osjetljivost oka s godinama opada zbog pogoršanja optičkih svojstava bjeloočnice i zjenice, kao i receptorske veze percepcije.
Maksimalna osjetljivost pri dnevnom svjetlu leži na 555-556 nm, au slaboj večeri / noći pomiče se prema ljubičastom rubu vidljivog spektra i iznosi 510 nm (koleba se unutar 500-560 nm tijekom dana). To se objašnjava (ovisnost vida osobe o uvjetima osvjetljenja kada opaža raznobojne predmete, omjer njihove prividne svjetline - Purkinjeov efekt) s dvije vrste svjetlosno osjetljivih elemenata oka - pri jakom svjetlu, vid provodi se uglavnom čunjevima, a pri slabom svjetlu poželjno je koristiti samo štapiće.
Oštrina vida
Sposobnost različitih ljudi da vide veće ili manje detalje predmeta s iste udaljenosti s istim oblikom očne jabučice i istom lomnom snagom dioptrijskog sustava oka posljedica je razlike u udaljenosti između osjetljivih elemenata mrežnice. a naziva se vidna oštrina.
Oštrina vida je sposobnost oka da opaža odvojeno dvije točke koje se nalaze na određenoj udaljenosti jedna od druge ( detalj, fino zrno, rezolucija). Mjera oštrine vida je vidni kut, odnosno kut koji čine zrake koje izlaze s rubova predmetnog objekta (ili iz dvije točke A i B) do čvorne točke ( K) oči. Oštrina vida obrnuto je proporcionalna vidnom kutu, odnosno što je on manji to je vidna oštrina veća. Obično je ljudsko oko sposobno odvojeno percipiraju objekte čija kutna udaljenost nije manja od 1 ′ (1 minuta).
Oštrina vida jedna je od najvažnijih funkcija vida. Vidna oštrina čovjeka ograničena je njegovom građom. Ljudsko je oko, za razliku od očiju glavonožaca, na primjer, obrnuti organ, odnosno stanice osjetljive na svjetlo nalaze se ispod sloja živaca i krvnih žila.
Oštrina vida ovisi o veličini čunjića koji se nalaze u području makule, mrežnice, kao i o nizu čimbenika: lom oka, širina zjenice, prozirnost rožnice, leća (i njezina elastičnost), staklasto tijelo tijelo (koji čine aparat za lom svjetlosti), stanje mrežnice i vidnog živca, dob.
Oštrina vida i/ili osjetljivost na svjetlo često se također naziva moć razlučivanja golog oka ( moć razlučivanja).
vidno polje
Periferni vid (vidno polje) - odredite granice vidnog polja kada ih projicirate na sfernu površinu (pomoću perimetra). Vidno polje je prostor koji oko opaža kada je pogled fiksiran. Vidno polje je funkcija perifernih dijelova mrežnice; njegovo stanje uvelike određuje sposobnost osobe da se slobodno kreće u prostoru.
Promjene u vidnom polju uzrokovane su organskim i/ili funkcionalnim oboljenjima vidnog analizatora: mrežnice, vidnog živca, vidnog puta, središnjeg živčanog sustava. Povrede vidnog polja očituju se ili sužavanjem njegovih granica (izraženo u stupnjevima ili linearnim vrijednostima), ili gubitkom njegovih pojedinačnih dijelova (hemianopsija), pojavom skotoma.
binokularnost
Gledajući predmet s oba oka, vidimo ga tek kada vidne osi očiju tvore takav kut konvergencije (konvergencije) pri kojemu se dobivaju simetrične jasne slike na mrežnicama na određenim odgovarajućim mjestima osjetljive žute pjege (fovea). centralis). Zahvaljujući ovom binokularnom vidu, ne samo da procjenjujemo relativni položaj i udaljenost predmeta, već također percipiramo reljef i volumen.
Glavne karakteristike binokularnog vida su prisutnost elementarnog binokularnog, dubinskog i stereoskopskog vida, oštrina stereo vida i fuzijske rezerve.
