Теоретично петно от светлина от далечен точков източниккогато фокусирането върху ретината трябва да бъде безкрайно малко. Въпреки това, тъй като оптичната система на окото е несъвършена, такова петно върху ретината, дори при максимална разделителна способност на оптичната система на нормално око, обикновено има общ диаметър от около 11 µm. В центъра на петното яркостта е най-висока, а към краищата му яркостта постепенно намалява.
Среден диаметър на конусите в ямкатаретината (централната част на ретината, където зрителната острота е най-висока) е приблизително 1,5 µm, което е 1/7 от диаметъра на светлинното петно. Въпреки това, тъй като светлинното петно има ярка централна точка и засенчени ръбове, човек може нормално да различи две отделни точки с разстояние на ретината между центровете им от около 2 μm, което е малко по-голямо от ширината на конусите на фовеата.
Нормална зрителна остротачовешкото око за разграничаване на точкови източници на светлина е приблизително 25 дъгови секунди. Следователно, когато светлинните лъчи от две отделни точки достигнат до окото под ъгъл от 25 секунди между тях, те обикновено се разпознават като две точки вместо една. Това означава, че човек с нормална зрителна острота, гледайки два ярки точкови източника на светлина от разстояние 10 m, може да различи тези източници като отделни обекти само ако са на разстояние 1,5-2 mm един от друг.
С диаметъра на ямкатапо-малко от 500 микрона по-малко от 2 ° от зрителното поле попадат в областта на ретината с максимална зрителна острота. Извън региона на централната ямка зрителната острота постепенно отслабва, намалявайки повече от 10 пъти при достигане на периферията. Това е така, защото в периферните части на ретината, с увеличаване на разстоянието от централната ямка, все по-голям брой пръчици и конуси се свързват с всяко влакно на зрителния нерв.
Клиничен метод за определяне на зрителната острота... Картата за очен тест обикновено се състои от букви с различни размери, поставени на около 6 m (20 фута) от лицето, което се тества. Ако човек от това разстояние вижда добре буквите, които трябва да вижда нормално, те казват, че зрителната му острота е 1,0 (20/20), т.е. зрението е нормално. Ако човек от това разстояние вижда само онези букви, които обикновено трябва да се виждат от 60 m (200 ft), се казва, че лицето има зрение 0,1 (20/200). С други думи, клиничният метод за оценка на зрителната острота използва математическа фракция, която отразява съотношението на две разстояния или съотношението на зрителната острота на дадено лице към нормалната зрителна острота.
Има три основни начина, с помощта на които човек обикновено определя разстоянието до даден обект: (1) размера на изображенията на познати обекти върху ретината; (2) явлението паралаксно движение; (3) феноменът стереопсис. Способността да се определя разстоянието се нарича възприятие за дълбочина.
Определяне на разстояние по размеризображения на познати обекти върху ретината. Ако е известно, че височината на човека, който виждате, е 180 см, можете да определите колко далеч е човекът от вас само по размера на изображението му върху ретината. Това не означава, че всеки от нас съзнателно мисли за размера на ретината, но мозъкът се научава автоматично да изчислява разстоянията до обектите от размера на изображенията, когато данните са известни.
Определяне на паралаксното разстояние на движение... Друг важен начин за определяне на разстоянието от окото до обекта е степента на промяна в паралакса на движение. Ако човек гледа в далечината напълно неподвижен, няма паралакс. Въпреки това, когато главата е изместена на една или друга страна, изображенията на близки обекти се движат бързо по ретината, докато изображенията на далечни обекти остават почти неподвижни. Например, когато главата е изместена настрани с 2,54 см, изображението на обект, разположен на това разстояние от очите, се движи през почти цялата ретина, докато изместването на изображението на обект, разположен на разстояние от 60 m от очите не се усеща. По този начин, използвайки механизма на променлив паралакс, е възможно да се определят относителните разстояния до различни обекти дори с едно око.
Определяне на разстояние с помощта на стереопсис... Бинокулярно зрение. Друга причина за усещането за паралакс е бинокулярното зрение. Тъй като очите са изместени една спрямо друга с малко повече от 5 см, изображенията върху ретината на очите се различават едно от друго. Например, обект пред носа на разстояние 2,54 см образува изображение от лявата страна на ретината на лявото око и от дясната страна на ретината на дясното око, докато изображенията на малък обект, разположен пред носа и на разстояние 6 м от него образуват близки съответни точки в центровете на двете ретини. Изображенията на червеното петно и жълтия квадрат се проектират в противоположни области на двете ретини поради факта, че обектите са на различно разстояние пред очите.
Този вид паралаксвинаги се случва, когато гледаш с две очи. Бинокулярният паралакс (или стереопсис) е почти изцяло отговорен за много по-високата способност за оценка на разстоянието до затваряне на обекти за човек с две очи в сравнение с човек само с едно око. Въпреки това, стереопсисът е практически безполезен за възприемане на дълбочина над 15-60 m.
Повърхността на Земята се огъва и изчезва от зрителното поле на разстояние 5 километра. Но нашата зрителна острота ни позволява да виждаме далеч отвъд хоризонта. Ако беше равна или ако стоите на върха на планина и гледате много по-голяма площ от планетата от обикновено, можете да видите ярки светлини на стотици километри разстояние. В тъмна нощ можете дори да видите пламъка на свещ на 48 километра.
Колко далеч може да види човешкото око зависи от това колко частици светлина или фотони излъчва отдалеченият обект. Най-отдалеченият обект, видим с просто око, е мъглявината Андромеда, намираща се на огромно разстояние от 2,6 милиона светлинни години от Земята. Общо един трилион звезди в тази галактика излъчват достатъчно светлина за няколко хиляди фотона да се сблъскат с всеки квадратен сантиметър от земната повърхност всяка секунда. В тъмна нощ това количество е достатъчно за активиране на ретината.
През 1941 г. ученият по зрението Селиг Хехт и неговите колеги от Колумбийския университет направиха това, което все още се счита за надеждна мярка за абсолютния праг на зрението - минималния брой фотони, които трябва да влязат в ретината, за да предизвикат зрително осъзнаване. Експериментът постави прага при идеални условия: на очите на участниците беше дадено време да свикнат напълно с абсолютната тъмнина, синьо-зелена светкавица, действаща като дразнител, имаше дължина на вълната от 510 нанометра (към която очите са най-чувствителни) , а светлината беше насочена към периферния ръб на ретината, изпълнен с разпознаващи светлина клетки с пръчки.
Според учените, за да могат участниците в експеримента да разпознаят такава светкавица в повече от половината случаи, от 54 до 148 фотона е трябвало да ударят очните ябълки. Въз основа на измервания на абсорбцията на ретината, учените са изчислили, че средно 10 фотона всъщност се абсорбират от пръчките на човешката ретина. По този начин поглъщането на 5-14 фотона или съответно активирането на 5-14 пръчки показва на мозъка, че виждате нещо.
„Това наистина е много малък брой химични реакции“, отбелязват Хехт и колегите му в статия за експеримента.
Като се вземат предвид абсолютния праг, яркостта на пламъка на свещта и изчисленото разстояние, на което светещият обект затъмнява, учените стигнаха до заключението, че човек може да различи слабото трептене на пламъка на свещ на разстояние от 48 километра.
Но на какво разстояние можем да разпознаем, че даден обект е нещо повече от просто проблясък на светлина? За да изглежда един обект пространствено разширен, а не точков, светлината от него трябва да активира поне два съседни конуса на ретината - клетките, отговорни за цветното зрение. В идеалния случай обектът трябва да лежи под ъгъл от поне 1 дъгова минута или една шеста от градуса, за да възбуди съседни конуси. Тази ъглова мярка остава същата, независимо дали обектът е близо или далеч (далечният обект трябва да е много по-голям, за да бъде под същия ъгъл като близкия). Пълният лежи под ъгъл от 30 ъглови минути, докато Венера е едва различима като разширен обект под ъгъл от около 1 дъгова минута.
Обектите с човешки размери се разграничават като разширени на разстояние само около 3 километра. За сравнение, на това разстояние можехме ясно да различим двата фара на автомобила.
Зрението е каналът, чрез който човек получава около 70% от всички данни за света, който го заобикаля. И това е възможно само поради причината, че човешкото зрение е една от най-сложните и невероятни визуални системи на нашата планета. Ако нямаше зрение, най-вероятно всички щяхме да живеем в тъмното.
