Teoretski svetlosna tačka sa udaljenog tačkastog izvora kada fokusiranje na retinu treba biti beskonačno malo. Međutim, pošto je optički sistem oka nesavršen, takva tačka na retini, čak i pri maksimalnoj rezoluciji optičkog sistema normalnog oka, obično ima ukupan prečnik od oko 11 µm. U središtu mrlje, svjetlina je najveća, a prema njenim rubovima, svjetlina se postepeno smanjuje.
Prosječni prečnik čunjeva u fovei retina (centralni dio mrežnjače, gdje je vidna oštrina najveća) je približno 1,5 µm, što je 1/7 prečnika svjetlosne mrlje. Međutim, budući da svjetlosna tačka ima svijetlu središnju tačku i zasjenjene rubove, osoba može normalno razlikovati dvije odvojene točke na mrežnici s razmakom između njihovih centara od oko 2 μm, što je nešto veće od širine fovea čunjeva.
Normalna vidna oštrina ljudsko oko za razlikovanje tačkastih izvora svjetlosti je otprilike 25 lučnih sekundi. Stoga, kada svjetlosni zraci iz dvije odvojene tačke stignu do oka pod uglom od 25 sekundi između njih, obično se prepoznaju kao dvije tačke umjesto jedne. To znači da osoba normalne vidne oštrine, gledajući dva jarka tačkasta izvora svjetlosti sa udaljenosti od 10 m, može razlikovati ove izvore kao zasebne objekte samo ako su na udaljenosti od 1,5-2 mm jedan od drugog.
Sa prečnikom jame manje od 500 mikrona manje od 2° vidnog polja pada u područje mrežnjače s maksimalnom vidnom oštrinom. Izvan regije centralne jame, vidna oštrina postupno slabi, smanjujući se za više od 10 puta kada dođe do periferije. To je zato što se u perifernim dijelovima mrežnice, kako se povećava udaljenost od centralne jame, sve veći broj štapića i čunjića vezuje za svako vlakno optičkog živca.
Klinička metoda za određivanje vidne oštrine... Kartica za testiranje očiju obično se sastoji od slova različitih veličina postavljenih oko 6 m (20 stopa) od osobe koja se testira. Ako osoba sa ove udaljenosti dobro vidi slova koja bi trebalo da vidi normalno, kažu da mu je vidna oštrina 1,0 (20/20), tj. vid je normalan. Ako osoba sa ove udaljenosti vidi samo ona slova koja bi inače trebala biti vidljiva sa 60 m (200 stopa), za osobu se kaže da ima 0,1 (20/200) vid. Drugim riječima, klinička metoda za procjenu oštrine vida koristi matematički razlomak koji odražava omjer dvije udaljenosti, odnosno omjer oštrine vida date osobe prema normalnoj oštrini vida.
Postoje tri glavna načina, uz pomoć kojih osoba obično određuje udaljenost do objekta: (1) veličinu slika poznatih objekata na mrežnjači; (2) fenomen kretanja paralakse; (3) fenomen stereopse. Sposobnost određivanja udaljenosti naziva se percepcija dubine.
Određivanje udaljenosti po dimenziji slike poznatih objekata na mrežnjači. Ako se zna da je visina osobe koju vidite 180 cm, možete odrediti koliko je osoba udaljena od vas jednostavno po veličini njene slike na mrežnjači. To ne znači da svako od nas svjesno razmišlja o veličini mrežnice, ali mozak uči da automatski izračunava udaljenosti do objekata iz veličine slike kada su podaci poznati.
Određivanje udaljenosti paralakse kretanja... Drugi važan način za određivanje udaljenosti od oka do objekta je stepen promjene paralakse kretanja. Ako osoba potpuno nepomično gleda u daljinu, paralakse nema. Međutim, kada je glava pomaknuta na jednu ili drugu stranu, slike bliskih objekata brzo se kreću duž mrežnjače, dok slike udaljenih objekata ostaju gotovo nepomične. Na primjer, kada je glava pomaknuta u stranu za 2,54 cm, slika objekta koji se nalazi na ovoj udaljenosti od očiju kreće se kroz gotovo cijelu mrežnjaču, dok se pomak slike objekta koji se nalazi na udaljenosti od 60 m iz očiju se ne osjeća. Dakle, koristeći mehanizam varijabilne paralakse, moguće je odrediti relativne udaljenosti do različitih objekata čak i jednim okom.
Određivanje udaljenosti pomoću stereopse... Binokularni vid. Drugi razlog za osjećaj paralakse je binokularni vid. Budući da su oči pomaknute jedna u odnosu na drugu za nešto više od 5 cm, slike na mrežnjači očiju se razlikuju jedna od druge. Na primjer, predmet ispred nosa na udaljenosti od 2,54 cm formira sliku na lijevoj strani retine lijevog oka i na desnoj strani retine desnog oka, dok slike malog objekta koji se nalazi ispred nosa i na udaljenosti od 6 m od njega formiraju blisko odgovarajuće tačke u centrima obe mrežnjače. Slike crvene mrlje i žutog kvadrata se projektuju u suprotnim područjima dvije mrežnice zbog činjenice da se objekti nalaze na različitim udaljenostima ispred očiju.
Ovaj tip paralaksa to se uvek dešava kada se gleda sa dva oka. Binokularna paralaksa (ili stereopsa) je gotovo u potpunosti odgovorna za mnogo veću sposobnost procjene udaljenosti do zatvorenih objekata za osobu s dva oka u odnosu na osobu sa samo jednim okom. Međutim, stereopsis je praktički beskorisan za percepciju dubine iznad 15-60 m.
Površina Zemlje se savija i nestaje iz vidnog polja na udaljenosti od 5 kilometara. Ali naša oštrina vida nam omogućava da vidimo daleko iza horizonta. Da je ravna, ili ako stojite na vrhu planine i gledate u mnogo veće područje planete nego inače, mogli biste vidjeti sjajna svjetla stotinama kilometara dalje. U mračnoj noći čak ste mogli vidjeti i plamen svijeće na udaljenosti od 48 kilometara.
Koliko daleko ljudsko oko može vidjeti ovisi o tome koliko čestica svjetlosti, odnosno fotona, udaljeni objekt emituje. Najudaljeniji objekat vidljiv golim okom je maglina Andromeda, koja se nalazi na ogromnoj udaljenosti od 2,6 miliona svjetlosnih godina od Zemlje. Ukupno, trilion zvijezda u ovoj galaksiji emituje dovoljno svjetlosti da se nekoliko hiljada fotona sudara sa svakim kvadratnim centimetrom zemljine površine svake sekunde. U tamnoj noći ova količina je dovoljna da aktivira mrežnicu.
Godine 1941., specijalista za vid Selig Hecht i njegove kolege sa Univerziteta Kolumbija napravili su ono što se još uvijek smatra pouzdanom mjerom apsolutnog praga vida - minimalni broj fotona koji moraju ući u retinu da bi izazvali vizualnu svijest. Eksperiment je postavio prag u idealnim uslovima: očima učesnika je dato vremena da se potpuno priviknu na apsolutnu tamu, plavo-zeleni bljesak svetlosti koji je delovao kao iritant imao je talasnu dužinu od 510 nanometara (na koju su oči najosjetljivije) , a svjetlost je bila usmjerena na periferni rub mrežnjače ispunjen stanicama koje prepoznaju svjetlost sa štapićima.