Prisutnost elementarnog binokularnog vida provjerava se dijeljenjem neke slike na fragmente, od kojih se neki prikazuju lijevom, a neki desnom oku. Promatrač ima elementarni binokularni vid ako je u stanju sastaviti jednu originalnu sliku od fragmenata.
Prisutnost dubinskog vida provjerava se predočenjem silueta, te stereoskopskih - nasumičnih točkastih stereograma, koji bi kod promatrača trebali izazvati specifičan doživljaj dubine, koji se razlikuje od dojma prostornosti temeljenog na monokularnim značajkama.
Oštrina stereo vida recipročna je vrijednost praga stereoskopske percepcije. Prag stereoskopske percepcije je minimalni uočljiv disparitet (kutni pomak) između dijelova stereograma. Za njegovo mjerenje koristi se princip koji je sljedeći. Tri para figura prikazana su zasebno lijevom i desnom oku promatrača. U jednom od parova položaji figura se podudaraju, u druga dva je jedna od figura pomaknuta vodoravno za određenu udaljenost. Od ispitanika se traži da naznači figure poredane uzlaznim redoslijedom relativne udaljenosti. Ako su brojke u ispravnom nizu, tada se razina testa povećava (disparitet se smanjuje), ako nisu, disparitet se povećava.
Rezerve fuzije – uvjeti u kojima postoji mogućnost motoričke fuzije stereograma. Rezerve fuzije određuju se najvećim nerazmjerom između dijelova stereograma, pri kojem se on još uvijek percipira kao trodimenzionalna slika. Za mjerenje rezervi fuzije koristi se princip suprotan onom koji se koristi u proučavanju oštrine stereovida. Na primjer, od subjekta se traži da spoji dvije okomite pruge u jednu sliku, od kojih je jedna vidljiva lijevom, a druga desnom oku. U isto vrijeme, eksperimentator počinje polako razdvajati vrpce, prvo s konvergentnim, a zatim s divergentnim disparitetom. Slika se počinje dijeliti na dva dijela pri vrijednosti dispariteta, koja karakterizira promatračevu rezervu fuzije.
Binokularnost može biti oštećena kod strabizma i nekih drugih bolesti oka. Kod jakog umora može doći do privremenog strabizma uzrokovanog isključivanjem oka.
Kontrastna osjetljivost
Kontrastna osjetljivost - sposobnost osobe da vidi objekte koji se malo razlikuju u svjetlini od pozadine. Kontrastna osjetljivost se procjenjuje korištenjem sinusoidnih rešetki. Povećanje praga osjetljivosti na kontrast može biti znak niza očnih bolesti, pa se stoga njegova studija može koristiti u dijagnozi.
Prilagodba vida
Gore navedena svojstva vida usko su povezana sa sposobnošću prilagodbe oka. Adaptacija oka - prilagodba vida različitim uvjetima osvjetljenja. Prilagodba se javlja na promjene u osvjetljenju (razlikuju prilagodbu na svjetlo i tamu), karakteristike boje osvjetljenja (sposobnost percipiranja bijelih predmeta kao bijelih čak i uz značajnu promjenu u spektru upadne svjetlosti).
Prilagodba na svjetlost se odvija brzo i završava unutar 5 minuta, prilagodba oka na tamu je sporiji proces. Minimalna svjetlina koja uzrokuje osjet svjetlosti određuje svjetlosnu osjetljivost oka. Potonji se brzo povećava u prvih 30 minuta. ostati u mraku, njegovo povećanje praktički završava za 50-60 minuta. Prilagodba oka na tamu proučava se pomoću posebnih uređaja - adaptometara.
Smanjenje prilagodbe oka na tamu opaža se kod nekih očnih (retinitis pigmentosa, glaukom) i općih (A-avitaminoza) bolesti.
Adaptacija se također očituje u sposobnosti vida da djelomično kompenzira nedostatke u samom vidnom aparatu (optičke nedostatke leće, defekte mrežnice, skotome itd.)
