Ochiul ca sistem optic. Subiect: Mișcarea luminii în ochi
29-04-2012, 14:11
Descriere
Percepția obiectelor din lumea exterioară efectuată de ochi prin analiza imaginii obiectelor de pe retină. În retină are loc un proces fotochimic complex, care duce la transformarea energiei luminoase percepute V impulsuri nervoase. Aceste impulsuri sunt transportate de-a lungul fibrelor nervoase către centrii vizuali ai cortexului cerebral, unde sunt transformate în senzație vizualăși percepția. Mai jos luăm în considerare doar prima parte a procesului - formarea imaginii de către sistemul optic al ochiului. În acest caz, se ia în considerare interferența inerentă acestui sistem. Date despre structura morfologică ochii sunt dați numai în măsura în care este necesar pentru a înțelege caracteristicile sistemului optic al ochiului,Elementele optice ale ochiului
Sistemul optic al ochiului poate fi considerat ca un sistem de lentile format din diverse țesuturi și fibre transparente. Diferența în „materialul” acestor lentile naturale provoacă o diferență în caracteristicile lor optice și în primul rând în indicele de refracție. Sistemul optic al ochiului creează o imagine reală a obiectului observat pe retină.
Forma unui ochi normal este apropiată de o sferă. Pentru un adult, diametrul sferei globului ocular este de aproximativ 25 mm. Greutatea sa este de aproximativ 78 g. Pentru ametropie formă sferică de obicei încălcat. Dimensiunea anteroposterior a axei, numită și sagitală, cu miopie depășește de obicei pe verticală și orizontală (sau transversală). În acest caz, ochiul nu mai are formă sferică, ci eliptică. Cu hipermetropie, dimpotrivă, ochiul, de regulă, este oarecum turtit în direcția longitudinală; dimensiunea sagitală este mai mică decât cele verticale și transversale.
Măsurare intravitală axul anteroposterior ochii nu cauzează în prezent dificultăți. În acest scop este folosit ecobiometrie(metoda bazată pe utilizarea ultrasunetelor) sau metoda cu raze X. Determinarea acestei valori este importantă pentru rezolvarea unui număr de probleme de diagnosticare. De asemenea, este necesar să se determine sens adevărat scara imaginii elementelor fundului de ochi.
Să luăm în considerare principalele elemente ale sistemului optic al ochiului din punctul de vedere al opticii geometrice și fizice.
Cornee. Diametrul corneei adulte variază de la 10 la 12 mm. Corneea este mai convexă decât restul suprafeței globului ocular. Raza de curbură a suprafeței anterioare a corneei este în medie de 7,6-7,8 mm, suprafața sa posterioară este de aproximativ 6,8 mm, iar grosimea în partea centrală este de 0,5-0,9 mm. Forma suprafeței anterioare a corneei diferă de cea a unei sfere. Singurul lucru care coincide practic cu sfera este Partea centrală aproximativ 4 mm în diametru. Mai departe de centru, apar o serie de nereguli, curbura scade vizibil, ceea ce a dat motive sa se considere ca forma corneei este apropiata de un elipsoid sau de o alta curba de ordinul doi. Vom reveni la problema formei corneei atunci când luăm în considerare aberațiile ochiului, deoarece forma suprafeței anterioare a corneei, care mărginește aerul, este cea care afectează cel mai mult. aberație sferică ochi.
Corneea este o înveliș de grosime aproape egală, doar puțin îngroșată spre periferie.
Aceasta înseamnă că corneea izolată acționează ca o lentilă negativă slabă (împrăștiere), ceea ce la prima vedere pare oarecum neașteptat. După cum arată calculele, puterea de refracție a unei cornee izolate a unui ochi mediu este egală cu: 5,48 dioptrii, iar distanța focală față și spate f=f" = -1825 mm. Aceste cifre se aplică numai unei cornee izolate, înconjurată. pe ambele părți prin aer.La un ochi viu Corneea se află în condiții complet diferite: doar suprafața sa frontală este expusă aerului, în timp ce suprafața din spate este în contact cu umor apos camera anterioară, al cărei indice de refracție diferă puțin de cel al corneei. Drept urmare, razele care cad pe ochi, trecând prin cornee, care le deviază spre axa optică, aproape că nu își schimbă direcția la intrarea în umoarea apoasă. În aceste condiții, corneea funcționează ca o lentilă puternic pozitivă (colectivă), în timp ce distanța focală anterioară și cea posterioară diferă: f = -17,055 mm și f - 22,785 mm. Puterea de refracție a corneei ca componentă a sistemului optic al ochiului (Dp) este de 43,05 dioptrii. Ce este în față distanta focala negativ și partea din spate pozitivă, indică faptul că lentila acționează ca un pozitiv. Modificarea puterii de refracție a corneei în funcție de mediul înconjurător poate fi ilustrată prin exemplul unei persoane care înoată sub apă. Pentru un înotător, toate obiectele își pierd conturul și par neclare. Acest lucru se explică prin faptul că efectul de refracție al corneei devine mai mic atunci când se învecinează nu cu aerul, al cărui indice de refracție este 1, ci cu apa, al cărei indice de refracție este 1,33. Ca urmare, puterea optică a ochiului în apă scade și imaginea obiectului nu se mai formează pe retină, ci în spatele acesteia. Ochiul devine hipermetropic. Pentru a obține o imagine clară a unui obiect de pe retină, un înotător trebuie să poarte ochelari de protecție cu lentile pozitive atunci când este scufundat în apă. Având în vedere că diferența de indici de refracție ai sticlei și apei este mică, puterea optică a lentilelor ar trebui să fie foarte mare - aproximativ 100 dioptrii, adică o distanță focală de 1 cm.
Pentru a înțelege unele dintre caracteristicile ochiului, în special reacția acestuia la lumina polarizată, este necesar să știm că unele grupuri de fibre corneene au diferite tipuri. anizotropie optică.
Obiectiv. Lentila are forma unei lentile biconvexe cu margini rotunjite. La copii este incoloră și elastică, la adulți este mai elastică, iar la bătrânețe devine tare, tulbure și capătă o nuanță gălbuie. Cristalinul este format din fibre epiteliale transparente, mai dense în partea centrală și mai moi la periferie. În acest sens, la mijlocul miezului indicele de refracție este mai mare decât la periferie cu 1,5%. Se crede în mod convențional că ambele suprafețe ale lentilei sunt părți ale unei sfere obișnuite. În realitate, ele sunt mai aproape de curbele de ordinul doi; curbura ambelor suprafețe în centru este mai mare decât la periferie, adică, ca și corneea, partea centrală a cristalinului este aproape sferică și se aplatizează la margini.
Puterea de refracție Lentila izolată este de 101,8 dioptrii, distanța sa focală este de 9,8 mm. Lentila situată în conditii naturale, înconjurat de umoare apoasă și umoră vitroasă, are o distanță focală de 69,908 mm și o putere optică de doar 19,11 dioptrii.
Deci, deși cristalinul izolat este un cristalin pozitiv mai puternic decât corneea izolată, elementul cel mai mare putere optică Corneea servește în ochiul uman.
Răspândirea transmisiei spectrale pentru ochi diferiti foarte semnificative. Depinde si de varsta. S-a observat că la bătrânețe, atunci când lentila devine galbenă și transmite mai puțină lumină albastră și verde, obiectele apar mai galben observatorului. Asta explică uneori schimbarea gamă de culoriîn tablouri în funcţie de vârsta artistului.