Човешкото око има перфектна структура и осигурява зрение не само в цвят, но и в три измерения и с най-висока острота. Той има способността моментално да променя фокуса на различни разстояния, да регулира обема на входящата светлина, да различава огромен брой цветове и още повече нюанси, да коригира сферични и хроматични аберации и др. Шест нива на ретината са свързани с мозъка на окото, в който, дори преди информацията да бъде изпратена до мозъка, данните преминават през етап на компресия.
Но как работи нашата визия? Как можем да го трансформираме в изображение, като засилим цвета, отразен от обектите? Ако се замислите сериозно, можем да заключим, че структурата на човешката зрителна система до най-малките детайли е „обмислена“ от природата, която я е създала. Ако предпочитате да вярвате, че Създателят или някаква Висша сила е отговорен за създаването на човека, тогава можете да припишете тази заслуга на тях. Но нека не разбираме, а да продължим да говорим за устройството на зрението.
Огромно количество детайли
Структурата на окото и неговата физиология могат да се нарекат наистина идеални. Помислете сами: и двете очи са разположени в костните кухини на черепа, които ги предпазват от всякакви увреждания, но изпъкват от тях само за да се осигури възможно най-широк хоризонтален изглед.
Разстоянието, на което очите са отдалечени едно от друго, осигурява пространствена дълбочина. А самите очни ябълки, както е известно, имат сферична форма, поради което могат да се въртят в четири посоки: наляво, надясно, нагоре и надолу. Но всеки от нас приема всичко това за даденост – малко хора се замислят какво би било, ако очите ни са квадратни или триъгълни или движението им е хаотично – това би направило зрението ограничено, объркано и неефективно.
Така че структурата на окото е изключително сложна, но точно това прави възможна работата на около четири дузини от различните му компоненти. И дори да нямаше дори един от тези елементи, процесът на виждане щеше да престане да се осъществява по начина, по който трябва да се извършва.
За да видите колко сложно е окото, ви предлагаме да насочите вниманието си към снимката по-долу.
Нека да поговорим за това как процесът на визуално възприятие се прилага на практика, какви елементи на зрителната система участват в това и за какво отговаря всеки от тях.
Преминаваща светлина
Когато светлината се приближава до окото, светлинните лъчи се сблъскват с роговицата (известна по друг начин като роговица). Прозрачността на роговицата позволява на светлината да преминава през нея във вътрешната повърхност на окото. Между другото, прозрачността е най-важната характеристика на роговицата и тя остава прозрачна поради факта, че специален протеин, който съдържа, инхибира развитието на кръвоносните съдове - процес, който протича в почти всяка тъкан на човешкото тяло. В случай, че роговицата не е прозрачна, останалите компоненти на зрителната система няма да имат стойност.
Освен всичко друго, роговицата предотвратява навлизането на отпадъци, прах и всякакви химически елементи във вътрешните кухини на окото. А кривината на роговицата й позволява да пречупва светлината и да помага на лещата да фокусира светлинните лъчи върху ретината.
След като светлината премине през роговицата, тя преминава през малък отвор, разположен в средата на ириса на окото. Ирисът, от друга страна, е кръгла диафрагма, която се намира пред лещата точно зад роговицата. Ирисът също е елементът, който придава цвета на окото, а цветът зависи от преобладаващия пигмент в ириса. Централната дупка в ириса е зеницата, позната на всеки от нас. Размерът на тази дупка може да се променя, за да се контролира количеството светлина, влизащо в окото.
Размерът на зеницата ще се промени директно от ириса и това се дължи на уникалната му структура, тъй като се състои от два различни вида мускулна тъкан (дори тук има мускули!). Първият мускул е кръгово притискане - той се намира в ириса по кръгов начин. Когато светлината е ярка, тя се свива, в резултат на което зеницата се свива, сякаш се дърпа навътре от мускула. Вторият мускул се разширява – намира се радиално, т.е. по радиуса на ириса, който може да се сравни със спиците в колело. При тъмна светлина този втори мускул се свива и ирисът отваря зеницата.
Много хора все още изпитват известни затруднения, когато се опитват да обяснят как гореспоменатите елементи на човешката зрителна система се формират все пак във всяка друга междинна форма, т.е. на всеки еволюционен етап те просто не биха могли да работят, но човек вижда от самото начало на съществуването си. мистерия…
Фокусиране
Заобикаляйки горните етапи, светлината започва да преминава през лещата, разположена зад ириса. Лещата е оптичен елемент във формата на изпъкнала удължена сфера. Лещата е абсолютно гладка и прозрачна, в нея няма кръвоносни съдове, а самата тя е разположена в еластичен сак.
Преминавайки през лещата, светлината се пречупва, след което се фокусира върху ретиналната ямка - най-чувствителното място, съдържащо максимален брой фоторецептори.
Важно е да се отбележи, че уникалната структура и състав осигуряват на роговицата и лещата висока рефракционна сила, гарантирайки кратко фокусно разстояние. И колко е удивително, че такава сложна система се побира само в една очна ябълка (само си помислете как би изглеждал човек, ако например е необходим метър за фокусиране на светлинните лъчи, идващи от обекти!).
Не по-малко интересно е, че комбинираната пречупваща сила на тези два елемента (роговицата и лещата) е в отлична корелация с очната ябълка и това може спокойно да се нарече още едно доказателство, че зрителната система е създадена просто ненадмината, т.к. процесът на фокусиране е твърде сложен, за да се говори за нещо, случило се само чрез стъпаловидни мутации - еволюционни етапи.
Ако говорим за обекти, разположени близо до окото (като правило разстояние по-малко от 6 метра се счита за близко), тогава все още е по-любопитно, тъй като в тази ситуация пречупването на светлинните лъчи се оказва още по-силно . Това се осигурява от увеличаване на кривината на лещата. Лещата е свързана с цилиарни ленти към цилиарния мускул, който чрез свиване позволява на лещата да придобие по-изпъкнала форма, като по този начин увеличава нейната пречупваща сила.
И тук отново не може да не се спомене най-сложната структура на лещата: нейните множество нишки, които се състоят от клетки, свързани помежду си, са изградени от нея, а тънки колани я свързват с цилиарното тяло. Фокусирането се извършва под контрола на мозъка изключително бързо и напълно „автоматично“ - невъзможно е човек да осъзнае такъв процес съзнателно.
Значението на "филм"
Фокусирането води до фокусиране на изображението върху ретината, която е многослойна тъкан, чувствителна към светлина, която покрива задната част на очната ябълка. Ретината съдържа приблизително 137 000 000 фоторецептора (за сравнение могат да се цитират съвременни цифрови фотоапарати, в които има не повече от 10 000 000 такива сензорни елемента). Толкова огромен брой фоторецептори се дължи на факта, че те са разположени изключително плътно - около 400 000 на 1 mm².
Тук няма да е излишно да цитираме думите на микробиолога Алън Л. Гилън, който говори в книгата си „The Body by Design” за ретината на окото като шедьовър на инженерния дизайн. Той вярва, че ретината е най-удивителният елемент на окото, сравним с фотографския филм. Светлочувствителната ретина, разположена на гърба на очната ябълка, е много по-тънка от целофана (дебелината й е не повече от 0,2 мм) и много по-чувствителна от всеки фотографски филм, създаден от човека. Клетките на този уникален слой са способни да обработват до 10 милиарда фотона, докато най-чувствителната камера може да обработи само няколко хиляди. Но още по-изненадващо е, че човешкото око може да улови няколко фотона дори в тъмното.
Общо ретината се състои от 10 слоя фоторецепторни клетки, 6 от които са слоеве от светлочувствителни клетки. Двата вида фоторецептори имат специална форма, поради което се наричат конуси и пръчици. Пръчките са изключително чувствителни към светлина и осигуряват черно-бяло възприятие и нощно виждане на окото. Конусите от своя страна не са толкова чувствителни към светлина, но са в състояние да различават цветовете - през деня се отбелязва оптималната работа на конусите.
Благодарение на работата на фоторецепторите светлинните лъчи се трансформират в комплекси от електрически импулси и се изпращат до мозъка с невероятно висока скорост, а самите тези импулси преодоляват над милион нервни влакна за част от секундата.