Psihologija vizualne percepcije
mane vida
Najmasovniji nedostatak je mutna, nejasna vidljivost bliskih ili udaljenih objekata.
defekti leće
dalekovidost
Dalekovidnost se naziva takva anomalija refrakcije, u kojoj se zrake svjetlosti koje ulaze u oko fokusiraju ne na mrežnicu, već iza nje. U lakim oblicima oka s dobrom marginom akomodacije, nadoknađuje vidni nedostatak povećanjem zakrivljenosti leće s cilijarnim mišićem.
Kod jače dalekovidnosti (3 dioptrije i više) vid je loš ne samo na blizinu, već i na daljinu, a oko nije u stanju samo nadoknaditi nedostatak. Dalekovidnost je obično urođena i ne napreduje (obično se smanjuje do školske dobi).
Uz dalekovidnost, naočale su propisane za čitanje ili stalno nošenje. Za naočale se biraju konvergentne leće (pomiču fokus prema naprijed na mrežnicu) čijom upotrebom pacijentov vid postaje najbolji.
Nešto drugačije od dalekovidnosti, prezbiopije ili senilne dalekovidnosti. Prezbiopija nastaje zbog gubitka elastičnosti leće (što je normalna posljedica njezina razvoja). Ovaj proces počinje već u školskoj dobi, ali osoba obično primijeti smanjenje vida na blizinu nakon 40. godine. (Iako s 10 godina emetropna djeca mogu čitati na udaljenosti od 7 cm, s 20 godina - već najmanje 10 cm, a s 30 - 14 cm, i tako dalje.) Senilna dalekovidnost razvija se postupno, a do dobi od 65-70 osoba već potpuno gubi sposobnost akomodacije, razvoj prezbiopije je završen.
Kratkovidnost
Kratkovidnost je anomalija refrakcije oka, kod koje se fokus pomiče prema naprijed, a već defokusirana slika pada na mrežnicu. S miopijom, daljnja točka jasnog vida nalazi se unutar 5 metara (normalno leži u beskonačnosti). Kratkovidnost je lažna (kada zbog prenaprezanja cilijarnog mišića dolazi do njegovog spazma, zbog čega zakrivljenost leće ostaje prevelika za vid na daljinu) i istinita (kada se očna jabučica povećava u prednje-stražnjoj osi). U blagim slučajevima, udaljeni objekti su zamućeni, dok objekti u blizini ostaju oštri (najudaljenija točka jasnog vida nalazi se dosta daleko od očiju). U slučajevima visoke miopije dolazi do značajnog smanjenja vida. Počevši od otprilike −4 dioptrije, osobi su potrebne naočale i za daljinu i za blizinu (u suprotnom predmet o kojem se radi mora se približiti očima).
U adolescenciji kratkovidnost često napreduje (oči se stalno naprežu da rade u blizini, zbog čega oko kompenzacijski raste u duljinu). Progresija miopije ponekad ima maligni oblik, u kojem vid pada za 2-3 dioptrije godišnje, uočava se istezanje bjeloočnice i distrofične promjene na mrežnici. U teškim slučajevima postoji opasnost od odvajanja prenapregnute mrežnice tijekom tjelesnog napora ili iznenadnog udara. Zaustavljanje progresije miopije obično se događa do dobi od 22-25 godina, kada tijelo prestaje rasti. Uz brzu progresiju, vid do tog vremena pada na -25 dioptrije i niže, što jako osakaćuje oči i oštro remeti kvalitetu vida na daljinu i blizinu (sve što čovjek vidi su mutni obrisi bez detaljnog vida), a takva odstupanja su vrlo ih je teško u potpunosti ispraviti optikom: debela stakla za naočale stvaraju jaka izobličenja i vizualno smanjuju objekte, zbog čega čovjek ni s naočalama ne vidi dovoljno dobro. U takvim slučajevima najbolji učinak može se postići uz pomoć kontaktne korekcije.