Kako navode naučnici, da bi učesnici eksperimenta mogli prepoznati takav bljesak svjetlosti u više od polovine slučajeva, u očne jabučice moralo je da udari od 54 do 148 fotona. Na osnovu mjerenja apsorpcije mrežnjače, naučnici su izračunali da u prosjeku 10 fotona apsorbiraju štapići ljudske retine. Dakle, apsorpcija 5-14 fotona ili, shodno tome, aktivacija 5-14 štapića ukazuje mozgu da nešto vidite.
"Ovo je zaista vrlo mali broj hemijskih reakcija", napominju Hecht i kolege u članku o eksperimentu.
Uzimajući u obzir apsolutni prag, jačinu plamena svijeće i procijenjenu udaljenost na kojoj svijetleći objekt zatamnjuje, naučnici su zaključili da osoba može razlikovati slabo treperenje plamena svijeće na udaljenosti od 48 kilometara.
Ali na kojoj udaljenosti možemo prepoznati da je objekt nešto više od treptaja svjetlosti? Da bi predmet izgledao prostorno proširen, a ne tačkast, svjetlost iz njega mora aktivirati najmanje dva susjedna čunjića retine - ćelije odgovorne za vid boja. U idealnom slučaju, objekat treba da leži pod uglom od najmanje 1 lučne minute, ili jedne šestine stepena, da bi pobuđivao susedne čunjeve. Ova kutna mjera ostaje ista bez obzira da li je objekt blizu ili daleko (udaljeni objekt mora biti mnogo veći da bi bio pod istim uglom kao i bliži). Pun leži pod uglom od 30 lučnih minuta, dok se Venera jedva raspoznaje kao produženi objekat pod uglom od oko 1 lučne minute.
Objekti ljudske veličine se razlikuju kao prošireni na udaljenosti od samo oko 3 kilometra. Poređenja radi, na ovoj udaljenosti mogli smo jasno razlikovati dva fara automobila.
Vizija je kanal kroz koji osoba prima oko 70% svih podataka o svijetu koji ga okružuje. A to je moguće samo iz razloga što je ljudski vid jedan od najsloženijih i najnevjerovatnijih vizualnih sistema na našoj planeti. Da nema vida, svi bismo najvjerovatnije samo živjeli u mraku.
Ljudsko oko ima savršenu strukturu i pruža vid ne samo u boji, već iu tri dimenzije i sa najvećom oštrinom. Ima mogućnost trenutne promjene fokusa na različitim udaljenostima, regulacije jačine dolaznog svjetla, razlikovanja ogromnog broja boja i još više nijansi, ispravljanja sfernih i hromatskih aberacija itd. Šest nivoa mrežnjače povezano je s mozgom oka, u kojem, čak i prije nego što se informacija pošalje u mozak, podaci prolaze kroz fazu kompresije.
Ali kako funkcioniše naša vizija? Kako možemo da je transformišemo u sliku tako što ćemo poboljšati boju koja se reflektuje od objekata? Ako ozbiljno razmislimo, možemo zaključiti da je struktura ljudskog vizuelnog sistema do najsitnijih detalja "promišljena" od strane prirode koja ga je stvorila. Ako više volite vjerovati da je Stvoritelj ili neka Viša sila odgovorna za stvaranje čovjeka, onda im možete pripisati ovu zaslugu. Ali hajde da ne razumijemo, nego nastavimo pričati o uređaju za vid.
Ogromna količina detalja
Građa oka i njegova fiziologija mogu se nazvati zaista idealnom. Razmislite sami: oba oka nalaze se u koštanim šupljinama lubanje, koje ih štite od svih vrsta oštećenja, ali vire iz njih samo da bi se omogućio najširi mogući horizontalni pogled.
Udaljenost očiju jedna od druge daje prostornu dubinu. A same očne jabučice, kao što je sigurno poznato, imaju sferni oblik, zbog čega se mogu rotirati u četiri smjera: lijevo, desno, gore i dolje. Ali svako od nas sve ovo uzima zdravo za gotovo – malo ljudi razmišlja o tome kako bi bilo da su nam oči kvadratne ili trokutaste ili da su im pokreti haotični – to bi vid učinilo ograničenim, zbunjenim i nedjelotvornim.
Dakle, struktura oka je izuzetno složena, ali upravo to čini mogućim rad oko četiri desetine njegovih različitih komponenti. A čak i da ne postoji ni jedan od ovih elemenata, proces vizije bi prestao da se odvija onako kako bi trebalo da se sprovodi.
Da biste vidjeli koliko je oko složeno, predlažemo da skrenete pažnju na sliku ispod.
Razgovarajmo o tome kako se proces vizualne percepcije provodi u praksi, koji elementi vizualnog sistema su uključeni u to i za šta je svaki od njih odgovoran.
Prolazno svjetlo
Kako se svjetlost približava oku, svjetlosni zraci se sudaraju sa rožnjačom (inače poznatom kao rožnjača). Prozirnost rožnjače omogućava svjetlosti da prolazi kroz nju u unutrašnju površinu oka. Prozirnost je, inače, najvažnija karakteristika rožnice, a ona ostaje prozirna zbog činjenice da poseban protein koji sadrži inhibira razvoj krvnih žila – proces koji se odvija u gotovo svakom tkivu ljudskog tijela. U slučaju da rožnjača nije prozirna, ostale komponente vizuelnog sistema ne bi imale nikakvu vrednost.
Između ostalog, rožnjača sprečava ulazak smeća, prašine i bilo kakvih hemijskih elemenata u unutrašnje šupljine oka. A zakrivljenost rožnjače omogućava joj da prelama svjetlost i pomaže sočivu da fokusira svjetlosne zrake na mrežnicu.
Nakon što svjetlost prođe kroz rožnjaču, ona prolazi kroz malu rupu koja se nalazi u sredini šarenice oka. Šarenica je, s druge strane, kružna dijafragma koja se nalazi ispred sočiva odmah iza rožnjače. Iris je takođe element koji oku daje boju, a boja zavisi od pigmenta koji preovlađuje u šarenici. Centralna rupa na šarenici je zjenica poznata svakom od nas. Veličina ove rupe može se mijenjati kako bi se kontrolirala količina svjetlosti koja ulazi u oko.
Veličina zjenice će se mijenjati direktno od strane šarenice, a to je zbog njene jedinstvene strukture, jer se sastoji od dvije različite vrste mišićnog tkiva (čak i ovdje ima mišića!). Prvi mišić je kružno stiskanje - nalazi se u šarenici na kružni način. Kada je svjetlo jako, ono se skuplja, uslijed čega se zjenica skuplja, kao da je povlači mišić prema unutra. Drugi mišić se širi - nalazi se radijalno, tj. duž radijusa šarenice, što se može uporediti sa žbicama u točku. Na tamnom svjetlu ovaj drugi mišić se skuplja, a šarenica otvara zjenicu.