Camerele anterioare și posterioare sunt umplute cu umoare apoasă transparentă. Foarte asemănător în compoziție chimică cu umiditatea camerei vitros, indicii lor de refracție sunt de asemenea la fel.
Membranele ochiului. Analogia dintre ochi și cameră este binecunoscută. La fel ca într-o cameră, în ochi secțiunile a căror funcție este de a forma și primi o imagine sunt separate de lumina străină printr-o „carcasă” - pereții globului ocular. Acești pereți sunt formați din trei membrane: cea exterioară - sclera, cea din mijloc - coroida (coroida) și cea interioară - retina, care servește ca strat fotosensibil.
Cu toate acestea, spre deosebire de o cameră, ai cărei pereți sunt complet opaci și lumina intră în stratul fotosensibil de film numai prin lentilă, membranele ochiului transmit o parte din lumină către retină nu prin pupilă, ci prin sclera - o membrană conjunctivă dură cu o grosime de 0,5 până la 1 mm. Când este iluminată: sclera cu lumină foarte puternică (de exemplu, cu diafanoscopie), puteți vedea clar cum strălucește suprafața interioară a globului ocular. Această lumină nu este de obicei suficientă pentru oftalmoscopie, dar este suficientă pentru a detecta tumorile și alte modificări ale densității, grosimii și pigmentării membranelor ochiului. Această diferență de transparență a „carcasei” ochiului și a camerei este foarte semnificativă atunci când se consideră ochiul ca un sistem optic. De asemenea, este interesant faptul că transparența scăzută a globului ocular se datorează în principal densității optice nu a sclerei, ci a coroidei.
coroidă- aceasta este o coroidă moale constând dintr-o rețea vase de sânge, hrănind ochiul. Pe partea orientată spre retină, este acoperit cu un strat de epiteliu pigmentar, care servește ca principală protecție a ochiului de lumina străină. Datorită absorbției în epiteliul pigmentar, suprafața interioară a globului ocular are un coeficient de reflectare foarte scăzut (5-10%). Restul luminii incidente este absorbit de acest strat. Pigmentarea variază în diferite părți ale coroidei. Astfel, în regiunea polului posterior, unde vasele sunt mai dense, pigmentarea este mai puternică, astfel încât cu ochiul liber această porțiune a membranei apare pete maro. pată întunecată iese în evidență și în zona foveei centrale. Când este mărită, de exemplu cu oftalmoscopie, aici se observă pete fine, cauzate de pigmentarea inegală a celulelor. Gradul de pigmentare depinde de culoare generală. Brunetele au o pigmentare mai puternică; albinoii nu au deloc pigmentare, ceea ce duce la scădere bruscă vederea, deoarece imaginea unui obiect format de sistemul optic al ochiului este suprapusă luminii strălucitoare străine care trece prin sclera.
Astfel, una dintre diferențele semnificative dintre sistemul optic al ochiului și aparatul foto este permeabilitate parțială membranele ochiului pentru lumină, care în unele condiții provoacă interferențe sub formă de văl și reduce contrastul imaginea retiniană primară. Această caracteristică a ochiului are Partea pozitivă, este utilizat pe scară largă în oftalmologie pentru diagnostic, de exemplu, în timpul diafanoscopiei, pentru localizarea leziunilor în fund etc. Nu toate animalele au epiteliu pigmentar (de exemplu, un crocodil are fundul de ochi alb). Consecința acestei diferențe în structura globului ocular devine clară din următorul raționament. În absența pigmentului, suprafața interioară a globului ocular este ușoară, adică are o reflectivitate ridicată. Ca urmare, lumina care intră în ochi printr-o mică gaură - pupila - suferă reflexii multiple de pe suprafața interioară a globului ocular, iar iluminarea întregii sale suprafețe interioare devine aproape uniformă. Contrastul imaginii unui obiect pe acest fundal deschis scade brusc, iar percepția se deteriorează. Lucrarea unui ochi lipsit de epiteliu pigmentar seamănă cu cea cunoscută în ingineria luminii Minge integratoare Ulbricht, a cărei suprafață interioară este acoperită cu vopsea albă mată. Lumina care intră în minge printr-o gaură mică suferă reflexii multiple, iar coeficientul de reflexie integral ajunge la 90%. Experiența arată că nu așa funcționează ochiul uman. La observarea unui obiect, vălul nu se simte. Acest lucru este facilitat de prezența epiteliului pigmentar.
Absorbția semnificativă a luminii de către epiteliul pigmentar este confirmată clar de oftalmoscopie. Dacă câmpul iluminat de oftalmoscop este limitat de diafragmă, atunci medicul vede un cerc puternic iluminat pe un câmp întunecat în fundul pacientului. Nu există iluminare de fundal vizibilă.
Schema reală de iluminare a ochiului cu lumina care trece prin pupila ochiului este prezentată în figură. Lumina care cade prin pupilă și refractă de mediul transparent al ochiului formează o imagine a unui obiect pe o parte a retinei N. În acest caz, cea mai mare parte a energiei luminoase concentrată în imagine este absorbită de pigment, transformată în nerv. impulsuri și transformate într-o senzație vizuală. Astfel, imaginea este percepută și analizată de centrele superioare. Cu toate acestea, datorită faptului că pigmentul nu este un corp complet negru, o parte din energia luminii (aproximativ 5-10%) este reflectată difuz pe suprafața neluminată a fundului de ochi. Această lumină reflectată este reabsorbită de epiteliul pigmentar, creând un văl slab. Aproximativ 1% din lumină este reflectată a doua oară și ajunge din nou la suprafața fundului de ochi. Reflexia secundară are un efect foarte mic asupra calității imaginii, iar reflecțiile ulterioare nu au nicio importanță practică.
Astfel, efectul de iluminare a întregii suprafețe a retinei umane prin lumina reflectată datorită coeficient ridicat absorbția epiteliului pigmentar este nesemnificativă, dar totuși, când se ia în considerare activitatea ochiului, nu trebuie neglijată.
Articol din carte: .
, cristalin și corp vitros. Combinația lor se numește aparat de dioptrie. ÎN conditii normale Refracția (refracția) razelor de lumină de la ținta vizuală are loc de către cornee și cristalin, astfel încât razele sunt focalizate pe retină. Puterea de refracție a corneei (elementul principal de refracție al ochiului) este de 43 dioptrii. Convexitatea lentilei poate varia, iar puterea sa de refracție variază între 13 și 26 dioptrii. Datorită acestui fapt, lentila oferă acomodare globului ocular la obiecte situate la distanțe apropiate sau îndepărtate. Când, de exemplu, intră razele de lumină de la un obiect îndepărtat ochi normal(cu mușchiul ciliar relaxat), ținta este concentrată pe retină. Dacă ochiul este îndreptat către un obiect din apropiere, se concentrează în spatele retinei (adică imaginea de pe ea se estompează) până când apare acomodarea. Mușchiul ciliar se contractă, slăbind tensiunea fibrelor centurii; Curbura lentilei crește și, ca urmare, imaginea este focalizată pe retină.
Corneea și cristalinul formează împreună o lentilă convexă. Razele de lumină de la un obiect trec prin punctul nodal al lentilei și formează o imagine inversată pe retină, ca într-o cameră. Retina poate fi comparată cu filmul fotografic prin faptul că ambele înregistrează imagini vizuale. Cu toate acestea, retina este mult mai complexă. Procesează o secvență continuă de imagini și, de asemenea, trimite creierului mesaje despre mișcările obiectelor vizuale, semne de amenințare, schimbări periodice de lumină și întuneric și alte date vizuale despre mediul extern.