Unatoč činjenici da su stotine znanstvenih i medicinskih radova posvećene pitanju zaustavljanja progresije miopije, još uvijek nema dokaza o učinkovitosti bilo koje metode liječenja progresivne miopije, uključujući operaciju (skleroplastiku). Postoje dokazi o malom, ali statistički značajnom smanjenju stope povećanja miopije u djece s upotrebom atropinskih kapi za oko i (nije dostupno u Rusiji) pirenzipinskog gela za oči.
Kod miopije često se pribjegava laserskoj korekciji vida (utjecaj na rožnicu laserskom zrakom kako bi se smanjila njezina zakrivljenost). Ova metoda korekcije nije potpuno sigurna, ali u većini slučajeva moguće je postići značajno poboljšanje vida nakon operacije.
Kratkovidnost i dalekovidnost mogu se prevladati naočalama ili tečajevima rehabilitacijske gimnastike kao i druge refrakcijske pogreške.
Astigmatizam
Astigmatizam je oštećenje optike oka uzrokovano nepravilnim oblikom rožnice i (ili) leće. Kod svih ljudi oblik rožnice i leće razlikuje se od idealnog tijela rotacije (to jest, svi ljudi imaju astigmatizam jednog ili drugog stupnja). U teškim slučajevima, rastezanje duž jedne od osi može biti vrlo snažno, osim toga, rožnica može imati nedostatke zakrivljenosti uzrokovane drugim uzrocima (rane, zarazne bolesti itd.). Kod astigmatizma se svjetlosne zrake lome različitom snagom u različitim meridijanima, zbog čega je slika iskrivljena, a ponekad i nejasna. U težim slučajevima distorzija je toliko jaka da značajno smanjuje kvalitetu vida.
Astigmatizam je lako dijagnosticirati pregledom jednim okom lista papira s tamnim paralelnim linijama – okretanjem takvog lista astigmatičar će primijetiti da su tamne linije ili zamagljene ili postale jasnije. Većina ljudi ima kongenitalni astigmatizam do 0,5 dioptrije, što ne donosi nelagodu.
Ovaj nedostatak nadoknađuju naočale s cilindričnim lećama različite horizontalne i vertikalne zakrivljenosti i kontaktne leće (tvrde ili meke torične), kao i naočalne leće različite optičke jakosti u različitim meridijanima.
defekti retine
daltonizam
Ako u mrežnici ispadne ili je oslabljena percepcija jedne od tri osnovne boje, tada osoba ne opaža nijednu boju. Postoje "slijepi za boje" za crvenu, zelenu i plavo-ljubičastu. Rijetko je uparena, ili čak potpuna sljepoća za boje. Češće postoje ljudi koji ne razlikuju crveno od zelenog. Oni te boje doživljavaju kao sive. Takav nedostatak vida nazvan je sljepoća za boje - po engleskom znanstveniku D. Daltonu, koji je i sam bolovao od takvog poremećaja raspoznavanja boja i prvi ga opisao.
Sljepoća za boje je neizlječiva, nasljedna (vezana za X kromosom). Ponekad se javlja nakon nekih očnih i živčanih bolesti.
Osobe slijepe za boje ne smiju raditi u vezi s upravljanjem vozilima na javnim cestama. Dobra percepcija boja vrlo je važna za mornare, pilote, kemičare, umjetnike, stoga se za neka zanimanja vid boje provjerava pomoću posebnih tablica.
skotom
Scottoma (gr. skotos- mrak) - defekt u vidu mrlje u vidnom polju oka, uzrokovan bolešću mrežnice, bolestima vidnog živca, glaukomom. To su područja (unutar vidnog polja) u kojima je vid znatno oslabljen ili ga nema. Ponekad se slijepa pjega naziva skotom - područje na mrežnici koje odgovara glavi vidnog živca (tzv. fiziološki skotom).
Apsolutni skotom. apsolutni skotomi) - područje u kojem je vid odsutan. Relativni skotom (engleski) relativni skotom) - područje u kojem je vid značajno smanjen.