Mnogi ljudi i dalje doživljavaju poteškoće kada pokušavaju da objasne kako se navedeni elementi ljudskog vizuelnog sistema formiraju, uostalom, u bilo kom drugom srednjem obliku, tj. u bilo kojoj evolucijskoj fazi, oni jednostavno nisu mogli raditi, ali osoba vidi od samog početka svog postojanja. misterija…
Fokusiranje
Zaobilazeći gornje faze, svjetlost počinje da prolazi kroz sočivo koje se nalazi iza šarenice. Sočivo je optički element u obliku konveksne izdužene sfere. Sočivo je apsolutno glatko i prozirno, u njemu nema krvnih sudova, a samo se nalazi u elastičnoj vrećici.
Prolazeći kroz sočivo, svjetlost se lomi, nakon čega se fokusira na retinalnu fosu - najosjetljivije mjesto koje sadrži maksimalan broj fotoreceptora.
Važno je napomenuti da jedinstvena struktura i sastav osiguravaju rožnjaču i sočivo visoku refrakcijsku moć, garantujući kratku žižnu daljinu. I kako je nevjerovatno da tako složen sistem stane u samo jednu očnu jabučicu (zamislite samo kako bi čovjek izgledao kada bi, na primjer, bio potreban metar za fokusiranje svjetlosnih zraka koji dolaze iz objekata!).
Ništa manje zanimljivo nije da je kombinovana snaga prelamanja ova dva elementa (rožnice i sočiva) u odličnoj korelaciji sa očnom jabučicom, a to se sa sigurnošću može nazvati još jednim dokazom da je vizuelni sistem kreiran jednostavno nenadmašan, jer proces fokusiranja je previše složen da bismo o njemu govorili kao o nečemu što se dogodilo samo kroz postepene mutacije - evolucijske faze.
Ako govorimo o objektima koji se nalaze blizu oka (u pravilu se udaljenost manja od 6 metara smatra bliskom), onda je još zanimljivije, jer se u ovoj situaciji lom svjetlosnih zraka pokazuje još jačim . To se postiže povećanjem zakrivljenosti sočiva. Leća je pomoću cilijarnih traka povezana sa cilijarnim mišićem, koji kontrakcijom omogućava sočivu da poprimi konveksniji oblik, čime se povećava njena refrakciona moć.
I ovdje se opet ne može ne spomenuti najsloženija struktura sočiva: njegove brojne niti, koje se sastoje od ćelija povezanih jedna s drugom, sastoje se od njega, a tanki pojasevi ga povezuju sa cilijarnim tijelom. Fokusiranje se vrši pod kontrolom mozga izuzetno brzo i potpuno "automatski" - nemoguće je da osoba svjesno realizuje takav proces.
Značenje "filma"
Fokusiranje rezultira fokusiranjem slike na retinu, koja je višeslojno tkivo osjetljivo na svjetlo koje prekriva stražnji dio očne jabučice. Retina sadrži približno 137.000.000 fotoreceptora (za poređenje se mogu navesti moderni digitalni fotoaparati u kojima nema više od 10.000.000 takvih senzorskih elemenata). Tako ogroman broj fotoreceptora je zbog činjenice da su smješteni izuzetno čvrsto - oko 400.000 po 1 mm².
Ovdje neće biti suvišno citirati riječi mikrobiologa Alana L. Gillena, koji u svojoj knjizi "The Body by Design" govori o retini oka kao remek-djelu inženjerskog dizajna. On vjeruje da je retina najnevjerovatniji element oka, uporediv sa fotografskim filmom. Retina osjetljiva na svjetlo, smještena na stražnjoj strani očne jabučice, mnogo je tanja od celofana (njena debljina nije veća od 0,2 mm) i mnogo osjetljivija od bilo kojeg fotografskog filma koji je napravio čovjek. Ćelije ovog jedinstvenog sloja sposobne su da obrade do 10 milijardi fotona, dok najosetljivija kamera može obraditi samo nekoliko hiljada. Ali još više iznenađuje to što ljudsko oko može uhvatiti nekoliko fotona čak i u mraku.
Retina se sastoji od 10 slojeva fotoreceptorskih ćelija, od kojih je 6 slojeva ćelija osetljivih na svetlost. Dvije vrste fotoreceptora imaju poseban oblik, zbog čega se nazivaju čunjevima i štapićima. Štapovi su izuzetno osjetljivi na svjetlost i pružaju oku percepciju crno-bijele boje i noćni vid. Čunjići, zauzvrat, nisu toliko osjetljivi na svjetlost, ali su u stanju razlikovati boje - optimalan rad čunjeva se primjećuje tokom dana.
Zahvaljujući radu fotoreceptora, svjetlosni zraci se pretvaraju u komplekse električnih impulsa i šalju se u mozak nevjerovatno velikom brzinom, a sami ovi impulsi savladavaju preko milion nervnih vlakana u djeliću sekunde.
Komunikacija fotoreceptorskih ćelija u retini je vrlo složena. Čunjići i štapići nisu direktno povezani s mozgom. Nakon primanja signala, oni ga preusmjeravaju na bipolarne ćelije, a signale koje su već procesuirali preusmjeravaju na ganglijske ćelije, više od milion aksona (neurita kroz koje se prenose nervni impulsi) od kojih čine jedan optički nerv kroz kojima podaci idu u mozak.
Dva sloja srednjih neurona, prije nego što se vizualni podaci pošalju u mozak, olakšavaju paralelnu obradu ovih informacija od strane šest nivoa percepcije smještenih u retini. Ovo je neophodno kako bi se slike što brže prepoznale.
Percepcija mozga
Nakon što obrađene vizualne informacije uđu u mozak, on ih počinje sortirati, obrađivati i analizirati, a od pojedinačnih podataka formira i cjelovitu sliku. Naravno, još uvijek se mnogo toga ne zna o funkcioniranju ljudskog mozga, ali i ono što naučni svijet danas može pružiti sasvim je dovoljno da se začudimo.
Uz pomoć dva oka formiraju se dvije "slike" svijeta koji okružuje osobu - po jedna za svaku mrežnjaču. Obje "slike" se prenose u mozak, a u stvarnosti osoba vidi dvije slike u isto vrijeme. Ali kako?
Ali poenta je u ovome: tačka mrežnjače jednog oka tačno odgovara tački mrežnjače drugog oka, a to sugeriše da se obe slike, ulazeći u mozak, mogu nadovezati jedna na drugu i kombinovati kako bi se dobila jedna slika. . Informacije koje primaju fotoreceptori svakog oka konvergiraju se u vizualni korteks mozga, gdje se pojavljuje jedna slika.
Zbog činjenice da dva oka mogu imati različite projekcije, mogu se uočiti neke nedosljednosti, ali mozak upoređuje i povezuje slike na način da osoba ne osjeća nikakve nedosljednosti. Štaviše, ove razlike se mogu koristiti za dobijanje osećaja prostorne dubine.
Kao što znate, zbog prelamanja svjetlosti, vizualne slike koje ulaze u mozak su u početku vrlo male i invertirane, ali "na izlazu" dobijamo sliku koju smo navikli vidjeti.