Deși axa optică a ochiului uman trece prin punctul nodal al cristalinului și punctul retinei dintre fovee și discul optic (Fig. 35.2), sistemul oculomotor orientează globul ocular către o regiune a obiectului numită fixare. punct. Din acest punct, o rază de lumină trece prin punctul nodal și este focalizată fovea; astfel merge de-a lungul axei vizuale. Razele din alte părți ale obiectului sunt focalizate în zona retinei din jurul foveei centrale (Fig. 35.5).
Focalizarea razelor pe retină depinde nu numai de cristalin, ci și de iris. Irisul acționează ca diafragma camerei și reglează nu numai cantitatea de lumină care intră în ochi, ci, mai important, adâncimea câmpului vizual și aberația sferică a lentilei. Pe măsură ce diametrul pupilei scade, adâncimea câmpului vizual crește și razele de lumină sunt direcționate prin partea centrală a pupilei, unde aberația sferică este minimă. Modificările în diametrul pupilei apar automat (adică în mod reflex) atunci când ochiul se adaptează (se adaptează) pentru a examina obiectele apropiate. Prin urmare, în timpul citirii sau a altor activități oculare care implică discriminarea obiectelor mici, calitatea imaginii este îmbunătățită de sistemul optic al ochiului.
Un alt factor care afectează calitatea imaginii este împrăștierea luminii. Este minimizat prin limitarea fasciculului de lumină și absorbția acestuia de către pigment coroidăși stratul pigmentar al retinei. În acest sens, ochiul seamănă din nou cu o cameră. Acolo, împrăștierea luminii este, de asemenea, împiedicată prin limitarea fasciculului de raze și absorbția acestuia de către stratul de vopsea neagră. suprafata interioara camere de luat vederi.
Focalizarea imaginii este perturbată dacă dimensiunea pupilei nu corespunde puterii de refracție a dioptriei. La miopie (miopie), imaginile obiectelor îndepărtate sunt focalizate în fața retinei, fără a ajunge la ea (Fig. 35.6). Defectul este corectat folosind lentile concave. În schimb, în cazul hipermetropiei (hipermetropie), imaginile obiectelor îndepărtate sunt focalizate în spatele retinei. Pentru a elimina problema, sunt necesare lentile convexe (Fig. 35.6). Adevărat, imaginea poate fi focalizată temporar datorită acomodării, dar acest lucru face ca mușchii ciliari să devină obosiți și ochii să devină obosiți. În cazul astigmatismului, apare o asimetrie între razele de curbură ale suprafețelor corneei sau cristalinului (și uneori ale retinei) în planuri diferite. Pentru corectare se folosesc lentile cu raze de curbură special selectate.
Elasticitatea cristalinului scade treptat odată cu vârsta. Eficiența acomodarii sale scade la vizualizarea obiectelor apropiate (presbiopie). ÎN La o vârstă frageda Puterea de refracție a lentilei poate varia într-o gamă largă, până la 14 dioptrii. Până la vârsta de 40 de ani, acest interval este redus la jumătate, iar după 50 de ani - la 2 dioptrii și mai jos. Presbiopia este corectată lentile convexe.
Ochiul uman este adesea citat ca exemplu de inginerie naturală uimitoare - dar judecând după faptul că este una dintre cele 40 de variante de dispozitive care au apărut în procesul de evoluție. diferite organisme, ar trebui să ne moderam antropocentrismul și să admitem că prin design ochiul uman nu este ceva perfect.
Cel mai bine este să începeți povestea despre ochi cu un foton. O cantitate de radiație electromagnetică zboară încet direct în ochiul unui trecător nebănuit, care strâmbă ochii din cauza unei străluciri neașteptate de la ceasul cuiva.
Prima parte a sistemului optic al ochiului este corneea. Schimbă direcția luminii. Acest lucru este posibil datorită unei proprietăți a luminii precum refracția, care este, de asemenea, responsabilă pentru curcubeu. Viteza luminii este constantă în vid - 300.000.000 m/s. Dar atunci când treceți de la un mediu la altul (în acest caz, de la aer la ochi), lumina își schimbă viteza și direcția de mișcare. Aerul are un indice de refracție de 1,000293, iar corneea are un indice de refracție de 1,376. Aceasta înseamnă că fasciculul de lumină din cornee încetinește cu un factor de 1,376 și este deviat mai aproape de centrul ochiului.
O modalitate preferată de a împărți partizanii este să strălucească o lampă strălucitoare în fața lor. Acest lucru doare din două motive. Lumina strălucitoare este puternică radiatie electromagnetica: Trilioane de fotoni atacă retina și ea terminații nervoase sunt forțați să transmită creierului o cantitate nebună de semnale. De la suprasolicitare, nervii, ca firele, ard. Acest lucru forțează mușchii irisului să se contracte cât de tare pot, încercând cu disperare să închidă pupila și să protejeze retina.
Și zboară până la elev. Totul este simplu cu el - este o gaură în iris. Folosind mușchii circulari și radiali, irisul poate strânge și dilata pupila în consecință, reglând cantitatea de lumină care intră în ochi, la fel ca diafragma dintr-o cameră. Diametrul pupilei umane poate varia de la 1 la 8 mm în funcție de iluminare.
După ce a zburat prin pupilă, fotonul lovește lentila - a doua lentilă responsabilă pentru traiectoria sa. Lentila refractă lumina mai slab decât corneea, dar este mobilă. Lentila atârnă de mușchii ciliari, care își schimbă curbura, permițându-ne astfel să ne concentrăm asupra obiectelor aflate la diferite distanțe de noi.
Deficiența vizuală este asociată cu concentrarea. Cele mai frecvente sunt miopia și hipermetropia. În ambele cazuri, imaginea nu este focalizată pe retină, așa cum ar trebui, ci în fața acesteia (miopie) sau în spatele ei (hipermetropie). Acest lucru se datorează ochiului, care își schimbă forma de la rotund la oval, iar apoi retina se îndepărtează de cristalin sau se apropie de acesta.
După cristalin, fotonul zboară prin corpul vitros (jeleu transparent - 2/3 din volumul întregului ochi, 99% este apă) direct spre retină. Aici fotonii sunt detectați și mesajele de sosire sunt trimise de-a lungul nervilor către creier.
Retina este căptușită cu celule fotoreceptoare: atunci când nu există lumină, acestea produc substanțe speciale - neurotransmițători, dar de îndată ce un foton le lovește, celulele fotoreceptoare nu le mai produc - și acesta este un semnal către creier. Există două tipuri de aceste celule: tije, care sunt mai sensibile la lumină și conuri, care sunt mai bune la detectarea mișcării. Avem aproximativ o sută de milioane de lansete și alte 6-7 milioane de conuri, însumând peste o sută de milioane elemente fotosensibile- este mai mult de 100 de megapixeli, la care niciun „Hassel” nu ar putea visa vreodată.
Punct mort - un punct de descoperire unde nu există celule fotosensibile. Este destul de mare - 1-2 mm în diametru. Din fericire, avem viziune binocularași există un creier care combină două imagini cu pete într-una normală.