Комуникацията на фоторецепторните клетки в ретината е много сложна. Конусите и пръчките не са пряко свързани с мозъка по никакъв начин. След като са получили сигнала, те го пренасочват към биполярните клетки и те пренасочват сигналите, които вече са обработени от самите тях, към ганглиозните клетки, повече от милион аксони (неврити, през които се предават нервните импулси), от които съставляват един зрителен нерв, през който данните отиват в мозъка.
Два слоя междинни неврони, преди визуалните данни да бъдат изпратени до мозъка, улесняват паралелната обработка на тази информация от шест нива на възприятие, разположени в ретината. Това е необходимо, за да могат изображенията да бъдат разпознавани възможно най-бързо.
Възприятие на мозъка
След като обработената визуална информация попадне в мозъка, той започва да я сортира, обработва и анализира и също така формира цялостно изображение от отделните данни. Разбира се, все още много не се знае за функционирането на човешкия мозък, но дори това, което научният свят може да предостави днес, е напълно достатъчно, за да бъдете изумени.
С помощта на две очи се формират две „картини“ на света, който заобикаля човек – по една за всяка ретина. И двете „картинки“ се предават на мозъка и в действителност човек вижда едновременно два образа. Но как?
Но въпросът е следният: точката на ретината на едното око точно съвпада с точката на ретината на другото и това предполага, че и двете изображения, влизащи в мозъка, могат да бъдат насложени един върху друг и комбинирани заедно, за да се получи едно изображение . Информацията, получена от фоторецепторите на всяко от очите, се събира във визуалната кора на мозъка, където се появява едно изображение.
Поради факта, че двете очи могат да имат различни проекции, могат да се наблюдават някои несъответствия, но мозъкът сравнява и свързва образите по такъв начин, че човекът да не усеща никакви несъответствия. Освен това тези несъответствия могат да се използват за получаване на усещане за пространствена дълбочина.
Както знаете, поради пречупването на светлината, визуалните образи, влизащи в мозъка, първоначално са много малки и обърнати, но "на изхода" получаваме изображението, което сме свикнали да виждаме.
Освен това в ретината изображението се разделя на две от мозъка вертикално – през линия, която минава през ретиналната ямка. Левите страни на изображенията, заснети с двете очи, се пренасочват към, а дясните страни се пренасочват наляво. И така, всяко от полукълбата на наблюдаващия човек получава данни само от една част от това, което вижда. И отново - "на изхода" получаваме солидно изображение без никаква следа от връзката.
Разделянето на изображенията и изключително сложните оптични пътища карат мозъка да вижда всяко от своите полукълба поотделно, използвайки всяко от очите. Това ви позволява да ускорите обработката на потока от входяща информация и също така осигурява зрение с едното око, ако изведнъж човек по някаква причина престане да вижда с другото.
Може да се заключи, че мозъкът в процеса на обработка на зрителната информация премахва „слепите“ петна, изкривяванията, дължащи се на микродвижения на очите, мигане, зрителен ъгъл и др., като предлага на притежателя си адекватен интегрален образ на наблюдаваното.
Друг важен елемент на зрителната система е. Няма начин да се омаловажи значението на този въпрос, т.к за да можем да използваме правилно зрението си, трябва да можем да обръщаме очите си, да ги повдигаме, да ги спускаме, накратко, да движим очите си.
Общо могат да се разграничат 6 външни мускула, които са свързани с външната повърхност на очната ябълка. Тези мускули включват 4 прави (долни, горни, странични и средни) и 2 коси (долни и горни).
В момента, когато някой от мускулите се съкращава, мускулът, който е срещу него, се отпуска - това осигурява равномерно движение на очите (в противен случай всички движения на очите ще се извършват на ритъм).
Завъртането на две очи автоматично променя движението на всичките 12 мускула (6 мускула за всяко око). И трябва да се отбележи, че този процес е непрекъснат и много добре координиран.
Според известния офталмолог Питър Джейни, контролът и координацията на връзката на органите и тъканите с централната нервна система чрез нервите (това се нарича инервация) на всичките 12 очни мускула е един от много сложните процеси, протичащи в мозъка. Ако добавим към това точността на пренасочване на погледа, плавността и равномерността на движенията, скоростта, с която окото може да се върти (и добавя до 700° в секунда) и комбинираме всичко това, всъщност ще получим феноменален по отношение на производителността подвижна очна система. А фактът, че човек има две очи, го прави още по-трудно – при синхронното движение на очите е необходима същата мускулна инервация.
Мускулите, които въртят очите, са различни от мускулите на скелета. те са изградени от много различни влакна и се контролират от още по-голям брой неврони, в противен случай точността на движенията би станала невъзможна. Тези мускули могат да се нарекат уникални и защото са в състояние да се свиват бързо и практически не се уморяват.
Като се има предвид, че окото е един от най-важните органи на човешкото тяло, то се нуждае от непрекъснати грижи. Именно за това е предвидена „интегрираната почистваща система”, която се състои от вежди, клепачи, мигли и слъзни жлези, ако може така да се нарече.
С помощта на слъзните жлези редовно се произвежда лепкава течност, която се движи с бавна скорост надолу по външната повърхност на очната ябълка. Тази течност отмива различни остатъци (прах и др.) от роговицата, след което навлиза във вътрешния слъзен канал и след това се стича надолу по носния канал, като се отделя от тялото.
Сълзите съдържат много мощен антибактериален агент, който унищожава вирусите и бактериите. Клепачите функционират като чистачки на предното стъкло - те почистват и овлажняват очите чрез неволно мигане на интервали от 10-15 секунди. Заедно с клепачите действат и миглите, предотвратявайки навлизането в окото на всякакви остатъци, мръсотия, микроби и др.
Ако клепачите не изпълняваха своята функция, очите на човека постепенно ще изсъхнат и ще се покрият с белези. Ако нямаше слъзен канал, очите щяха да бъдат постоянно пълни със слъзна течност. Ако човекът не мигаше, отломки ще паднат в очите му и той може дори да ослепее. Цялата "система за почистване" трябва да включва работата на всички елементи без изключение, в противен случай тя просто ще престане да функционира.
Очите като индикатор за състоянието
Човешките очи са способни да предават много информация в процеса на взаимодействието си с другите хора и света около него. Очите могат да излъчват любов, да горят от гняв, да отразяват радост, страх или безпокойство, или умора. Очите показват накъде гледа човек, независимо дали се интересува от нещо или не.
Например, когато хората въртят очи, докато говорят с някого, това може да се гледа по съвсем различен начин от обичайния поглед нагоре. Големите очи при децата предизвикват наслада и нежност у околните. А състоянието на зениците отразява състоянието на съзнанието, в което се намира човек в даден момент от време. Очите са индикатор за живот и смърт, ако говорим в глобален смисъл. Вероятно поради тази причина ги наричат „огледалото“ на душата.
Вместо заключение
В този урок разгледахме структурата на зрителната система на човека. Естествено, пропуснахме много подробности (самата тази тема е много обемна и е проблематично да се впише в рамките на един урок), но все пак се опитахме да предадем материала, така че да имате ясна представа КАК се човек вижда.
Няма как да не забележите, че както сложността, така и възможностите на окото позволяват на този орган многократно да превъзхожда дори най-модерните технологии и научни разработки. Окото е ясна демонстрация на сложността на инженерството в огромен брой нюанси.
Но да знаете за устройството за зрение е, разбира се, добре и полезно, но най-важното е да знаете как може да се възстанови зрението. Факт е, че начинът на живот на човек, условията, в които живее, и някои други фактори (стрес, генетика, лоши навици, заболявания и много други) - всичко това често допринася за факта, че с годините зрението може да се влоши, т.е. зрителната система започва да работи неправилно.
Но влошаването на зрението в повечето случаи не е необратим процес - познавайки определени техники, този процес може да бъде обърнат и зрението, ако не е същото като това на бебето (въпреки че понякога това също е възможно), то възможно най-добро за всеки един човек. Следователно следващият урок от нашия курс за развитие на зрението ще бъде посветен на методите за възстановяване на зрението.
Вижте корена!
Тествайте знанията си
Ако искате да проверите знанията си по темата на този урок, можете да вземете кратък тест, състоящ се от няколко въпроса. Във всеки въпрос само 1 вариант може да бъде правилен. След като изберете една от опциите, системата автоматично преминава към следващия въпрос. Точките, които получавате, се влияят от правилността на вашите отговори и времето, прекарано за преминаване. Моля, имайте предвид, че въпросите са различни всеки път и опциите са смесени.