Osim toga, u retini, slika je podijeljena na dva dijela od strane mozga okomito - kroz liniju koja prolazi kroz retinalnu fosu. Lijeve strane slika snimljenih s oba oka se preusmjeravaju na, a desne strane se preusmjeravaju na lijevo. Dakle, svaka od hemisfera osobe koja posmatra prima podatke samo iz jednog dijela onoga što vidi. I opet - "na izlazu" dobijamo solidnu sliku bez ikakvog traga veze.
Razdvajanje slike i vrlo složeni optički putevi čine da mozak vidi svaku od svojih hemisfera zasebno koristeći svako od očiju. To vam omogućava da ubrzate obradu toka dolaznih informacija, a također pruža viziju jednim okom, ako iznenada osoba iz nekog razloga prestane vidjeti drugim.
Može se zaključiti da mozak u procesu obrade vizuelnih informacija otklanja „slepe“ tačke, izobličenja usled mikropomeranja očiju, treptanja, vidnog ugla itd., nudeći svom vlasniku adekvatnu integralnu sliku posmatranog.
Još jedan važan element vizuelnog sistema je. Ne postoji način da se umanji značaj ovog pitanja, jer da bismo mogli pravilno da koristimo svoj vid, moramo biti u stanju da okrenemo oči, podignemo ih, spustimo, ukratko, pomerimo oči.
Ukupno se može razlikovati 6 vanjskih mišića koji su povezani s vanjskom površinom očne jabučice. Ovi mišići uključuju 4 ravna (donji, gornji, bočni i srednji) i 2 kosa (donji i gornji).
U trenutku kada se bilo koji od mišića kontrahira, mišić koji je nasuprot njemu se opušta - to osigurava ravnomjerno kretanje očiju (inače bi se svi pokreti očiju izvodili u trzajima).
Okretanjem dva oka automatski se mijenja kretanje svih 12 mišića (6 mišića za svako oko). I važno je napomenuti da je ovaj proces kontinuiran i veoma dobro koordinisan.
Prema poznatom oftalmologu Peteru Janeyju, kontrola i koordinacija komunikacije organa i tkiva sa centralnim nervnim sistemom preko nerava (to se zove inervacija) svih 12 očnih mišića jedan je od vrlo složenih procesa koji se odvijaju u mozgu. Ako ovome dodamo tačnost preusmjeravanja pogleda, glatkoću i ujednačenost pokreta, brzinu kojom oko može rotirati (a dodaje i do 700° u sekundi), i sve to iskombiniramo, zapravo dobijamo fenomenalnu u u smislu performansi pokretni sistem oka. A činjenica da osoba ima dva oka to dodatno otežava - uz sinkrono kretanje očiju neophodna je ista mišićna inervacija.
Mišići koji rotiraju oči razlikuju se od mišića skeleta. sastoje se od mnogo različitih vlakana, a kontroliše ih još veći broj neurona, inače bi tačnost pokreta postala nemoguća. Ovi mišići se mogu nazvati jedinstvenim i zato što se mogu brzo kontrahirati i praktički se ne umaraju.
S obzirom da je oko jedan od najvažnijih organa ljudskog tijela, potrebna mu je stalna njega. Upravo za to je predviđen „integrisani sistem čišćenja“, koji se sastoji od obrva, kapaka, trepavica i suznih žlezda, ako se to tako može nazvati.
Uz pomoć suznih žlijezda redovito se proizvodi ljepljiva tekućina koja se laganom brzinom kreće niz vanjsku površinu očne jabučice. Ova tečnost ispire razne ostatke (prašinu i sl.) sa rožnjače, nakon čega ulazi u unutrašnji suzni kanal, a zatim teče niz nosni kanal, izlučujući se iz organizma.
Suze sadrže vrlo moćno antibakterijsko sredstvo koje uništava viruse i bakterije. Kapci funkcionišu kao brisači vetrobranskog stakla - čiste i vlaže oči nevoljnim treptanjem u intervalima od 10-15 sekundi. Zajedno sa očnim kapcima djeluju i trepavice, sprječavajući ulazak ostataka, prljavštine, mikroba itd. u oko.
Ako kapci ne bi obavljali svoju funkciju, oči bi se postepeno osušile i prekrivene ožiljcima. Da nije bilo suznog kanala, oči bi bile stalno pune suznom tečnošću. Ako osoba ne trepće, krhotine bi pale u njegove oči, a mogao bi čak i oslijepiti. Cijeli "sistem čišćenja" mora uključivati rad svih elemenata bez izuzetka, inače bi jednostavno prestao da funkcioniše.
Oči kao indikator stanja
Ljudske oči su sposobne prenijeti mnogo informacija u procesu njegove interakcije s drugim ljudima i svijetom oko sebe. Oči mogu zračiti ljubavlju, gorjeti od ljutnje, odražavati radost, strah ili tjeskobu ili umor. Oči pokazuju kuda osoba gleda, da li ga nešto zanima ili ne.
Na primjer, kada ljudi prevrću očima dok razgovaraju s nekim, to se može posmatrati na potpuno drugačiji način od uobičajenog pogleda prema gore. Velike oči kod djece izazivaju oduševljenje i nježnost u onima oko njih. A stanje zjenica odražava stanje svijesti u kojem se osoba nalazi u datom trenutku. Oči su pokazatelj života i smrti, ako govorimo u globalnom smislu. Vjerovatno se iz tog razloga nazivaju "ogledalom" duše.
Umjesto zaključka
U ovoj lekciji smo ispitali strukturu ljudskog vizuelnog sistema. Naravno, propustili smo dosta detalja (ova tema je sama po sebi vrlo obimna i problematično je uklopiti je u okvir jedne lekcije), ali smo ipak pokušali prenijeti materijal tako da imate jasnu predstavu KAKO osoba vidi.
Niste mogli a da ne primijetite da i složenost i mogućnosti oka omogućavaju da ovaj organ višestruko nadmaši čak i najmodernije tehnologije i naučna dostignuća. Oko je jasna demonstracija složenosti inženjeringa u ogromnom broju nijansi.
Ali poznavanje aparata za vid je, naravno, dobro i korisno, ali najvažnije je znati kako se vid može vratiti. Činjenica je da način života osobe, uslovi u kojima živi i neki drugi faktori (stres, genetika, loše navike, bolesti i još mnogo toga) - sve to često doprinosi činjenici da se vid može pogoršati tokom godina. , tj. .e. vizuelni sistem počinje da kvari.
Ali pogoršanje vida u većini slučajeva nije nepovratan proces – poznavajući određene tehnike, ovaj proces se može preokrenuti, a vid, ako nije isti kao kod bebe (iako je ponekad i to moguće), onda što bolji za svaku osobu. Stoga će sljedeća lekcija našeg kursa o razvoju vida biti posvećena metodama vraćanja vida.
Pogledaj korijen!
Testirajte svoje znanje
Ako želite provjeriti svoje znanje o temi ove lekcije, možete položiti kratki test koji se sastoji od nekoliko pitanja. U svakom pitanju, samo 1 opcija može biti tačna. Nakon što odaberete jednu od opcija, sistem automatski prelazi na sljedeće pitanje. Na bodove koje dobijete utiču tačnost vaših odgovora i vreme utrošeno na polaganje. Imajte na umu da su pitanja svaki put različita, a opcije su pomiješane.