În momentul transmiterii semnalului, în ochiul uman apare o problemă de logică. Caracatița rezidentă subacvatică, care nu are nevoie în mod deosebit de vedere, este mult mai consecventă în acest sens. La caracatițe, un foton lovește mai întâi stratul de conuri și tije de pe retină, imediat în spatele căruia așteaptă un strat de neuroni și transmite semnalul către creier. La oameni, lumina străpunge mai întâi straturile de neuroni - și abia apoi lovește fotoreceptorii. Din această cauză, există o primă pată în ochi - un punct orb.
Al doilea punct este galben, aceasta este zona centrală a retinei chiar opusă pupilei, chiar deasupra nervului optic. Ochiul vede cel mai bine în acest loc: concentrația de celule sensibile la lumină aici este mult crescută, astfel încât vederea noastră în centrul câmpului vizual este mult mai clară decât cea periferică.
Imaginea de pe retină este inversată. Creierul știe să interpreteze corect imaginea și restabilește imaginea originală din cea inversată. Copiii văd totul pe dos în primele două zile, în timp ce creierul lor instalează Photoshop. Dacă ne punem ochelari care inversează imaginea (acest lucru a fost făcut pentru prima dată în 1896), atunci după câteva zile creierul nostru va învăța să interpreteze corect o astfel de imagine inversată.
A începe.
Lumina vizibilă este undele electromagnetice, la care viziunea noastră este acordată. Puteți compara ochiul uman cu o antenă radio, doar că va fi sensibil nu la undele radio, ci la o bandă de frecvență diferită. Ca lumină, oamenii percep unde electromagnetice cu o lungime de undă de aproximativ 380 nm până la 700 nm. (Un nanometru este egal cu o miliardime dintr-un metru). Undele din acest interval special sunt numite spectru vizibil; pe de o parte este adiacent radiațiilor ultraviolete (atât de drag inimii iubitorilor de bronzare), pe de altă parte - spectrul infraroșu (pe care noi înșine suntem capabili să-l generăm sub formă de căldură generată de corp). Ochiul și creierul uman (cel mai rapid procesor existent) reconstituie vizual vizibilul în timp real lumea(de multe ori nu numai vizibil, ci și imaginar, dar mai multe despre asta în articolul despre Gestalt).
Pentru fotografi și fotografi amatori, o comparație cu un receptor radio pare lipsită de sens: dacă tragem analogii, atunci cu echipamentul fotografic există o anumită asemănare: ochiul și obiectivul, creierul și procesorul, imaginea mentală și imaginea salvată în un fișier. Viziunea și fotografia sunt adesea comparate pe forumuri și se exprimă opinii foarte diferite. Am decis să adun câteva informații și să fac analogii.
Să încercăm să găsim analogii în design:
Corneea acționează ca element frontal al lentilei, refractând lumina care vine și, în același timp, ca un „filtru UV” care protejează suprafața „lentila”.
Irisul acționează ca o diafragmă - extinzându-se sau contractându-se în funcție de expunerea necesară. De fapt, irisul, care dă ochilor culoarea care inspiră comparații poetice și încearcă să „înece în ochi”, este doar un mușchi care se extinde sau se contractă și determină astfel dimensiunea pupilei.
Pupila este o lentilă, iar în ea este o lentilă - un grup de focalizare de lentile obiective care pot schimba unghiul de refracție a luminii.
Retina, situată pe spate perete interior globul ocular, funcționează de facto ca o matrice/film.
Creierul este un procesor care prelucrează date/informații.
Și cei șase mușchi responsabili de mobilitatea globului ocular și atașați de el din exterior - cu o întindere - dar sunt comparabili atât cu sistemul de urmărire cu focalizare automată, cât și cu sistemul de stabilizare a imaginii, și chiar cu fotograful care îndreaptă obiectivul camerei spre scenă. de interes pentru el.
Imaginea formată efectiv în ochi este inversată (ca într-o cameră pinhole); Corectarea sa este efectuată de o parte specială a creierului care transformă imaginea „din cap până în picioare”. Nou-născuții văd lumea fără această corecție, așa că uneori își mută privirea sau ajung în direcția opusă mișcării pe care o urmează. Experimentele cu adulți purtând ochelari care au inversat imaginea la o vedere „necorectă” au arătat că aceștia s-au adaptat cu ușurință la perspectiva inversă. Subiecții care și-au scos ochelarii au avut nevoie de o perioadă similară de timp pentru a se „ajusta” din nou.
Ceea ce „vede” o persoană poate fi de fapt comparat cu un flux de informații actualizat constant, care este asamblat într-o imagine de către creier. Ochii sunt în continuă mișcare, colectând informații - scanează câmpul vizual și actualizează detaliile modificate, stochând informații statice.
Zona imaginii pe care o persoană se poate concentra în orice moment este doar aproximativ jumătate de grad din câmpul vizual. Corespunde „patului galben”, iar restul imaginii rămâne nefocalizată, devenind din ce în ce mai neclară spre marginile câmpului vizual.
Imaginea este formată din datele colectate de receptorii sensibili la lumină ai ochiului: tije și conuri, situate pe suprafața interioară din spate a ochiului - retina. Există de 14 ori mai multe tije - aproximativ 110-125 de milioane de tije față de 6-7 milioane de conuri.
Conurile sunt de 100 de ori mai puțin sensibile la lumină decât tijele, dar percep culorile și reacționează la mișcare mult mai bine decât tijele. Celulele bastonașe - primul tip de celulă - sunt sensibile la intensitatea luminii și la modul în care percepem formele și contururile. Prin urmare, conurile sunt mai responsabile pentru vederea în timpul zilei, iar tijele sunt mai responsabile pentru vederea nocturnă. Există trei subtipuri de conuri, care diferă prin sensibilitatea la diferitele lungimi de undă sau culori primare la care sunt acordate: conuri de tip S pentru lungimi de undă scurte - albastru, conuri de tip M pentru lungimi de undă medii - verde și conuri de tip L pentru lungimi de undă lungi. - roșu. Sensibilitatea conurilor corespunzătoare la culori nu este aceeași. Adică, cantitatea de lumină necesară pentru a produce (aceeași intensitate de expunere) aceeași senzație de intensitate este diferită pentru conurile S, M și L. Iată matricea unei camere digitale - chiar și fotodiode Culoare verde fiecare celulă conține de două ori mai multe fotodiode decât alte culori; ca urmare, rezoluția unei astfel de structuri este maximă în regiunea verde a spectrului, care corespunde caracteristicilor vederii umane.
Vedem culoarea în primul rând în partea centrală a câmpului vizual - aici se află aproape toate conurile care sunt sensibile la culori. În condiții de iluminare insuficientă, conurile își pierd relevanța și informațiile încep să vină de la tije, care percep totul în monocrom. Acesta este motivul pentru care o mare parte din ceea ce vedem noaptea apare în alb-negru.
Dar chiar și în lumină puternică, marginile câmpului vizual rămân monocrome. Când privești drept înainte și o mașină apare la marginea câmpului tău vizual, nu vei putea determina culoarea acesteia până când ochiul tău se uită în direcția ei pentru o clipă.
Tijele sunt extrem de fotosensibile - sunt capabile să înregistreze lumina unui singur foton. La iluminare standard, ochiul înregistrează aproximativ 3000 de fotoni pe secundă. Și pentru că partea centrală a câmpului vizual este populată de conuri orientate spre lumina zilei, ochiul începe să vadă mai multe detalii ale imaginii decentrate pe măsură ce soarele coboară sub orizont.