II. УСЛОВИЯ И МЕТОДИ ЗА НАБЛЮДЕНИЕ НА ОТДАЛЕЧНИ ОБЕКТИ
Визия на мястото на наблюдение
Не е възможно да се изследва далечната област от всяка точка. Много често близките обекти около нас (къщи, дървета, хълмове) закриват хоризонта.
Частта от територията, която може да се види от някакво място, обикновено се нарича хоризонт на тази точка. Ако близки обекти блокират хоризонта и следователно не могат да гледат в далечината, тогава те казват, че хоризонтът е много малък. В някои случаи, като например в гора, в гъсти храсти, сред близко разположени сгради, хоризонтът може да бъде ограничен до няколко десетки метра.
За да наблюдавате врага, най-често трябва да погледнете в далечината и следователно за точките за наблюдение (OP) те се опитват да избират точки с добър, широк поглед.
За да не пречат околните предмети на виждането, трябва да се позиционирате над тях. Следователно позициите, разположени доста високо, най-често се отличават с отворен хоризонт. Ако някоя точка е над другите, тогава казват, че той „командва“ над тях. По този начин може да се постигне добра видимост във всички посоки, когато точката за наблюдение е в точка, която командва над околния район (фиг. 3).
Върховете на планините, хълмовете и други планини са точки, които обикновено предлагат широка гледка към околните низини. На равнина, където теренът е равнинен, най-добър изглед се получава при изкачване на изкуствени конструкции и сгради. От покрива на висока сграда, от кулата на завода, от камбанарията почти винаги можете да наблюдавате много далечни части от пейзажа. Ако няма подходящи сгради, понякога се изграждат специални наблюдателни кули.
Още в древността по върховете на хълмове и стръмни скали са издигани специални наблюдателни кули и от тях са наблюдавали околността, за да забележат предварително приближаването на вражеската армия и да не бъдат изненадани. Отчасти със същата цел са построени кули в древни крепости и замъци. В древна Русия камбанарията на църквите са служили като наблюдателни кули, в Централна Азия - минаретата на джамиите.
В днешно време специалните наблюдателни кули са много разпространени. Често сред горите и полетата на нашата страна се срещат дървени кули, или "фарове". Това са или геодезически "сигнали", от които провеждат наблюдения при заснемане на терена, или постовете на противопожарната горска охрана, от която следят гората по време на суша и забелязват възникващите горски пожари.
Височината на всякакви наземни конструкции е естествено ограничена. За да се издигнат още по-високо над земята и по този начин да разширят още повече хоризонтите си, те използват летящи превозни средства. Още по време на Първата световна война балони с вързани хвърчила (т.нар. "колбаси") са били широко използвани за наблюдение. В кошницата на балона седеше наблюдател, който можеше да се издигне на височина от 1000 m или повече, да остане във въздуха с часове и да наблюдава огромна територия. Но балонът е твърде уязвима цел за врага: лесно е да се свали както от земята, така и от въздуха. Следователно, най-доброто средство за разузнаване трябва да се счита за самолет. Способен да се изкачва на големи височини, да се движи с висока скорост над вражеската територия, да избягва преследване и активно да отблъсква атака на вражеските въздушни сили, той позволява не само да провежда наблюдение над територията му, но и да извършва дълбоко разузнаване в тила на противника по време на война. В този случай визуалното наблюдение често се допълва от заснемане на изследваната област, т. нар. въздушна фотография.
Диапазон на отваряне
Нека наблюдателят бъде на напълно открито и равно място, например на морския бряг или в степта. В близост няма големи обекти, хоризонтът не е блокиран от нищо. Какво пространство може да наблюдава наблюдателят в този случай? Къде и как ще бъдат ограничени хоризонтите му?
Всеки знае, че в този случай линията на хоризонта ще бъде границата на хоризонта, тоест линията, при която небето сякаш се сближава със земята.
Какъв е този хоризонт? Тук трябва да си припомним уроците по география. Земята е кръгла и затова повърхността й е изпъкнала навсякъде. Именно тази кривина, тази изпъкналост на земната повърхност ограничава хоризонтите на открито.
Нека наблюдателят стои в точка H (фиг. 4). Нека начертаем линия NG, която докосва сферичната повърхност на земята в точка G. Очевидно тази част от земята, която е по-близо до наблюдателя от G, ще бъде видима; Що се отнася до земната повърхност, лежаща по-далеч от G, например точка B, тогава тя няма да бъде видима: тя ще бъде блокирана от издутината на земята между I и B. Начертайте кръг през точка G с център в подножието на наблюдателя. За наблюдателя именно по този кръг се намира неговият видим хоризонт, тоест границата на земята и небето. Имайте предвид, че този хоризонт не се вижда от наблюдателя в перпендикуляра на отвеса, а малко надолу.
От чертежа е лесно да се разбере, че колкото по-високо се издига наблюдателят над повърхността на земята, толкова по-далече от него точката на контакт Г ще се отдалечава и следователно, толкова по-широки ще бъдат хоризонтите му. Например, ако наблюдател се спусне от върха на кула H до долната платформа, тогава той ще може да види земята само до точка, която е много по-близо до точка G.
Това означава, че дори когато нищо не закрива хоризонта, изкачването нагоре разширява хоризонтите и позволява да се види по-далеч. Следователно, дори на напълно открити места е изгодно да се избере възможно най-високата точка за точка за наблюдение. Математическото изследване на въпроса показва 1: за да се разшири хоризонтът два пъти, е необходимо да се издигне на височина 2x2 = 4 пъти по-голяма; да се разшири хоризонтът три пъти, 3x3 = 9 пъти по-голям и т.н. С други думи, за да може хоризонтът да се придвижи N пъти по-далеч, е необходимо да се издигне N 2 пъти по-високо.
Таблица 1 показва разстоянието на видимия хоризонт от точката на наблюдение, когато наблюдателят се издига на различни височини. Дадените тук числа са границата, до която можете да разгледате самата повърхност на земята. Ако говорим за наблюдение на висок обект, като мачтата на кораба K, показан на фиг. 4, тогава ще се вижда много по-далеч, тъй като върхът му ще стърчи над линията на видимия хоризонт.
Разстоянието, от което всеки обект, например планина, кула, фар, кораб, става видим от хоризонта, се нарича диапазон на отваряне... (Понякога се нарича още „обхват на видимост“, но това е неудобно и може да доведе до объркване, тъй като обхватът на видимост обикновено се нарича разстоянието, на което даден обект става видим в мъгла.) Това е границата, отвъд която човек не може да види този обект. от дадена точка.при какви условия.
Диапазонът на отваряне е от голямо практическо значение, особено в морето. Лесно е да се изчисли с помощта на таблицата с диапазона на хоризонта. Факт е, че диапазонът на отваряне е равен на диапазона на хоризонта за точката на наблюдение плюс обхвата на отваряне за горната част на наблюдавания обект.
Нека дадем пример за такова изчисление. Наблюдателят стои на бреговата скала на 100 м надморска височина и чака от хоризонта да се появи кораб, чиито мачти са високи 15 м. На колко разстояние трябва да стигне корабът, за да го забележи наблюдателят ? Според таблицата обхватът на хоризонта за точката за наблюдение ще бъде 38 км, а за мачтата на кораба - 15 км. Диапазонът на отваряне е равен на сбора от тези числа: 38 + 15 = 53. Това означава, че мачтата на кораба ще се появи на хоризонта, когато корабът се приближи до точката за наблюдение на 53 км.
Видими размери на обектите
Ако постепенно се отдалечавате от обект, видимостта му постепенно ще се влоши, различни детайли ще изчезнат една след друга и ще бъде все по-трудно да се изследва обектът. Ако обектът е малък, тогава на определено разстояние изобщо няма да бъде възможно да се различи, дори ако нищо не го блокира и въздухът е напълно прозрачен.
Например от разстояние 2 м се виждат и най-малките бръчки по лицето на човек, които вече не се виждат от разстояние 10 м. На разстояние 50-100 m не винаги е възможно да се разпознае човек, на разстояние от 1000 m е трудно да се определи неговият пол, възраст и форма на облекло; от разстояние 5 км изобщо няма да го видиш. Трудно е да се разгледа обект отдалеч поради факта, че колкото по-далеч е обектът, толкова по-малки са неговите видими, видими размери.