II. USLOVI I METODE POSMATRANJA DALEKIH OBJEKATA
Vizija mjesta posmatranja
Nije moguće izmjeriti udaljeno područje sa svake tačke. Vrlo često, bliski objekti oko nas (kuće, drveće, brda) zaklanjaju horizont.
Dio teritorije koji se može vidjeti sa nekog mjesta obično se naziva horizontom ove tačke. Ako bliski objekti blokiraju horizont i stoga ne mogu gledati u daljinu, onda kažu da je horizont vrlo mali. U nekim slučajevima, kao, na primjer, u šumi, u gustom grmlju, među blisko raspoređenim zgradama, horizont može biti ograničen na nekoliko desetina metara.
Da biste posmatrali neprijatelja, najčešće je potrebno da gledate u daljinu, pa stoga za tačke posmatranja (OP) pokušavaju da izaberu tačke sa dobrim, širokim pogledom.
Kako okolni predmeti ne bi ometali gledanje, morate se postaviti iznad njih. Stoga se položaji smješteni prilično visoko najčešće razlikuju po otvorenom horizontu. Ako je neka tačka iznad drugih, onda kažu da on njima "komanduje". Dakle, dobar pregled u svim pravcima može se postići kada se tačka posmatranja nalazi na tački koja komanduje nad okolnim područjem (slika 3).
Vrhovi planina, brda i drugih visoravni su tačke sa kojih se obično pruža širok pogled na okolne nizine. Na ravnici, gde je teren ravan, najbolji izgled se dobija kada se penje na veštačke konstrukcije i zgrade. Sa krova visoke zgrade, sa tornja fabrike, sa zvonika, skoro uvek se mogu posmatrati veoma udaljeni delovi pejzaža. Ako nema odgovarajućih zgrada, ponekad se grade posebne osmatračnice.
Još u davna vremena, na vrhovima brda i strmih litica, podizane su posebne karaule i sa njih su osmatrali okolinu kako bi unaprijed uočili približavanje neprijateljske vojske i ne bi bili iznenađeni. Dijelom u istu svrhu građene su kule u antičkim tvrđavama i dvorcima. U drevnoj Rusiji, zvonici crkava služili su kao stražarnice, u srednjoj Aziji - minareti džamija.
Danas su posebne osmatračnice vrlo česte. Često među šumama i poljima naše zemlje naiđete na kule od balvana, odnosno "svjetionike". To su ili geodetski "signali" sa kojih vrše osmatranja prilikom snimanja terena, ili stupovi vatrogasne šumarske straže, sa kojih prate šumu u suši i primjećuju šumske požare koji se pojavljuju.
Visina svih prizemnih konstrukcija je prirodno ograničena. Da bi se još više uzdigli iznad zemlje i time još više proširili vidike, koriste leteća vozila. Već tokom Prvog svetskog rata za posmatranje su se široko koristili baloni sa privezanim zmajem (tzv. "kobasice"). U korpi balona sjedio je posmatrač koji je mogao da se podigne na visinu od 1000 m ili više, ostane satima u zraku i nadgleda ogromnu teritoriju. Ali balon je previše ranjiva meta za neprijatelja: lako ga je oboriti i sa zemlje i iz vazduha. Stoga, najboljim sredstvom za izviđanje treba smatrati avion. Sposoban da se popne na velike visine, da se kreće velikom brzinom preko neprijateljske teritorije, da izbjegne gonjenje i da aktivno odbije napad neprijateljskih zračnih snaga, omogućava ne samo nadzor nad svojom teritorijom, već i duboko izviđanje iza neprijateljskih linija tokom rat. U ovom slučaju vizualno promatranje često se dopunjuje fotografiranjem proučavanog područja, tzv. aerofotografiranjem.
Raspon otvaranja
Neka posmatrač bude na potpuno otvorenom i ravnom mjestu, na primjer, na morskoj obali ili u stepi. U blizini nema velikih objekata, horizont nije zaklonjen ničim. Koji prostor posmatrač može da posmatra u ovom slučaju? Gdje i kako će mu biti ograničeni horizonti?
Svi znaju da će u ovom slučaju linija horizonta biti granica horizonta, odnosno linija na kojoj se čini da se nebo spaja sa zemljom.
Šta je ovo horizont? Ovdje se moramo sjetiti lekcija geografije. Zemlja je okrugla, pa je njena površina svuda konveksna. To je ta zakrivljenost, ta konveksnost Zemljine površine koja ograničava horizonte na otvorenom.
Neka posmatrač stoji u tački H (slika 4). Nacrtajmo liniju NG, koja dodiruje sfernu površinu zemlje u tački G. Očigledno će biti vidljiv onaj dio zemlje koji je bliži posmatraču od G; Što se tiče zemljine površine koja leži dalje od G, na primjer, tačke B, tada neće biti vidljiva: bit će blokirana izbočenjem zemlje između I i B. Nacrtajte kružnicu kroz tačku G sa centrom u podnožju posmatrača. Za posmatrača, duž ovog kruga leži njegov vidljivi horizont, odnosno granica zemlje i neba. Imajte na umu da ovaj horizont nije vidljiv od posmatrača okomito na liniju viska, već nešto prema dolje.
Iz crteža je lako shvatiti da što se posmatrač više uzdiže iznad površine zemlje, to će se tačka dodira G udaljavati dalje od njega i, prema tome, širi će mu horizonti. Na primjer, ako se posmatrač spusti s vrha tornja H na donju platformu, tada će moći vidjeti tlo samo do tačke koja je mnogo bliža tački G.
To znači da čak i kada ništa ne zaklanja horizont, uspon prema gore širi vidike i omogućava da se vidi dalje. Shodno tome, čak i na potpuno otvorenim mjestima, povoljno je odabrati najvišu moguću tačku za posmatračku tačku. Matematičko proučavanje pitanja pokazuje 1: da bi se horizont dvaput proširio, potrebno je da se podigne na visinu od 2x2 = 4 puta veću; proširiti horizont tri puta, 3x3 = 9 puta veći, itd. Drugim rečima, da bi se horizont pomerio N puta dalje, potrebno je da se podigne N 2 puta više.
Tabela 1 daje udaljenost vidljivog horizonta od tačke posmatranja kada se posmatrač diže na različite visine. Ovdje navedeni brojevi su granica do koje možete pregledati samu površinu zemlje. Ako govorimo o posmatranju visokog objekta, kao što je jarbol broda K, prikazan na sl. 4, tada će biti vidljiva mnogo dalje, jer će njen vrh viriti iznad linije vidljivog horizonta.
Udaljenost sa koje bilo koji objekt, na primjer, planina, toranj, svjetionik, brod, postaje vidljiv sa horizonta, naziva se raspon otvaranja... (Ponekad se naziva i "opseg vidljivosti", ali to je nezgodno i može dovesti do zabune, jer se rasponom vidljivosti obično naziva udaljenost na kojoj objekt postaje vidljiv u magli.) Ovo je granica preko koje se ovaj objekat ne može vidjeti. iz date tačke, pod kojim uslovima.
Domet otvaranja je od velike praktične važnosti, posebno na moru. Lako je izračunati pomoću tabele raspona horizonta. Činjenica je da je raspon otvaranja jednak rasponu horizonta za tačku posmatranja plus raspon otvaranja za vrh posmatranog objekta.