Acest lucru poate fi ușor verificat prin observarea stelelor din noapte senina. Pe măsură ce ochiul tău se adaptează la lipsa luminii (adaptarea completă durează aproximativ 30 de minute), dacă te uiți la un moment dat, începi să vezi grupuri de stele slabe departe de punctul în care te uiți. Dacă îți muți privirea spre ei, acestea vor dispărea, iar noi grupuri vor apărea în zona în care privirea ta a fost concentrată înainte de a te mișca.
Multe animale (și aproape toate păsările) au un număr mult mai mare de conuri decât omul obișnuit, permițându-le să detecteze animale mici și alte pradă de la înălțimi și distanțe mari. În schimb, animalele nocturne și creaturile care vânează noaptea au mai multe tije, ceea ce îmbunătățește vederea pe timp de noapte.
Și acum analogiile.
Care sunt distanțele focale ale ochiului uman?
Viziunea este un proces mult mai dinamic și mai încăpător pentru a o compara cu un obiectiv cu zoom fără informații suplimentare.
Imaginea primită de creier de la ambii ochi are un unghi de câmp vizual de 120-140 de grade, uneori puțin mai puțin, rar mai mult. (vertical până la 125 de grade și orizontal - 150 de grade, o imagine clară este oferită numai de zona maculei în intervalul 60-80 de grade). Prin urmare în valori absolute Ochii sunt similari cu un obiectiv cu unghi larg, dar perspectiva generală și relațiile spațiale dintre obiectele din câmpul vizual sunt similare cu imaginea obținută dintr-un obiectiv „normal”. Spre deosebire de opinia tradițional acceptată că distanța focală a unui obiectiv „normal” se află în intervalul 50 – 55 mm, distanța focală reală a unui obiectiv normal este de 43 mm.
Aducând unghiul total al câmpului vizual în sistemul de 24*36 mm, obținem - ținând cont de mulți factori precum condițiile de iluminare, distanța față de subiect, vârsta și starea de sănătate a persoanei - o distanță focală de la 22 la 24 mm. (distanța focală 22,3 mm a primit cel mai mare număr de voturi ca fiind cea mai apropiată de imaginea vederii umane).
Uneori există cifre cu distanța focală de 17 mm (sau mai precis, 16,7 mm). Această distanță focală se obține prin repulsie a imaginii formate în interiorul ochiului. Unghiul de intrare oferă o distanță focală echivalentă de 22-24 mm, unghiul de ieșire este de 17 mm. E ca și cum ai privi prin binoclu reversul– obiectul nu va fi mai aproape, ci mai departe. De aici și discrepanța în cifre.
Principalul lucru este câți megapixeli?
Întrebarea este oarecum incorectă, deoarece imaginea colectată de creier conține informații care nu sunt colectate simultan, aceasta este procesarea fluxului. Și încă nu există claritate cu privire la problema metodelor și algoritmilor de procesare. Și, de asemenea, trebuie să țineți cont modificări legate de vârstă si starea de sanatate.
O cifră frecvent citată este 324 de megapixeli, o cifră bazată pe câmpul vizual al unui obiectiv de 24 mm pe o cameră de 35 mm (90 de grade) și pe rezoluția ochiului. Dacă încercăm să găsim o cifră absolută, luând fiecare tijă și con ca un pixel cu drepturi depline, vom obține aproximativ 130 de megapixeli. Cifrele par incorecte: fotografia se străduiește pentru detalii „de la margine la margine”, iar ochiul uman la un anumit moment în timp „ascuțit și în detaliu” vede doar o mică parte a scenei. Iar cantitatea de informații (culoare, contrast, detaliu) variază semnificativ în funcție de condițiile de iluminare. Prefer ratingul de 20 de megapixeli: la urma urmei, „ pată galbenă„este estimat la aproximativ 4 – 5 megapixeli, restul zonei este neclară și nedetaliată (la periferia retinei sunt preponderent bastonașe, grupate în grupuri de până la câteva mii în jurul celulelor ganglionare – un fel de amplificatoare de semnal).
Unde este atunci limita de rezoluție?
Potrivit unei estimări, un fișier de 74 de megapixeli, tipărit ca o fotografie color, la o rezoluție de 530 ppi și care măsoară 35 x 50 cm (13 x 20 inchi), atunci când este văzut de la o distanță de 50 cm, corespunde maximului detaliu al căruia ochiul uman este capabil.
Ochi și ISO
O altă întrebare la care este aproape imposibil de răspuns fără ambiguitate. Cert este că, spre deosebire de matricele de film și camerele digitale, ochiul nu are sensibilitate naturală (sau de bază), iar capacitatea sa de a se adapta la condițiile de iluminare este pur și simplu uimitoare - vedem atât pe o plajă luminată de soare, cât și pe o alee umbrită la amurg.
Oricum, se mentioneaza ca in lumina puternica a soarelui ISO-ul ochiului uman este egal cu unu, iar in lumina slaba este de aproximativ 800 ISO.
Interval dinamic
Să răspundem imediat la întrebarea despre contrast/gama dinamică: în lumină puternică, contrastul ochiului uman depășește 10.000 la 1 - o valoare de neatins fie pentru film, fie pentru matrice. Noapte interval dinamic(calculat de vizibil pentru ochi- cu o lună plină în câmpul vizual - stelele) ajunge la un milion la unu.
Diafragma și viteza obturatorului
Pe baza unei pupile complet dilatate, deschiderea maximă a ochiului uman este de aproximativ f/2,4; alte estimări variază de la f/2,1 la f/3,8. Depinde mult de vârsta și starea de sănătate a persoanei. Diafragma minimă - cât de departe este capabil ochiul nostru să se „oprească” atunci când privim o imagine strălucitoare cu zăpadă sau urmărim jucători de volei pe plajă sub soare - variază de la f/8.3 la f/11. (Modificări maxime ale mărimii pupilei pt persoana sanatoasa- de la 1,8 mm la 7,5 mm).
În ceea ce privește viteza obturatorului, ochiul uman poate detecta cu ușurință fulgere de lumină care durează 1/100 de secundă, iar în condiții experimentale până la 1/200 de secundă sau mai scurte în funcție de lumina ambientală.
Pixeli sparți și fierbinți
Există un punct orb în fiecare ochi. Punctul în care informațiile de la conuri și tije converg înainte de a fi trimise la creier pentru procesare în lot se numește vârful nervului optic. La acest „top” nu există tije și conuri - obțineți un punct orb destul de mare - un grup de pixeli morți.
Dacă sunteți interesat, încercați un mic experiment: închideți ochiul stâng și priviți drept la pictograma „+” din imaginea de mai jos cu ochiul drept, apropiindu-vă treptat de monitor. La o anumită distanță - aproximativ 30-40 de centimetri de imagine - nu veți mai vedea pictograma „*”. De asemenea, puteți face „plusul” să dispară uitându-vă la „stea” ochiul stang, inchizand-o pe cea dreapta. Aceste puncte oarbe nu afectează în mod deosebit vederea - creierul umple golurile cu date - foarte similar cu procesul de a scăpa de pixelii morți și fierbinți de pe matrice în timp real.