Начертайте две прави линии от окото на наблюдателя до ръбовете на обекта (фиг. 5). Ъгълът, който са съставили, се нарича ъглово напречно сечение на обекта... Изразява се в обичайните мерки за ъгъла - градуси (°), минути (") или секунди (") и техните десети.
Колкото по-далеч е обектът, толкова по-малък е неговият ъглов диаметър. За да намерите ъгловия диаметър на обект, изразен в градуси, трябва да вземете неговия реален или линеен диаметър и да го разделите на разстоянието, изразено в същите мерки за дължина, и да умножите резултата по 57,3. По този начин:
За да получите ъгловия размер в минути, трябва да вземете множителя 3438 вместо 57,3, а ако трябва да получите секунди, тогава - 206265.
Нека дадем пример. Войникът е висок 162 см. Под какъв ъгъл ще се вижда фигурата му от разстояние 2 км? Забелязвайки, че 2 km са -200 000 cm, изчисляваме:
Таблица 2 дава ъгловите размери на обекта в зависимост от неговите линейни размери и разстояние.
Зрителна острота
Способността да се виждат отдалечени обекти не е еднаква за различните хора. Единият отлично вижда най-малките детайли на далечна част от пейзажа, другият лошо различава детайлите дори на относително близки обекти.
Нарича се способността на зрението да различава тънки, малки ъглови части зрителна острота, или резолюция... За хората, които поради естеството на своята работа трябва да наблюдават отдалечени части на пейзажа, например за пилоти, моряци, шофьори, локомотивни машинисти, острото зрение е абсолютно необходимо. Във войната това е най-ценното качество на всеки войник. Човек с лошо зрение не може да се прицелва добре, да наблюдава далечен враг, той е лош в разузнаването.
Как измервате зрителната острота? За това са разработени много прецизни техники.
Начертайте два черни квадрата върху бял картон с тясна бяла празнина между тях и осветете добре този картон. Отблизо и квадратите, и тази празнина се виждат ясно. Ако започнете постепенно да се отдалечавате от чертежа, тогава ъгълът, под който се вижда разликата между квадратите, ще намалее и ще бъде все по-трудно да различите чертежа. При достатъчно разстояние бялата ивица между черните квадратчета ще изчезне напълно и наблюдателят, вместо два отделни квадрата, ще види една черна точка на бял фон. Човек с остро зрение може да забележи два квадрата от по-голямо разстояние от някой с по-малко остро зрение. Следователно ъгловата ширина на пролуката, от която квадратите се виждат отделно, може да служи като мярка за острота.
Установено, че за човек с нормално зрение; най-малката ширина на пролуката, при която две черни изображения се виждат поотделно, е 1 ". Остротата на такова зрение се приема за единица. Ако е възможно да се виждат като отделни изображения с интервал между тях от 0", 5, тогава остротата ще бъде 2; ако обектите са разделени само когато ширината на процепа е 2", тогава остротата ще бъде 1/2 и т.н. По този начин, за да се измери зрителната острота, е необходимо да се намери най-малката ъглова ширина на пролуката, при която две изображения се виждат като отделни и разделете единицата на нея:
За тестване на зрителната острота се използват рисунки с различни очертания. Читателят сигурно познава таблици с различни по големина букви, които се използват от очните лекари (офталмолози) за проверка на зрението си. На такава маса нормално око с острота, равна на една, анализира букви, чиито черни линии са дебели 1 ". някои от тях са по-лесни за разглобяване, докато други са по-трудни. Този недостатък се елиминира чрез използване на специални "тестове", където на наблюдателя са показани идентични фигури, обърнати по различни начини. Някои от тези тестове са показани на фиг. 6.
Ориз. 6. Образци на фигури за изследване на зрителната острота.
Вляво - две черни ивици, наблюдава се изчезването на бялата междина между тях. В средата - пръстен с пролука, посоката на тази празнина трябва да бъде посочена от обекта. Вдясно - под формата на буквата Е, чието въртене се посочва от наблюдателя.
Късогледство и далекогледство
По своята структура окото много прилича на фотографски апарат. Това също е камера, макар и с кръгла форма, на дъното на която се получава изображение на наблюдаваните обекти (фиг. 7). Вътрешността на очната ябълка е покрита със специален тънък филм, или кожа, наречена мрежеста обвивка, или ретината... Всичко е осеяно с огромен брой много малки тела, всяко от които е свързано с тънка нишка на нерв с централния зрителен нерв и след това с мозъка. Някои от тези тела са къси и се наричат конуси, докато други, продълговати, се наричат клечки... Шишарките и пръчките са органът на нашето тяло, който възприема светлината; в тях под въздействието на лъчите се получава особено дразнене, което се предава по нервите, като по жици, към мозъка и се възприема от съзнанието като усещане за светлина.
Светлинната картина, възприемана от нашето зрение, е съставена от множество отделни точки - стимулация на колбички и пръчици. В това окото също изглежда като снимка: там изображението на снимката също е съставено от много малки черни точки - сребърни зърна.
Ролята на лещата за окото се играе отчасти от желатинова течност, която изпълва очната ябълка, отчасти прозрачно тяло, разположено непосредствено зад зеницата и наречено лещи... По своята форма лещата наподобява двойно изпъкнало стъкло или леща, но се различава от стъклото по това, че се състои от мека и еластична субстанция, която смътно наподобява желе.
За да се получи добра, ясна картина, фотоапаратът трябва първо да бъде „въведен на фокус“. За да направите това, задната рамка, която носи фотографската плоча, се мести напред-назад, докато намерят такова разстояние от обектива, на което изображението върху матираното стъкло, поставено в рамката, е най-ясно. Окото не може да се раздалечи и да се движи и следователно задната стена на очната ябълка не може да се приближи или да се отдалечи от лещата. Междувременно, за гледане на далечни и близки обекти, фокусирането трябва да е различно. В окото това се постига чрез промяна на формата на лещата. Той е затворен в специален пръстеновиден мускул. Когато гледаме близки предмети, този мускул се свива и притиска лещата, която изпъква от нея, става по-изпъкнала и следователно фокусът му става по-къс. Когато погледът се прехвърля към далечни обекти, мускулът отслабва, лещата се разтяга, става по-плоска и по-дълго фокусна. Този процес, който възниква неволно, се нарича настаняване.
Нормалното здраво око е проектирано по такъв начин, че благодарение на акомодацията да вижда обекти с пълна острота, като се започне от разстояние 15-20 см и до много далечни, които могат да се считат за луната, звездите и др. небесни тела.
Някои хора имат неправилно око. Задната стена на очната ябълка, върху която трябва да се получи остър образ на разглеждания обект, е разположена или по-близо, отколкото трябва, или твърде далеч от лещата.
Ако вътрешната повърхност на окото е твърде изместена напред, тогава колкото и да е напрегната лещата, зад нея се получава изображението на близки обекти и следователно изображението на светлочувствителната повърхност на окото ще изглежда неясно, замъглено. Такова око вижда близки предмети замъглено, замъглено, - липса на зрение, наречена хиперметропия... За човек, страдащ от такъв дефицит, е трудно да чете, пише, разбира малки предмети, въпреки че вижда перфектно в далечината. За да премахнете трудностите, свързани с далекогледството, трябва да носите очила с изпъкнали лещи. Ако добавите изпъкнало стъкло към лещата и други оптични части на окото, тогава фокусното разстояние става по-късо. От това изображението на въпросните обекти се приближава до лещата и пада върху ретината.
Ако ретината е разположена по-далеч от лещата, отколкото трябва да бъде, тогава изображенията на далечни обекти се получават пред нея, а не върху нея. Окото, страдащо от такъв дефицит, вижда далечни обекти много неясни и замъглени. Срещу такъв недостатък наречен миопияочила с вдлъбнати лещи помагат. При такива очила фокусното разстояние става по-дълго и изображението на далечни обекти, отдалечаващи се от лещата, пада върху ретината.
Оптични инструменти за наблюдение на дълги разстояния
Ако обектът е слабо видим поради факта, че ъгловите му размери са твърде малки, тогава той може да се види по-добре, като се приближите до него. Много често е невъзможно да се направи това, тогава остава само едно: да се изследва обектът чрез такова оптично устройство, което го показва в увеличен вид. Устройство, което ви позволява успешно да наблюдавате далечни обекти, е изобретено много отдавна, преди повече от триста години. Това е телескоп или телескоп.