Navedimo primjer takvog izračuna. Posmatrač stoji na obalnoj litici na nadmorskoj visini od 100 m i čeka da se sa horizonta pojavi brod čiji su jarboli visoki 15 m. Koliko daleko brod treba da stigne da bi ga posmatrač primetio ? Prema tabeli, domet horizonta za posmatračku tačku biće 38 km, a za brodski jarbol - 15 km. Raspon otvaranja jednak je zbiru ovih brojeva: 38 + 15 = 53. To znači da će se jarbol broda pojaviti na horizontu kada se brod približi osmatračnici na 53 km.
Prividne veličine objekata
Ako se postupno udaljavate od objekta, tada će se njegova vidljivost postupno pogoršavati, razni detalji će nestajati jedan za drugim, a predmet će biti sve teže ispitati. Ako je predmet mali, onda ga na određenoj udaljenosti uopće neće biti moguće razlikovati, čak i ako ga ništa ne blokira i zrak je potpuno proziran.
Na primjer, sa udaljenosti od 2 m možete vidjeti i najmanje bore na licu osobe koje se više ne vide sa udaljenosti od 10 m. Na udaljenosti od 50-100 m nije uvijek moguće prepoznati osobu, na udaljenosti od 1000 m teško je odrediti njen spol, starost i oblik odjeće; sa udaljenosti od 5 km ga uopće nećete vidjeti. Predmet je teško ispitati izdaleka zbog činjenice da što je predmet dalje, to su manje njegove vidljive, prividne dimenzije.
Nacrtajte dvije ravne linije od oka posmatrača do ivica objekta (slika 5). Ugao koji su sastavili se zove ugaoni presjek objekta... Izražava se u uobičajenim mjerama za ugao - stepeni (°), minute (") ili sekunde (") i njihove desetine.
Što je predmet udaljeniji, manji je njegov ugaoni prečnik. Da biste pronašli ugaoni prečnik objekta, izražen u stepenima, potrebno je da uzmete njegov stvarni, ili linearni, prečnik i podelite ga sa rastojanjem izraženim u istim merama dužine, a rezultat pomnožite sa 57,3. Na ovaj način:
Da biste dobili kutnu veličinu u minutama, trebate uzeti množitelj 3438 umjesto 57,3, a ako trebate dobiti sekunde, onda - 206265.
Dajemo primjer. Vojnik je visok 162 cm.Pod kojim uglom će se njegova figura vidjeti sa udaljenosti od 2 km? Primetivši da je 2 km -200000 cm, izračunavamo:
U tabeli 2 date su ugaone dimenzije objekta u zavisnosti od njegovih linearnih dimenzija i udaljenosti.
Vidna oštrina
Sposobnost da vide udaljene objekte nije ista za različite ljude. Jedan savršeno vidi najsitnije detalje udaljenog dijela krajolika, drugi slabo razlikuje detalje čak i relativno bliskih objekata.
Sposobnost vida da razlikuje tanke, male kutne dijelove naziva se vidna oštrina, ili rezoluciju... Ljudima koji po prirodi posla moraju da nadgledaju udaljene delove krajolika, na primer, za pilote, mornare, šofere, mašinovođe, oštar vid je apsolutno neophodan. U ratu je to najvredniji kvalitet svakog vojnika. Osoba sa slabim vidom ne može dobro ciljati, pratiti udaljenog neprijatelja, loša je u izviđanju.
Kako mjerite vidnu oštrinu? Za to su razvijene vrlo precizne tehnike.
Nacrtajte dva crna kvadrata na bijelom kartonu sa uskim bijelim razmakom između njih i dobro osvijetlite ovaj karton. Izbliza jasno se vide i kvadrati i ovaj jaz. Ako se počnete postupno udaljavati od crteža, tada će se kut pod kojim je vidljiv razmak između kvadrata smanjiti i bit će sve teže razlikovati crtež. Uz dovoljnu udaljenost, bijela traka između crnih kvadrata će potpuno nestati, a promatrač će, umjesto dva odvojena kvadrata, vidjeti jednu crnu tačku na bijeloj pozadini. Osoba sa oštrim vidom može uočiti dva kvadrata sa veće udaljenosti nego neko sa slabijim vidom. Stoga, kutna širina jaza, počevši od koje su kvadrati vidljivi odvojeno, može poslužiti kao mjera oštrine.
Utvrđeno da za osobu sa normalnim vidom; najmanja širina jaza na kojoj su dvije crne slike odvojeno vidljive je 1 ". Oštrina takvog vida se uzima kao jedinica. Ako je moguće vidjeti odvojene slike sa intervalom između njih 0", 5, tada će oštrina biti 2; ako su objekti razdvojeni samo kada je širina jaza 2" onda će oštrina biti 1/2 itd. Dakle, da bi se izmjerila oštrina vida, potrebno je pronaći najmanju kutnu širinu jaza, na kojoj su dvije slike vidljive kao odvojene i podijelite jedinicu s tim:
Za ispitivanje oštrine vida koriste se crteži različitih kontura. Čitaocu su vjerovatno poznate tablice sa slovima različitih veličina, koje koriste očni ljekari (oftalmolozi) za provjeru vida. Na takvom stolu normalno oko sa oštrinom jednakom jedinici razaznaje slova čije su crne linije debljine 1 ". Oštrije oko može razaznati slova, a manje, manje oštro - samo ona slova koja su veća. neka od njih lakše se rastavljaju, dok su drugi teži. Ovaj nedostatak se otklanja korišćenjem posebnih "testova", gde se posmatraču prikazuju identične figure, okrenute na različite načine. Neki od ovih testova su prikazani na slici 6.
Rice. 6. Uzorci figura za ispitivanje vidne oštrine.
Na lijevoj strani - dvije crne pruge, uočava se nestanak bijelog jaza između njih. U sredini - prsten s razmakom, smjer ovog jaza treba naznačiti subjektom. Desno - u obliku slova E, čiju rotaciju označava posmatrač.
Kratkovidnost i dalekovidost
Po svojoj strukturi, oko je vrlo slično fotografskom aparatu. To je i kamera, doduše okruglog oblika, na čijem dnu se dobija slika posmatranih objekata (slika 7). Unutrašnjost očne jabučice prekrivena je posebnim tankim filmom, ili kožom, tzv mrežasta školjka, ili retina... Sve je prošarano ogromnim brojem vrlo malih tijela, od kojih je svako tankom niti nerva povezano sa centralnim optičkim živcem, a zatim s mozgom. Neka od ovih tijela su kratka i zovu se čunjevi, dok se drugi, duguljasti, nazivaju štapići za jelo... Češeri i štapići su organ našeg tijela koji percipira svjetlost; u njima se pod uticajem zraka dobija posebna iritacija koja se preko nerava, kao kroz žice, prenosi na mozak i percipira se od strane svesti kao osećaj svetlosti.
Svjetlosna slika koju opaža naša vizija sastoji se od mnogih odvojenih tačaka - stimulacije čunjeva i štapića. I na ovome oko izgleda kao fotografija: tamo je i slika na slici sastavljena od mnoštva sitnih crnih tačaka - zrnaca srebra.