Grila Amsler
Nu vreau să vorbesc despre boli, dar necesitatea de a include cel puțin o țintă de testare în articol mă obligă. Și poate că va ajuta pe cineva să recunoască în timp problemele incipiente de vedere. Asa de, degenerescenta maculara legata de varsta(AMD) afectează macula, care este responsabilă pentru claritatea viziune centrală– apare un punct mort în mijlocul terenului. Este ușor să efectuați singur un test de vedere folosind o „grilă Amsler” - o foaie de hârtie în carouri, de 10*10 cm, cu un punct negru în mijloc. Priviți punctul din centrul rețelei Amsler. Figura din dreapta arată un exemplu despre cum ar trebui să arate o grilă Amsler vedere sănătoasă. Dacă liniile de lângă punct par neclare, există o posibilitate de AMD și ar trebui să consultați un oftalmolog.
Să nu spunem nimic despre glaucom și scotom - destule povești de groază.
Grila Amsler cu posibile probleme
Dacă pe grila Amsler apare întunecare sau distorsiune a liniilor, consultați un oftalmolog.
Senzori de focalizare sau punct galben.
Loc cel mai bun condiment vederea în retină – numită „pata galbenă” din cauza pigmentului galben prezent în celule – este situată vizavi de pupilă și are forma unui oval cu un diametru de aproximativ 5 mm. Vom presupune că „pata galbenă” este un analog al unui senzor de focalizare automată în formă de cruce, care este mai precis decât senzorii convenționali.
Miopie
Ajustare – miopie și hipermetropie
Sau în termeni mai „fotografici”: focalizare frontală și focalizare din spate – imaginea se formează înainte sau după retină. Pentru ajustare, fie mergi la un centru de service (la oftalmologi) fie foloseste micro-ajustare: folosind ochelari cu lentile concave pentru focalizare frontala (miopie, aka miopie) si ochelari cu lentile convexe pentru focalizare in spate (hipermetropie, aka hipermetropie).
Clarviziune
In cele din urma
Cu ce ochi ne uităm prin vizor? Printre fotografi amatori, ei menționează rareori ochii conducători și ochi. Se poate verifica foarte simplu: luați un ecran opac cu o gaură mică (o foaie de hârtie cu o gaură de mărimea unei monede) și priviți un obiect îndepărtat prin gaură de la o distanță de 20-30 de centimetri. După aceasta, fără să-ți miști capul, privește alternativ cu ochii din dreapta și din stânga, închizând al doilea. Pentru ochiul dominant, imaginea nu se va deplasa. Când lucrați cu o cameră și priviți în ea cu ochiul dominant, nu trebuie să vă mijiți celălalt ochi.
Și puțin mai interesant autotestări din A. R. Luria:
Încrucișează-ți brațele peste piept în ipostaza lui Napoleon. Mâna principală va fi în vârf.
Împășește-ți degetele de mai multe ori la rând. Degetul mare al oricărei mâini care se află deasupra este cel mai important atunci când efectuați mișcări mici.
Ia un creion. „Țintește” selectând o țintă și privind-o cu ambii ochi prin vârful unui creion. Închide un ochi, apoi celălalt. Dacă ținta se mișcă puternic când ochiul stâng este închis, atunci ochiul stâng este cel de conducere și invers.
Piciorul tău de plumb este cel pe care îl folosești pentru a împinge atunci când sari.
Viziunea este canalul prin care o persoană primește aproximativ 70% din toate datele despre lumea care o înconjoară. Și acest lucru este posibil doar pentru că vederea umană este unul dintre cele mai complexe și uimitoare sisteme vizuale de pe planeta noastră. Dacă nu ar exista viziune, cel mai probabil am trăi cu toții pur și simplu în întuneric.
Ochiul uman are o structură perfectă și oferă viziune nu numai în culoare, ci și în trei dimensiuni și cu cea mai mare claritate. Are capacitatea de a schimba instantaneu focalizarea la o varietate de distanțe, de a regla volumul luminii care intră, de a distinge un număr mare de culori și multe altele. cantitate mare nuanțe, corectează aberațiile sferice și cromatice etc. Creierul ochiului este conectat la șase niveluri ale retinei, în care datele trec printr-o etapă de compresie chiar înainte ca informațiile să fie trimise la creier.
Dar cum funcționează viziunea noastră? Cum transformăm culoarea reflectată de obiecte într-o imagine prin îmbunătățirea culorii? Dacă te gândești serios la asta, poți trage concluzia că structura sistemului vizual uman este „gândită” până la cel mai mic detaliu de către Natura care a creat-o. Dacă preferați să credeți că Creatorul sau o altă persoană este responsabilă pentru crearea omului De mare putere, atunci le poți atribui acest merit. Dar să nu înțelegem, dar să continuăm să vorbim despre structura viziunii.
O cantitate mare de detalii
Structura ochiului și fiziologia lui pot fi numite cu adevărat ideale. Gândește-te singur: ambii ochi sunt localizați în orbitele osoase ale craniului, care îi protejează de tot felul de daune, dar ies din ei în așa fel încât să asigure cea mai largă viziune orizontală posibilă.
Distanța la care se află ochii unul de celălalt oferă profunzime spațială. Și globii oculari înșiși, după cum se știe cu siguranță, au o formă sferică, datorită căreia se pot roti în patru direcții: stânga, dreapta, sus și jos. Dar fiecare dintre noi consideră că toate acestea sunt de la sine înțeles – puțini oameni își imaginează ce s-ar întâmpla dacă ochii noștri ar fi pătrați sau triunghiulari sau dacă mișcarea lor ar fi haotică – acest lucru ar face ca viziunea să fie limitată, haotică și ineficientă.
Deci, structura ochiului este extrem de complexă, dar exact asta face lucru posibil aproximativ patru duzini din diferitele sale componente. Și chiar dacă cel puțin unul dintre aceste elemente ar lipsi, procesul de viziune ar înceta să se desfășoare așa cum ar trebui să fie realizat.
Pentru a vedea cât de complex este ochiul, vă invităm să acordați atenție figurii de mai jos.
Să vorbim despre modul în care procesul de percepție vizuală este implementat în practică, ce elemente ale sistemului vizual sunt implicate în acest lucru și de ce este responsabil fiecare dintre ele.
Trecerea luminii
Pe măsură ce lumina se apropie de ochi, razele de lumină se ciocnesc cu corneea (cunoscută și sub denumirea de cornee). Transparența corneei permite luminii să treacă prin ea în suprafața interioară a ochiului. Transparența, apropo, este cea mai importantă caracteristică a corneei și rămâne transparentă datorită faptului că o proteină specială pe care o conține inhibă dezvoltarea vaselor de sânge - un proces care are loc în aproape fiecare țesut. corpul uman. Dacă corneea nu ar fi transparentă, componentele rămase ale sistemului vizual nu ar avea nicio semnificație.
Printre altele, corneea împiedică deșeurile, praful și orice alte substanțe să intre în cavitățile interne ale ochiului. elemente chimice. Iar curbura corneei îi permite să refracte lumina și să ajute cristalinul să focalizeze razele de lumină pe retină.
După ce lumina a trecut prin cornee, aceasta trece printr-un mic orificiu situat în mijlocul irisului. Irisul este o diafragmă rotundă care se află în fața cristalinului chiar în spatele corneei. Irisul este și elementul care dă culoarea ochilor, iar culoarea depinde de pigmentul predominant în iris. Orificiul central din iris este pupila familiară fiecăruia dintre noi. Mărimea acestei găuri poate fi modificată pentru a controla cantitatea de lumină care intră în ochi.