Всеки телескоп основно се състои от две части: от голямо двойно изпъкнало стъкло (леща) в предния край, обърнат към обекта (фиг. 8), което се нарича лещи, и второ, по-малко, двойно изпъкнало стъкло, към което се прилага окото и което се извиква окуляр... Ако тръбата е насочена към много отдалечен обект, например към далечна лампа, тогава лъчите се приближават до обектива в паралелен лъч. При преминаване през лещата те се пречупват, след което се събират в конус, а в точката на тяхното пресичане, наречена фокус, се получава изображение на фенер под формата на светла точка. Това изображение се гледа през окуляр, който действа като лупа, в резултат на което се увеличава значително и изглежда много по-голям.
При съвременните телескопи лещата и окулярът са съставени от няколко стъкла с различна изпъкналост, които постигат много по-ясни и по-резки изображения. В допълнение, в тръба, подредена, както е показано на фиг. 8, всички обекти ще се виждат с главата надолу. За нас би било необичайно и неудобно да виждаме хора, които тичат с главата напред по земята, висяща над небето, и затова в тръбите, предназначени за наблюдение на земни обекти, се вмъкват специални допълнителни очила или призми, които завъртат изображението в нормално положение.
Пряката цел на телескопа е да покаже отдалечен обект в увеличен изглед. Телескопът увеличава ъгловите размери и по този начин приближава обекта до наблюдателя. Ако тръбата се увеличи 10 пъти, това означава, че обектът на разстояние 10 km ще бъде видим под същия ъгъл, под който се вижда с просто око на разстояние от 1 km. Астрономите, които трябва да наблюдават много далечни обекти - Луната, планети, звезди, използват огромни телескопи, чийто диаметър е 1 м или повече, а дължината достига 10-20 м. Такъв телескоп може да даде увеличение от повече от 1000 пъти. За изследване на земни обекти такова силно увеличение в повечето случаи е напълно безполезно.
В армията се счита за основното устройство за наблюдение полеви очила... Биноклите са два малки телескопа, държани заедно (Фигура 9). Позволява ви да гледате с две очи едновременно, което, разбира се, е много по-удобно, отколкото да наблюдавате с едно око с един телескоп. Във всяка половина на бинокъла, както във всеки телескоп, има предно стъкло - лещата - и задни очила, които съставляват окуляра. Между тях има кутия, съдържаща призми, с помощта на които изображението се върти. Бинокълът на такова устройство се нарича призматичен.
Най-разпространеният вид призматичен бинокъл е 6x, тоест 6x увеличение. Използват се и бинокли с увеличение 4, 8 и 10 пъти.
В допълнение към бинокъла, във военното дело, в някои случаи се използват телескопи с увеличение от 10 до 50 пъти, а освен това, перископи.
Перископът е относително дълга тръба, която е предназначена за наблюдение отзад на капака (фиг. 10). Войникът, наблюдавайки с перископ, сам остава в изкопа, излагайки навън само горната част на уреда, който носи лещата. Това не само предпазва наблюдателя от вражески огън, но и улеснява камуфлажа, тъй като малкият връх на тръбата е много по-лесен за прикриване, отколкото цялата човешка фигура. Дълги перископи се използват на подводници. Когато е необходимо да се проведе скрито наблюдение от противника, лодката остава под вода, като разкрива само едва забележимия край на перископа над морската повърхност.
Читателят може да се запита защо във военната наука се използват само устройства с относително слабо увеличение, не повече от 15-20 пъти? В крайна сметка не е трудно да се направи телескоп с увеличение от 100-200 пъти и дори повече.
Има редица причини, които затрудняват използването на телескопи с голямо увеличение при поход. Първо, колкото по-силно е увеличението, толкова по-малко е зрителното поле на устройството, т.е. тази част от панорамата, която се вижда в него. Второ, при силно увеличение всяко треперене, треперене на тръбата затруднява наблюдението; следователно, телескоп с голямо увеличение не може да се държи в ръка, а трябва да бъде поставен върху специална опора, проектирана така, че тръбата да може лесно и плавно да се завърта в различни посоки. Но най-голямата пречка е атмосферата. Въздухът близо до земната повърхност никога не е спокоен: той се колебае, тревожи, трепери. Чрез този движещ се въздух ние разглеждаме далечни части на пейзажа. Това изображение на отдалечени обекти се влошава: формата на обектите се изкривява, обектът, който всъщност е неподвижен, се движи и променя формата си през цялото време, така че няма как да се различат детайлите му. Колкото по-голямо е увеличението, толкова по-силна е цялата тази интерференция, толкова по-забележимо е изкривяването, причинено от вибрациите на въздуха. Това води до факта, че използването на прекалено силни увеличителни устройства при наблюдение по земната повърхност е безполезно.
Поради големия брой етапи в процеса на зрителното възприятие, неговите индивидуални характеристики се разглеждат от гледна точка на различни науки - оптика (включително биофизика), психология, физиология, химия (биохимия). На всеки етап от възприятието възникват изкривявания, грешки, неуспехи, но човешкият мозък обработва получената информация и прави необходимите корекции. Тези процеси са от несъзнателен характер и се реализират в многостепенна автономна корекция на изкривяванията. По този начин се елиминират сферични и хроматични аберации, ефектите на слепите петна, извършва се цветова корекция, формира се стереоскопично изображение и др. В случаите, когато подсъзнателната обработка на информацията е недостатъчна или прекомерна, възникват оптични илюзии.
Физиология на човешкото зрение
Цветно зрение
Човешкото око съдържа два вида светлочувствителни клетки (фоторецептори): високочувствителни пръчки, които са отговорни за нощното виждане, и по-малко чувствителни колбички, които са отговорни за цветното зрение.
Светлината с различни дължини на вълната стимулира различни видове конуси по различни начини. Например, жълто-зелената светлина стимулира конусите от типа L и M еднакво, но по-малко стимулира конусите от S-тип. Червената светлина стимулира конусите от L-тип много по-силно от конусите от M-тип, а S-типът не стимулира почти изобщо; зелено-синята светлина стимулира М-тип рецепторите повече от L-тип рецепторите, а S-тип рецепторите дори малко повече; светлината с тази дължина на вълната също стимулира най-силно пръчките. Виолетовата светлина стимулира почти изключително конусите от S-тип. Мозъкът възприема комбинирана информация от различни рецептори, което осигурява различно възприемане на светлината с различни дължини на вълната.
Гените, кодиращи светлочувствителните опсин протеини, са отговорни за цветното зрение при хора и маймуни. Според привържениците на трикомпонентната теория наличието на три различни протеина, които реагират на различни дължини на вълната, е достатъчно за възприемане на цветовете. Повечето бозайници имат само два от тези гени, така че имат двуцветно зрение. В случай, че човек има два протеина, кодирани от различни гени, са твърде сходни или един от протеините не се синтезира, се развива цветна слепота. N.N. Miklouho-Maclay открива, че папуасите от Нова Гвинея, живеещи в гъстатата на зелената джунгла, нямат способността да различават зеления цвят.
Чувствителният към червена светлина опсин е кодиран при хората от гена OPN1LW.
Други човешки опсини кодират гени OPN1MW, OPN1MW2 и OPN1SW, първите два от които кодират протеини, които са чувствителни към светлина при средни дължини на вълната, а третият е отговорен за опсина, който е чувствителен към къси дължини на вълната на спектъра.
Необходимостта от три вида опсини за цветно зрение беше наскоро демонстрирана в експерименти върху маймуна катерица (saimiri), чиито мъжки бяха излекувани от вродена цветна слепота чрез въвеждане на човешкия опсин ген OPN1LW в ретината им. Тази работа (заедно с подобни експерименти с мишки) показа, че зрелият мозък е в състояние да се адаптира към новите сензорни възможности на окото.
Генът OPN1LW, който кодира пигмент, отговорен за възприемането на червеното, е силно полиморфен (в скорошна работа на Wirrelli и Tishkov са открити 85 алела в извадка от 256 души) и около 10% от жените с два различни алела на този ген всъщност има допълнителен тип цветни рецептори и известна степен на 4C цветно зрение. Вариациите в гена OPN1MW, който кодира "жълто-зеления" пигмент, са редки и не засягат спектралната чувствителност на рецепторите.
Генът OPN1LW и гените, отговорни за възприемането на светлина със средна дължина на вълната, са разположени в тандем на X хромозомата и често се случва нехомоложна рекомбинация или генно преобразуване между тях. В този случай може да се случи сливане на гени или увеличаване на броя на техните копия в хромозомата. Дефектите в гена OPN1LW са причина за частична цветна слепота, протанопия.