Ulogu očne leće jednim dijelom ima želatinasta tekućina koja ispunjava očnu jabučicu, dijelom prozirno tijelo smješteno neposredno iza zenice i tzv. sočivo... Po svom obliku sočivo podsjeća na bikonveksno staklo, odnosno sočivo, ali se razlikuje od stakla po tome što se sastoji od meke i elastične tvari koja nejasno podsjeća na žele.
Da bi se dobila dobra, jasna slika, kamera se prvo mora "dovesti u fokus". Da bi se to postiglo, stražnji okvir, koji nosi fotografsku ploču, pomiče se naprijed-nazad sve dok ne nađu takvu udaljenost od sočiva na kojoj je slika na mat staklu umetnutom u okvir najjasnija. Oko se ne može odvojiti i pomaknuti, pa se stoga stražnji zid očne jabučice ne može približiti ili udaljiti od sočiva. U međuvremenu, za gledanje udaljenih i bliskih objekata, fokus bi trebao biti drugačiji. U oku se to postiže promjenom oblika sočiva. Zatvoren je u poseban prstenasti mišić. Kada gledamo bliske predmete, ovaj mišić se skuplja i pritiska na sočivo, koje iz njega izboči, postaje konveksnije, pa mu se fokus skraćuje. Kada se pogled prebaci na udaljene predmete, mišić slabi, sočivo se rasteže, postaje ravnije i duže fokusno. Ovaj proces, koji se javlja nehotice, naziva se smještaj.
Normalno zdravo oko je koncipirano tako da, zahvaljujući akomodaciji, može vidjeti objekte s punom oštrinom, počevši od udaljenosti od 15-20 cm pa sve do veoma udaljenih, koji se mogu smatrati mjesecom, zvijezdama i drugim nebeska tela.
Neki ljudi imaju nepravilno oko. Stražnji zid očne jabučice, na kojem treba dobiti oštru sliku predmeta koji se razmatra, nalazi se ili bliže nego što bi trebao ili predaleko od sočiva.
Ako je unutrašnja površina oka previše pomaknuta naprijed, onda koliko god je leća napeta, iza nje se dobiva slika bliskih objekata, pa će se slika na površini oka osjetljivoj na svjetlost činiti nejasnom, zamućenom. Takvo oko bliske predmete vidi mutno, zamućeno, - nedostatak vida, tzv hiperopija... Čovjeku koji pati od takvog nedostatka teško je čitati, pisati, razumjeti male predmete, iako savršeno vidi na daljinu. Da biste uklonili poteškoće povezane s hiperopijom, morate nositi naočale s konveksnim staklima. Ako na sočivo i druge optičke dijelove oka dodate konveksno staklo, onda se žižna daljina smanjuje. Iz toga se slika predmetnih objekata približava sočivu i pada na mrežnicu.
Ako se mrežnica nalazi dalje od sočiva nego što bi trebala biti, tada se slike udaljenih objekata dobijaju ispred nje, a ne na njoj. Oko koje pati od takvog nedostatka vidi udaljene objekte vrlo nejasno i mutno. Protiv takvog nedostatka tzv miopija pomažu naočare sa konkavnim staklima. S takvim naočalama žižna daljina postaje duža, a slika udaljenih objekata, koji se udaljavaju od sočiva, pada na mrežnicu.
Optički instrumenti za posmatranje na daljinu
Ako je objekt slabo vidljiv zbog činjenice da su mu ugaone dimenzije premale, onda se može bolje vidjeti ako mu se približite. Vrlo često je to nemoguće učiniti, tada ostaje samo jedno: ispitati predmet kroz takav optički uređaj koji ga prikazuje u uvećanom obliku. Uređaj koji vam omogućava uspješno promatranje udaljenih objekata izumljen je davno, prije više od tri stotine godina. Ovo je teleskop, ili teleskop.
Svaki teleskop se u osnovi sastoji od dva dela: od velikog bikonveksnog stakla (leće) na prednjem kraju okrenutom prema objektu (slika 8), koji se naziva sočivo, i drugo, manje, bikonveksno staklo, na koje se stavlja oko i koje se poziva okular... Ako je cijev usmjerena na vrlo udaljeni objekt, na primjer, na udaljenu lampu, tada se zrake približavaju sočivu u paralelnom snopu. Prilikom prolaska kroz sočivo, prelamaju se, nakon čega se konvergiraju u konus, a na mjestu njihovog sjecišta tzv. fokus, slika fenjera se dobija u obliku svjetlosne tačke. Ova slika se gleda kroz okular, koji se ponaša kao lupa, zbog čega je znatno uvećana i izgleda mnogo veća.
U modernim teleskopima sočivo i okular se sastoje od nekoliko stakala različite konveksnosti, čime se postižu mnogo jasnije i oštrije slike. Osim toga, u cijevi raspoređenoj kako je prikazano na sl. 8, svi objekti će biti vidljivi naopačke. Bilo bi nam neobično i nezgodno da vidimo ljude kako trče glavom prema zemlji koja visi iznad neba, pa se zato u cijevi namijenjene posmatranju zemaljskih objekata ubacuju posebne dodatne naočale, odnosno prizme, koje rotiraju sliku u normalan položaj.
Direktna svrha teleskopa je da prikaže udaljeni objekt u uvećanom prikazu. Teleskop povećava ugaone dimenzije i na taj način približava objekat posmatraču. Ako se cijev poveća 10 puta, to znači da će objekt na udaljenosti od 10 km biti vidljiv pod istim uglom pod kojim je vidljiv golim okom na udaljenosti od 1 km. Astronomi koji moraju da posmatraju veoma udaljene objekte - Mesec, planete, zvezde, koriste ogromne teleskope, čiji je prečnik 1 m ili više, a dužina dostiže 10-20 m. Takav teleskop može dati povećanje od više od 1000 puta. Za ispitivanje zemaljskih objekata, tako snažno povećanje u većini slučajeva je potpuno beskorisno.
U vojsci se smatra glavnim uređajem za posmatranje poljske naočale... Dvogled su dva mala teleskopa koja se drže zajedno (slika 9). Omogućava vam da gledate sa dva oka odjednom, što je, naravno, mnogo zgodnije od posmatranja jednim okom pomoću jednog teleskopa. U svakoj polovini dvogleda, kao iu svakom teleskopu, nalazi se prednje staklo - sočivo - i stražnja stakla koja čine okular. Između njih je kutija u kojoj se nalaze prizme pomoću kojih se slika rotira. Dvogled takvog uređaja se zove prizmatični.
Najčešći tip prizmatičnog dvogleda je 6x, odnosno 6x uvećanje. Koriste se i dvogledi sa uvećanjem od 4, 8 i 10 puta.
Osim dalekozora, u vojnim poslovima u nekim slučajevima se koriste i teleskopi sa uvećanjem od 10 do 50 puta, a osim toga, periskopi.
Periskop je relativno duga cijev koja je dizajnirana za posmatranje iza poklopca (slika 10). Vojnik, posmatrajući periskopom, i sam ostaje u rovu, izlažući spolja samo gornji dio uređaja koji nosi sočivo. Ovo ne samo da štiti posmatrača od neprijateljske vatre, već i olakšava kamufliranje, jer je mali vrh cijevi mnogo lakše zakamuflirati od cijele ljudske figure. Dugi periskopi se koriste na podmornicama. Kada je potrebno obaviti prikriveni nadzor od neprijatelja, čamac ostaje pod vodom, otkrivajući samo jedva primjetan kraj periskopa iznad površine mora.