Mărimea pupilei va fi schimbată direct de iris, iar acest lucru se datorează structurii sale unice, deoarece este alcătuită din două tipuri diferite de țesut muscular (chiar și aici există mușchi!). Primul mușchi este un compresor circular - este situat în iris într-o manieră circulară. Când lumina este strălucitoare, se contractă, în urma căreia pupila se contractă, ca și cum ar fi trasă spre interior de un mușchi. Al doilea mușchi este un mușchi de extensie - este situat radial, adică. de-a lungul razei irisului, care poate fi comparată cu spițele unei roți. La lumină întunecată, acest al doilea mușchi se contractă, iar irisul deschide pupila.
Mulți încă întâmpină unele dificultăți atunci când încearcă să explice modul în care are loc formarea elementelor menționate mai sus ale sistemului vizual uman, deoarece în orice altă formă intermediară, de exemplu. în orice stadiu evolutiv ei pur și simplu nu ar putea funcționa, dar omul vede încă de la începutul existenței sale. Mister…
Concentrarea
Ocolind etapele de mai sus, lumina începe să treacă prin lentila situată în spatele irisului. Lentila este un element optic în formă de minge alungită convexă. Lentila este absolut netedă și transparentă, nu există vase de sânge în ea și ea însăși este situată într-un sac elastic.
Trecând prin lentilă, lumina este refractă, după care este focalizată pe foveea retinei - cel mai sensibil loc care conține suma maxima fotoreceptori.
Este important de menționat că structura și compoziția unică asigură corneei și cristalinului o putere de refracție mare, garantând o distanță focală scurtă. Și cât de uimitor este că un sistem atât de complex se potrivește doar într-un singur glob ocular (doar gândește-te cum ar putea arăta o persoană dacă, de exemplu, ar fi nevoie de un metru pentru a focaliza razele de lumină care provin de la obiecte!).
Nu mai puțin interesant este faptul că puterea de refracție combinată a acestor două elemente (cornee și cristalin) este în corelație excelentă cu globul ocular, iar aceasta poate fi numită în siguranță o altă dovadă că sistemul vizual creat pur și simplu de neîntrecut, pentru că procesul de focalizare este prea complex pentru a vorbi despre el ca pe ceva care s-a întâmplat doar prin mutații pas cu pas – stadii evolutive.
Dacă vorbim de obiecte situate aproape de ochi (de regulă, o distanță mai mică de 6 metri este considerată apropiată), atunci totul este și mai curios, deoarece în această situație refracția razelor de lumină se dovedește a fi și mai puternică. . Acest lucru este asigurat de o creștere a curburii lentilei. Cristalinul este conectat prin benzi ciliare la mușchiul ciliar, care, atunci când este contractat, permite cristalinului să capete o formă mai convexă, crescând astfel puterea de refracție.
Și, din nou, nu putem să nu menționăm structura complexă a cristalinului: constă din multe fire, care constau din celule conectate între ele, iar curele subțiri îl conectează cu corpul ciliar. Concentrarea se realizează sub controlul creierului extrem de rapid și complet „automat” - este imposibil ca o persoană să efectueze un astfel de proces în mod conștient.
Înțelesul cuvântului „film de cameră”
Rezultatul focalizării este concentrarea imaginii pe retină, care este un țesut multistrat sensibil la acoperirea cu lumină. înapoi globul ocular. Retina conține aproximativ 137.000.000 de fotoreceptori (pentru comparație, putem cita camerele digitale moderne, care nu au mai mult de 10.000.000 de astfel de elemente senzoriale). Un număr atât de mare de fotoreceptori se datorează faptului că aceștia sunt localizați extrem de dens - aproximativ 400.000 pe 1 mm².
Nu ar fi deplasat aici să cităm cuvintele microbiologului Alan L. Gillen, care vorbește în cartea sa „The Body by Design” despre retina ochiului ca o capodopera a designului ingineresc. El crede că retina este cel mai uimitor element al ochiului, comparabil cu filmul fotografic. Retina sensibilă la lumină, situată pe partea din spate a globului ocular, este mult mai subțire decât celofanul (grosimea sa nu depășește 0,2 mm) și mult mai sensibilă decât orice film fotografic realizat de om. Celulele acestui strat unic sunt capabile să proceseze până la 10 miliarde de fotoni, în timp ce cea mai sensibilă cameră poate procesa doar câteva mii. Dar ceea ce este și mai uimitor este că ochiul uman poate detecta câțiva fotoni chiar și în întuneric.
În total, retina este formată din 10 straturi de celule fotoreceptoare, dintre care 6 straturi sunt straturi de celule sensibile la lumină. Există 2 tipuri de fotoreceptori formă specială, motiv pentru care se numesc conuri si tije. Tijele sunt extrem de sensibile la lumină și oferă ochiului percepție alb-negru și vedere pe timp de noapte. Conurile, la rândul lor, nu sunt atât de sensibile la lumină, dar sunt capabile să distingă culorile - performanța optimă a conurilor este observată în în timpul zilei zile.
Datorită muncii fotoreceptorilor, razele de lumină sunt transformate în complexe de impulsuri electrice și trimise la creier cu viteze incredibile. de mare viteză, iar aceste impulsuri în sine, într-o fracțiune de secundă, depășesc peste un milion fibrele nervoase.
Comunicarea celulelor fotoreceptoare în retină este foarte complexă. Conurile și tijele nu sunt conectate direct la creier. După ce au primit semnalul, îl redirecționează către celulele bipolare și redirecționează semnalele pe care le-au procesat deja către celulele ganglionare, mai mult de un milion de axoni (nevrite de-a lungul cărora sunt transmise impulsurile nervoase) care alcătuiesc un singur semnal. nervul optic, prin care datele intră în creier.
Două straturi interneuroni, înainte ca datele vizuale să fie trimise la creier, facilitează procesarea paralelă a acestor informații prin șase niveluri de percepție situate în retină. Acest lucru este necesar pentru ca imaginile să fie recunoscute cât mai repede posibil.
Percepția creierului
După ce informația vizuală procesată intră în creier, începe să le sorteze, să le proceseze și să le analizeze și, de asemenea, formează o imagine completă din datele individuale. Desigur, despre muncă creier uman Sunt încă multe necunoscute, dar chiar și ceea ce poate oferi lumea științifică astăzi este suficient pentru a fi uimit.
Cu ajutorul a doi ochi, se formează două „imagini” ale lumii care înconjoară o persoană - câte una pentru fiecare retină. Ambele „imagini” sunt transmise creierului, iar în realitate persoana vede două imagini în același timp. Dar cum?
Dar ideea este aceasta: punctul retinian al unui ochi corespunde exact punctului retinian al celuilalt, iar acest lucru sugerează că ambele imagini, care intră în creier, se pot suprapune și se pot combina pentru a obține o singură imagine. Informațiile primite de fotoreceptorii fiecărui ochi converg în Cortex vizual creier, unde apare o singură imagine.
Datorită faptului că cei doi ochi pot avea proiecții diferite, pot fi observate unele inconsecvențe, dar creierul compară și conectează imaginile în așa fel încât o persoană să nu perceapă nicio inconsecvență. Mai mult, aceste inconsecvențe pot fi folosite pentru a obține un sentiment de profunzime spațială.
După cum știți, datorită refracției luminii, imaginile vizuale care intră în creier sunt inițial foarte mici și cu susul în jos, dar „la ieșire” obținem imaginea pe care suntem obișnuiți să o vedem.
În plus, în retină, imaginea este împărțită de creier în două vertical - printr-o linie care trece prin fosa retiniană. Părțile din stânga imaginilor primite de ambii ochi sunt redirecționate către , iar părțile din dreapta sunt redirecționate către stânga. Astfel, fiecare dintre emisferele persoanei care vizionează primește date doar de la o singură parte a ceea ce vede. Și din nou - „la ieșire” obținem o imagine solidă, fără urme de conexiune.