Трикомпонентната теория на цветното зрение е изразена за първи път през 1756 г. от М. В. Ломоносов, когато той пише „за трите въпроса на дъното на окото“. Сто години по-късно той е разработен от немския учен Г. Хелмхолц, който не споменава известния труд на Ломоносов „За произхода на светлината“, въпреки че е публикуван и обобщен на немски език.
Успоредно с това имаше теорията за цвета на противника от Евалд Гьоринг. Той е разработен от Дейвид Х. Хюбел и Торстен Н. Визел. Те получиха Нобелова награда през 1981 г. за своето откритие.
Те предполагат, че мозъкът не получава информация изобщо за червения (R), зеления (G) и синия (B) цветове (теория на цвета на Юнг-Хелмхолц). Мозъкът получава информация за разликата в яркостта - за разликата в яркостта между бяло (Y max) и черно (Y min), за разликата между зелено и червено (G - R), за разликата между синьо и жълто (B - жълто), а жълтото (жълто = R + G) е сборът от червено и зелено, където R, G и B са яркостта на цветовите компоненти - червено, R, зелено, G и синьо, B.
Имаме система от уравнения - K b-w = Y max - Y min; K gr = G - R; K brg = B - R - G, където K b / w, K gr, K brg са функциите на коефициента на баланса на бялото за всяко осветление. На практика това се изразява във факта, че хората възприемат цвета на обектите по един и същи начин при различни източници на светлина (цветова адаптация). Опонентната теория като цяло обяснява по-добре факта, че хората възприемат цвета на обектите по един и същи начин при изключително различни източници на светлина (цветова адаптация), включително различни цветове на източниците на светлина в една и съща сцена.
Тези две теории не са напълно съвместими една с друга. Но въпреки това все още се предполага, че теорията на трите стимула действа на нивото на ретината, но информацията се обработва и мозъкът получава данни, които вече са в съответствие с теорията на противника.
Бинокулярно и стереоскопично зрение
Приносът на зеницата за регулиране на чувствителността на окото е изключително незначителен. Целият диапазон на яркост, който нашият зрителен механизъм е способен да възприеме, е огромен: от 10 −6 cd възстановяване на фоточувствителните пигменти в фоторецепторите на ретината - колбички и пръчици.
Чувствителността на окото зависи от пълнотата на адаптацията, от интензитета на източника на светлина, дължината на вълната и ъгловите размери на източника, както и от продължителността на стимула. Чувствителността на окото намалява с възрастта поради влошаване на оптичните свойства на склерата и зеницата, както и на рецепторния компонент на възприятието.
Максималната чувствителност при дневна светлина е при 555-556 nm, а при слаба вечер / нощ се измества към виолетовия ръб на видимия спектър и е равна на 510 nm (през деня се колебае в рамките на 500-560 nm). Това се обяснява (зависимостта на зрението на човек от условията на осветление, когато той възприема многоцветни обекти, съотношението на тяхната видима яркост - ефектът на Пуркине) с два вида светлочувствителни елементи на окото - при ярка светлина, зрението се извършва основно от конуси, а при слаба светлина за предпочитане се използват само пръчки.
Зрителна острота
Способността на различните хора да виждат по-големи или по-малки детайли на обект от едно и също разстояние с една и съща форма на очната ябълка и еднаква пречупваща сила на диоптричната очна система се дължи на разликата в разстоянието между чувствителните елементи на ретината и се нарича зрителна острота.
Зрителна острота - способността на окото да възприема на частидве точки, разположени на известно разстояние една от друга ( детайлност, финост, разделителна способност). Мярката за зрителна острота е зрителният ъгъл, тоест ъгълът, образуван от лъчите, излизащи от краищата на въпросния обект (или от две точки Аи Б) до възловата точка ( К) очи. Зрителната острота е обратно пропорционална на зрителния ъгъл, тоест колкото по-малък е, толкова по-висока е зрителната острота. Обикновено човешкото око е способно на на частивъзприемат обекти, ъгловото разстояние между които е не по-малко от 1 ′ (1 минута).
Зрителната острота е една от най-важните функции на зрението. Зрителната острота на човек е ограничена от неговата структура. Човешкото око, за разлика от очите на главоногите, например, е обърнат орган, тоест светлочувствителните клетки са разположени под слой от нерви и кръвоносни съдове.
Зрителната острота зависи от размера на конусите, разположени в областта на макулата, ретината, както и от редица фактори: пречупване на окото, ширина на зениците, прозрачност на роговицата, леща (и нейната еластичност), стъкловидно тяло ( които изграждат светлинния пречупващ апарат), състоянието на ретината и зрителния нерв, възрастта.
Зрителната острота и/или светлочувствителността често се наричат също разделителна способност на простото (невъоръжено) око ( разделителна способност).
линия на видимост
Периферно зрение (зрително поле) - определете границите на зрителното поле, когато ги проектирате върху сферична повърхност (използвайки периметъра). Зрителното поле е пространството, възприемано от окото с фиксиран поглед. Зрителното поле е функция на периферните части на ретината; състоянието му до голяма степен се определя от способността на човек да се ориентира свободно в пространството.
Промените в зрителното поле се причиняват от органични и/или функционални заболявания на зрителния анализатор: ретината, зрителния нерв, зрителния път, централната нервна система. Нарушенията на зрителното поле се проявяват или чрез стесняване на неговите граници (изразени в градуси или линейни стойности), или чрез загуба на отделните му участъци (хемианопсия), чрез появата на скотома.
Бинокулярност
Гледайки обект с двете очи, ние го виждаме само когато зрителните оси на очите образуват такъв ъгъл на сближаване (конвергенция), при който се получават симетрични, отчетливи изображения върху ретината на определени съответни места на чувствителното петно на макулата ( fovea centralis). Благодарение на такова бинокулярно зрение ние не само преценяваме относителното положение и разстоянието на обектите, но и възприемаме релефа и обема.
Основните характеристики на бинокулярното зрение са наличието на елементарно бинокулярно, дълбочинно и стереоскопично зрение, острота на стереозрението и фузионни резерви.
Наличието на елементарно бинокулярно зрение се проверява чрез разделяне на някое изображение на фрагменти, някои от които се представят на лявото, а други на дясното око. Наблюдателят има елементарно бинокулярно зрение, ако е в състояние да състави единично първоначално изображение от фрагментите.
Наличието на дълбоко зрение се проверява чрез представяне на силует, а стереоскопично - на произволни точкови стереограми, които трябва да накарат наблюдателя да изпита специфично преживяване на дълбочина, което се различава от впечатлението за пространственост, базирано на монокулярни характеристики.
Стереоскопската острота е противоположна на стереоскопичния праг. Прагът на стереоскопичното възприятие е минималното откриваемо несъответствие (ъглово изместване) между части от стереограмата. За измерването му се използва принципът, който е както следва. Три двойки фигури са представени отделно на лявото и дясното око на наблюдателя. В една от двойките позицията на фигурите съвпада, в другите две една от фигурите се измества хоризонтално на определено разстояние. Субектът е помолен да посочи цифрите във възходящ ред на относително разстояние. Ако цифрите са посочени в правилната последователност, тогава нивото на теста се увеличава (несъответствието намалява), ако не, несъответствието се увеличава.
Фузионните резерви са условията, при които има възможност за двигателно сливане на стереограмата. Фузионните резерви се определят от максималното несъответствие между частите на стереограмата, при което тя все още се възприема като обемно изображение. За измерване на фузионни резерви принципът е противоположен на този, използван при изследването на остротата на стерео зрението. Например, субектът е помолен да комбинира две вертикални ивици в едно изображение, едната от които се вижда за лявото око, а другата за дясното око. В този случай експериментаторът започва бавно да разделя ивиците, първо с конвергентно, а след това с дивергентно несъответствие. Изображението започва да се раздвоява при стойността на несъответствието, което характеризира фузионния резерв на наблюдателя.
Бинокулярността може да бъде нарушена при страбизъм и някои други очни заболявания. При силна умора може да има временен страбизъм, причинен от затварянето на робското око.