Moguće je pretpostaviti prisutnost skotoma neovisnim provođenjem studije pomoću Amslerovog testa.
Površina Zemlje se zakrivi i nestane iz vidnog polja na udaljenosti od 5 kilometara. Ali oštrina našeg vida omogućuje nam da vidimo daleko iza horizonta. Da je Zemlja ravna ili da stojite na vrhu planine i gledate mnogo veće područje planete nego inače, mogli biste vidjeti jaka svjetla stotinama milja daleko. U tamnoj noći mogli ste vidjeti čak i plamen svijeće koji se nalazi 48 kilometara od vas.
Koliko daleko ljudsko oko može vidjeti ovisi o tome koliko čestica svjetlosti, odnosno fotona, emitira udaljeni objekt. Najudaljeniji objekt vidljiv golim okom je maglica Andromeda, koja se nalazi na velikoj udaljenosti od 2,6 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje. Jedan trilijun zvijezda u ovoj galaksiji emitira ukupno dovoljno svjetla da se nekoliko tisuća fotona svake sekunde sudari sa svakim kvadratnim centimetrom zemljine površine. U tamnoj noći ta je količina dovoljna za aktivaciju mrežnice.
Godine 1941. specijalist za vid Selig Hecht i njegovi kolege sa Sveučilišta Columbia napravili su ono što se još uvijek smatra pouzdanom mjerom apsolutnog praga vida - minimalnog broja fotona koji moraju ući u mrežnicu da bi izazvali svijest o vizualnoj percepciji. Eksperiment je postavio prag pod idealnim uvjetima: očima sudionika dano je vremena da se potpuno prilagode na apsolutni mrak, plavo-zeleni bljesak svjetla koji je djelovao kao podražaj imao je valnu duljinu od 510 nanometara (na što su oči najosjetljivije), a svjetlost je bila usmjerena na periferni rub mrežnice.ispunjena štapićastim stanicama koje prepoznaju svjetlost.
Prema riječima znanstvenika, da bi sudionici eksperimenta mogli prepoznati takav bljesak svjetlosti u više od polovice slučajeva, u očne jabučice moralo je pasti od 54 do 148 fotona. Na temelju mjerenja apsorpcije mrežnice, znanstvenici su izračunali da štapići ljudske mrežnice stvarno apsorbiraju prosječno 10 fotona. Dakle, apsorpcija 5-14 fotona, odnosno aktivacija 5-14 štapića, ukazuje mozgu da nešto vidite.
"Ovo je doista vrlo mali broj kemijskih reakcija", primijetili su Hecht i kolege u članku o eksperimentu.
Uzimajući u obzir apsolutni prag, svjetlinu plamena svijeće i procijenjenu udaljenost na kojoj se svjetleći objekt zatamnjuje, znanstvenici su zaključili da osoba može razaznati slabo titranje plamena svijeće na udaljenosti od 48 kilometara.
Objekti veličine čovjeka mogu se razlikovati kao prošireni na udaljenosti od samo oko 3 kilometra. Za usporedbu, na ovoj udaljenosti mogli bismo jasno razlikovati dva prednja svjetla automobila. Ali na kojoj udaljenosti možemo prepoznati da je objekt više od pukog treptaja svjetla? Da bi neki objekt izgledao prostorno proširen, a ne kao točka, svjetlo s njega mora aktivirati najmanje dva susjedna čunjića mrežnice - stanice odgovorne za vid boja. U idealnim uvjetima, objekt bi trebao ležati pod kutom od najmanje 1 kutne minute, ili jedne šestine stupnja, da pobudi susjedne stošce. Ova kutna mjera ostaje ista bez obzira na to je li objekt blizu ili daleko (udaljeni objekt mora biti mnogo veći da bi bio pod istim kutom kao i bližnji). Pun Mjesec leži pod kutom od 30 lučnih minuta, dok je Venera jedva vidljiva kao prošireni objekt pod kutom od oko 1 lučne minute.