Separarea imaginilor și căile optice extrem de complexe fac astfel încât creierul să vadă separat de fiecare dintre emisferele sale folosind fiecare dintre ochi. Acest lucru vă permite să accelerați procesarea fluxului de informații primite și, de asemenea, oferă viziune cu un ochi dacă dintr-o dată o persoană din anumite motive încetează să vadă cu celălalt.
Putem concluziona că creierul, în procesul de procesare a informațiilor vizuale, îndepărtează punctele „oarbe”, distorsiunile datorate micro-mișcărilor ochilor, clipirii, unghiului de vedere etc., oferind proprietarului său o imagine holistică adecvată a ceea ce este fiind observat.
Altul dintre elemente importante sistemul vizual este . Nu există nicio modalitate de a minimiza importanța acestei probleme, pentru că... Pentru a ne putea folosi cum trebuie vederea, trebuie să fim capabili să ne întoarcem ochii, să-i ridicăm, să-i coborâm, pe scurt, să ne mișcăm ochii.
În total, există 6 mușchi externi care se conectează la suprafața exterioară a globului ocular. Acești mușchi includ 4 mușchi drepti (inferior, superior, lateral și mijlociu) și 2 oblici (inferior și superior).
În momentul în care oricare dintre mușchi se contractă, mușchiul care este opus acestuia se relaxează - acest lucru asigură o mișcare lină a ochilor (altfel toate mișcările oculare ar fi sacadate).
Când întorci ambii ochi, mișcarea tuturor celor 12 mușchi (6 mușchi în fiecare ochi) se schimbă automat. Și este de remarcat faptul că acest proces este continuu și foarte bine coordonat.
Potrivit celebrului oftalmolog Peter Janey, controlul și coordonarea comunicării organelor și țesuturilor cu centrala sistem nervos prin nervi (aceasta se numește inervație) a tuturor celor 12 muschii ochilor reprezintă unul dintre foarte procese complexe, care apar în creier. Dacă adăugăm la aceasta acuratețea redirecționării privirii, netezimea și uniformitatea mișcărilor, viteza cu care ochiul se poate roti (și se ridică la un total de până la 700° pe secundă) și combinăm toate acestea, vom de fapt obține un ochi mobil care este fenomenal din punct de vedere al performanței.sistem. Și faptul că o persoană are doi ochi o face și mai complexă - cu mișcări oculare sincrone, aceeași inervație musculară este necesară.
Mușchii care rotesc ochii sunt diferiți de mușchii scheletici deoarece... sunt alcătuite din multe fibre diferite și sunt controlate de un număr și mai mare de neuroni, altfel acuratețea mișcărilor ar deveni imposibilă. Acești mușchi pot fi numiți și unici deoarece sunt capabili să se contracte rapid și practic nu obosesc.
Având în vedere că ochiul este unul dintre cele mai organe importante corpul uman, are nevoie de îngrijire continuă. Tocmai în acest scop este prevăzut un „sistem de curățare integrat”, ca să spunem așa, care constă din sprâncene, pleoape, gene și glande lacrimale.
Cu ajutorul glandelor lacrimale, se produce în mod regulat un lichid lipicios, care se deplasează cu o viteză mică în jos. suprafata exterioara globul ocular. Acest lichid spala diverse resturi (praf, etc.) din cornee, dupa care intra in canalul lacrimal intern si apoi curge in canalul nazal, fiind eliminat din organism.
Lacrimile conțin o substanță antibacteriană foarte puternică care distruge virușii și bacteriile. Pleoapele acționează ca ștergătoare de parbriz - curăță și hidratează ochii prin clipirea involuntară la intervale de 10-15 secunde. Alături de pleoape funcționează și genele, împiedicând orice resturi, murdărie, germeni etc. să intre în ochi.
Dacă pleoapele nu și-au îndeplinit funcția, ochii unei persoane s-ar usca treptat și s-ar acoperi cu cicatrici. Dacă nu ar fi canal lacrimal, ochii ar fi în mod constant umpluți cu lichid lacrimal. Dacă o persoană nu clipește, resturile i-ar pătrunde în ochi și ar putea chiar să orbească. Toate " sistem de curatare„trebuie să includă funcționarea tuturor elementelor fără excepție, altfel ar înceta pur și simplu să funcționeze.
Ochii ca indicator al stării
Ochii unei persoane sunt capabili să transmită o mulțime de informații în timpul interacțiunii sale cu alți oameni și cu lumea din jurul său. Ochii pot radia dragoste, arde de furie, reflectă bucurie, frică sau anxietate sau oboseală. Ochii arată unde se uită o persoană, dacă este sau nu interesată de ceva.
De exemplu, atunci când oamenii își dau ochii peste cap în timp ce vorbesc cu cineva, acest lucru poate fi interpretat foarte diferit de o privire normală în sus. Ochi mari copiii provoacă încântare și tandrețe în rândul celor din jur. Iar starea elevilor reflectă starea de conștiință în care acest moment când există o persoană. Ochii sunt un indicator al vieții și al morții, dacă vorbim într-un sens global. Acesta este probabil motivul pentru care ele sunt numite „oglinda” sufletului.
În loc de o concluzie
În această lecție ne-am uitat la structura sistemului vizual uman. Desigur, am omis o mulțime de detalii (acest subiect în sine este foarte voluminos și este problematic să-l încadrăm în cadrul unei lecții), dar am încercat totuși să transmitem materialul, astfel încât să aveți o idee clară despre CUM un persoana vede.
Nu ai putut să nu observi că atât complexitatea, cât și capacitățile ochiului permit acestui organ să depășească chiar și cel mai mult. tehnologii moderneȘi evoluții științifice. Ochiul este o demonstrație clară a complexității ingineriei în un număr imens nuanțe.
Dar cunoașterea structurii vederii este, desigur, bună și utilă, dar cel mai important lucru este să știi cum poate fi restabilită vederea. Faptul este că stilul de viață al unei persoane, condițiile în care trăiește și alți factori (stres, genetică, obiceiuri proaste, boli și multe altele) - toate acestea contribuie adesea la faptul că vederea se poate deteriora de-a lungul anilor, adică . e. sistemul vizual începe să funcționeze defectuos.
Dar deteriorarea vederii în cele mai multe cazuri nu este un proces ireversibil - cunoscând anumite tehnici, acest proces poate fi inversat, iar vederea poate fi făcută, dacă nu la fel cu cea a unui bebeluș (deși acest lucru este uneori posibil), atunci la fel de bun ca posibil pentru fiecare persoană în parte. Prin urmare, următoarea lecție din cursul nostru despre dezvoltarea vederii va fi dedicată metodelor de restaurare a vederii.
Uită-te la rădăcină!
Testează-ți cunoștințele
Dacă doriți să vă testați cunoștințele pe tema acestei lecții, puteți susține un scurt test format din mai multe întrebări. Pentru fiecare întrebare, doar 1 opțiune poate fi corectă. După ce selectați una dintre opțiuni, sistemul trece automat la următoarea întrebare. Punctele pe care le primiți sunt afectate de corectitudinea răspunsurilor dumneavoastră și de timpul petrecut pentru finalizare. Vă rugăm să rețineți că întrebările sunt diferite de fiecare dată și opțiunile sunt amestecate.