Контрастна чувствителност
Контрастна чувствителност - способността на човек да вижда обекти, които са малко по-различни по яркост от фона. Контрастната чувствителност се оценява с помощта на синусоидални решетки. Увеличаването на прага на контрастна чувствителност може да е признак на редица очни заболявания и следователно неговото изследване може да се използва в диагностиката.
Адаптиране на зрението
Горните свойства на зрението са тясно свързани със способността на окото да се адаптира. Адаптация на очите - адаптирането на зрението към различни условия на осветление. Адаптирането се случва към промени в осветеността (разграничаване между адаптация към светлина и тъмнина), цветовите характеристики на осветлението (способността да се възприемат белите обекти като бели дори при значителна промяна в спектъра на падащата светлина).
Адаптирането към светлината започва бързо и завършва в рамките на 5 минути, адаптирането на окото към тъмнината е по-бавен процес. Минималната яркост, която създава усещането за светлина, определя светлочувствителността на окото. Последният нараства бързо през първите 30 минути. останете на тъмно, увеличаването му на практика завършва след 50-60 минути. Адаптирането на окото към тъмнината се изследва с помощта на специални устройства - адаптометри.
Намаляване на адаптацията на окото към тъмнина се наблюдава при някои очни (пигментна дегенерация на ретината, глаукома) и общи (А-авитаминоза) заболявания.
Адаптацията се проявява и в способността на зрението да компенсира частично дефектите на самия зрителен апарат (оптични дефекти на лещата, дефекти на ретината, скотоми и др.)
Психология на зрителното възприятие
Зрителни дефекти
Най-разпространеният недостатък е размитата, неясна видимост на близки или далечни обекти.
Дефекти на обектива
Далекогледство
Далекогледството е рефракционна грешка, при която светлинните лъчи, влизащи в окото, се фокусират не върху ретината, а зад нея. При леки форми на очите с добро осигуряване на акомодация, компенсира зрителното увреждане чрез увеличаване на кривината на лещата от цилиарния мускул.
При по-тежка хиперметропия (3 диоптъра и повече) зрението е лошо не само наблизо, но и надалеч и окото не е в състояние да компенсира само дефекта. Далекогледството обикновено е вродено и не прогресира (обикновено намалява до училищна възраст).
При далекогледство се предписват очила за четене или постоянно носене. За очила се избират събирателни лещи (преместване на фокуса напред към ретината), с помощта на които зрението на пациента става най-добро.
Малко различно от далекогледството е пресбиопията или старческото далекогледство. Пресбиопията се развива поради загуба на еластичност на лещата (което е нормален резултат от нейното развитие). Този процес започва в училищна възраст, но човек обикновено забелязва отслабване на близкото зрение след 40 години. (Въпреки че на 10-годишна възраст децата-еметропи могат да четат на разстояние 7 см, на 20-годишна възраст - най-малко 10 см, а на 30 - 14 см и т.н.) Старческата хиперметропия се развива постепенно и до навършване на 65-70 човек вече напълно губи способността си да се приспособява, развитието на пресбиопията е завършено.
късогледство
Миопията е аномалия на пречупване на очите, при която фокусът се измества напред и вече разфокусирано изображение пада върху ретината. При късогледство, по-нататъшната точка на ясно зрение се намира в рамките на 5 метра (обикновено лежи в безкрайност). Миопията може да бъде фалшива (когато поради пренапрежение на цилиарния мускул настъпва неговия спазъм, в резултат на което кривината на лещата остава твърде голяма за виждане в разстояние) и истинска (когато очната ябълка се увеличава в предно-задната ос). В леките случаи далечните обекти са замъглени, докато близките остават ясни (по-нататъшната точка на ясно виждане е достатъчно далеч от очите). В случаите на висока миопия се наблюдава значително намаляване на зрението. Започвайки от около −4 диоптъра, човек се нуждае от очила както за разстояние, така и за близко разстояние (в противен случай въпросният обект трябва да бъде доближен много близо до очите).
В юношеството късогледството често прогресира (очите са постоянно напрегнати да работят близо, поради което окото нараства компенсаторно по дължина). Прогресирането на късогледството понякога придобива злокачествена форма, при която зрението пада с 2-3 диоптъра годишно, наблюдава се разтягане на склерата и настъпват дегенеративни изменения в ретината. В тежки случаи има опасност от пренапрегнато отлепване на ретината при физическо натоварване или внезапен удар. Прогресията на късогледството обикновено спира до 22-25-годишна възраст, когато тялото спира да расте. С бърза прогресия зрението по това време спада до -25 диоптъра и по-ниско, много силно осакатявайки очите и драстично нарушавайки качеството на далечното и близко виждане (всичко, което човек вижда, са замъглени очертания без никакво подробно зрение) и такива отклонения са много трудни за пълно коригиране с оптика: дебели очила за очила създават силни изкривявания и намаляват визуално обектите, поради което човек не вижда достатъчно добре дори с очила. В такива случаи най-добрият ефект може да се постигне с корекция на контакта.
Въпреки факта, че стотици научни и медицински произведения са посветени на спирането на прогресията на късогледството, все още няма доказателства за ефективността на който и да е метод за лечение на прогресираща миопия, включително хирургия (склеропластика). Има данни за малко, но статистически значимо намаляване на скоростта на растеж на късогледството при деца при използване на атропинови капки за очи и (липсва в Русия) пирензипин гел за очи.
При късогледство често прибягват до лазерна корекция на зрението (излагане на роговицата с лазерен лъч, за да се намали нейната кривина). Този метод за корекция не е напълно безопасен, но в повечето случаи е възможно да се постигне значително подобрение на зрението след операция.
Дефектите на късогледството и далекогледството могат да бъдат преодолени с очила или рехабилитационни курсове по гимнастика, както и други рефракционни грешки.
Астигматизъм
Астигматизмът е дефект в оптиката на окото, причинен от неправилна форма на роговицата и/или лещата. При всички хора формите на роговицата и лещата се различават от идеалното тяло на въртене (тоест всички хора имат астигматизъм в една или друга степен). В тежки случаи разтягането по една от осите може да бъде много силно, освен това роговицата може да има дефекти на кривината, причинени от други причини (наранявания, инфекциозни заболявания и др.). При астигматизъм светлинните лъчи се пречупват с различна сила в различните меридиани, в резултат на което изображението е извито и размито на места. В тежки случаи изкривяването е толкова силно, че значително намалява качеството на зрението.
Астигматизмът се диагностицира лесно, като се погледне лист хартия с тъмни успоредни линии с едното око – докато върти такъв лист, астигматистът ще забележи, че тъмните линии са замъглени, след което ще станат по-ясни. Повечето хора имат вроден астигматизъм до 0,5 диоптъра, който не причинява дискомфорт.
Този дефект се компенсира с очила с цилиндрични лещи с различна хоризонтална и вертикална кривина и с контактни лещи (твърди или меки торични), както и с лещи за очила с различна оптична сила в различните меридиани.
Дефекти на ретината
Цветна слепота
Ако в ретината възприятието на един от трите основни цвята отпадне или е отслабено, тогава човекът не възприема никакъв цвят. Има цветни щори за червени, зелени и синьо-виолетови цветове. Парна слепота или дори пълна цветна слепота е рядкост. По-често има хора, които не могат да различат червеното от зеленото. Те възприемат тези цветове като сиви. Такава липса на зрение се нарича цветна слепота – по името на английския учен Д. Далтън, който самият страда от такова разстройство на цветното зрение и пръв го описва.
Цветната слепота е нелечима, наследява се (свързана с Х хромозомата). Понякога се появява след определени очни и нервни заболявания.
Далтонистите нямат право да работят, свързани с шофиране на превозни средства по обществени пътища. Доброто цветово възприемане е много важно за моряци, пилоти, химици, художници, следователно за някои професии цветното зрение се проверява с помощта на специални таблици.
Скотома
Скотома (гръц. скотос- тъмнина) - петнист дефект в зрителното поле на окото, причинен от заболяване на ретината, заболявания на зрителния нерв, глаукома. Това са области (в рамките на зрителното поле), в които зрението е значително нарушено или липсва. Понякога сляпо петно се нарича скотома - област на ретината, съответстваща на главата на зрителния нерв (т.нар. физиологичен скотом).
Абсолютен скотом (англ. абсолютни скотоми) - област, в която липсва зрение. Относителен скотом (англ. относителен скотом) - област, в която зрението е значително намалено.
Можете да предположите наличието на скотома, като проведете независимо проучване с помощта на теста на Амслер.
Зареждане ...