Čitalac se može zapitati zašto se u vojnoj nauci koriste samo uređaji sa relativno slabim uvećanjem, koje ne prelazi 15-20 puta? Uostalom, nije teško napraviti teleskop s povećanjem od 100-200 puta pa čak i više.
Brojni su razlozi koji otežavaju korištenje teleskopa s velikim uvećanjem na planinarenju. Prvo, što je veće povećanje, to je manje vidno polje uređaja, tj. onaj dio panorame koji je u njemu vidljiv. Drugo, sa jakim uvećanjem, svako podrhtavanje, drhtanje lule otežava posmatranje; stoga se teleskop sa velikim uvećanjem ne može držati u ruci, već se mora postaviti na poseban nosač, dizajniran tako da se cijev može lako i glatko okretati u različitim smjerovima. Ali najveća prepreka je atmosfera. Vazduh u blizini zemljine površine nikada nije miran: koleba se, brine, drhti. Kroz ovaj pokretni zrak gledamo udaljene dijelove pejzaža. Ova slika udaljenih objekata se pogoršava: oblik objekata je izobličen, objekat koji je zapravo nepomičan stalno se kreće i mijenja svoj oblik, tako da nema načina da se razaznaju njegovi detalji. Što je veće uvećanje, to su sve ove smetnje jače, izobličenje uzrokovano vibracijama zraka je uočljivije. To dovodi do činjenice da je upotreba pretjerano jakih uređaja za uvećanje pri promatranju duž površine zemlje beskorisna.
Zbog velikog broja faza u procesu vizuelne percepcije, njegove individualne karakteristike se razmatraju sa stanovišta različitih nauka - optike (uključujući biofiziku), psihologije, fiziologije, hemije (biohemije). U svakoj fazi percepcije javljaju se izobličenja, greške, kvarovi, ali ljudski mozak obrađuje primljene informacije i vrši potrebne prilagodbe. Ovi procesi su nesvjesne prirode i provode se u višeslojnoj autonomnoj korekciji distorzija. Na taj način se eliminišu sferne i hromatske aberacije, efekti mrtve tačke, vrši se korekcija boja, formira se stereoskopska slika itd. U slučajevima kada je podsvesna obrada informacija nedovoljna ili preterana, nastaju optičke iluzije.
Fiziologija ljudskog vida
Vizija boja
Ljudsko oko sadrži dvije vrste ćelija (fotoreceptora) osjetljivih na svjetlost: visoko osjetljive štapiće, koji su odgovorni za noćni vid, i manje osjetljive čunjiće, koji su odgovorni za vid boja.
Svjetlost različitih valnih dužina stimulira različite vrste čunjeva na različite načine. Na primjer, žuto-zeleno svjetlo stimulira čunjeve L i M-tipa podjednako, ali manje stimulira čunjeve S-tipa. Crveno svjetlo stimulira čunjeve L-tipa mnogo jače od čunjeva M-tipa, a S-tip ne stimulira gotovo uopće; zeleno-plavo svjetlo stimulira receptore M-tipa više od receptora L-tipa, a receptore S-tipa čak i nešto više; svetlost ove talasne dužine takođe najjače stimuliše štapove. Ljubičasto svjetlo stimulira gotovo isključivo čunjeve S-tipa. Mozak percipira kombinovane informacije od različitih receptora, što daje različitu percepciju svjetlosti različitih talasnih dužina.
Geni koji kodiraju proteine opsina osjetljive na svjetlost odgovorni su za vid boja kod ljudi i majmuna. Prema zagovornicima trokomponentne teorije, za percepciju boja dovoljno je prisustvo tri različita proteina koji reaguju na različite talasne dužine. Većina sisara ima samo dva od ovih gena, tako da imaju dvobojni vid. U slučaju da osoba ima dva proteina kodirana različitim genima suviše slična ili jedan od proteina nije sintetiziran, razvija se sljepoća za boje. N.N. Miklouho-Maclay je otkrio da Papuanci Nove Gvineje, koji žive u gustini zelene džungle, nemaju sposobnost razlikovanja zelene boje.
Opsin osjetljiv na crveno svjetlo kod ljudi je kodiran genom OPN1LW.
Drugi ljudski opsini kodiraju gene OPN1MW, OPN1MW2 i OPN1SW, od kojih prva dva kodiraju proteine koji su osjetljivi na svjetlost na srednjim talasnim dužinama, a treći je odgovoran za opsin, koji je osjetljiv na kratke talasne dužine spektra.
Potreba za tri vrste opsina za vid u boji nedavno je demonstrirana u eksperimentima na majmunu vjeverica (saimiri), čiji su mužjaci izliječeni od urođenog daltonizma uvođenjem gena za ljudski opsin OPN1LW u njihovu mrežnicu. Ovaj rad (zajedno sa sličnim eksperimentima na miševima) pokazao je da se zreli mozak može prilagoditi novim senzornim sposobnostima oka.
Gen OPN1LW, koji kodira pigment odgovoran za percepciju crvene boje, vrlo je polimorfan (u nedavnom radu Wirrellija i Tishkova, 85 alela je pronađeno na uzorku od 256 osoba), a oko 10% žena ima dva različita alela ovaj gen zapravo ima dodatni tip receptora za boju i određeni stepen 4C vida boja. Varijacije u genu OPN1MW, koji kodira "žuto-zeleni" pigment, rijetke su i ne utiču na spektralnu osjetljivost receptora.
OPN1LW gen i geni odgovorni za percepciju svjetlosti srednje valne dužine nalaze se u tandemu na X hromozomu, a između njih se često javlja nehomologna rekombinacija ili konverzija gena. U tom slučaju može doći do fuzije gena ili povećanja broja njihovih kopija u hromozomu. Defekti u genu OPN1LW uzrok su djelomične sljepoće za boje, protanopije.
Trokomponentnu teoriju vida boja prvi je izrazio MV Lomonosov 1756. godine, kada je napisao "o tri stvari dna oka". Stotinu godina kasnije razvio ga je nemački naučnik G. Helmholc, koji ne pominje čuveni Lomonosovljev rad "O poreklu svetlosti", iako je objavljen i sažet na nemačkom.
Paralelno, postojala je i protivnikova teorija boje Ewalda Geringa. Razvili su ga David H. Hubel i Torsten N. Wiesel. Za svoje otkriće dobili su Nobelovu nagradu 1981.
Sugerirali su da mozak uopće ne prima informacije o crvenoj (R), zelenoj (G) i plavoj (B) bojama (Jung-Helmholtz teorija boja). Mozak prima informacije o razlici u svjetlini - o razlici u svjetlini između bijele (Y max) i crne (Y min), o razlici između zelene i crvene (G - R), o razlici između plave i žute (B - žuta), a žuta (žuta = R + G) je zbir crvene i zelene, gdje su R, G i B svjetlina komponenti boje - crvene, R, zelene, G i plave, B.
Imamo sistem jednačina - K b-w = Y max - Y min; K gr = G - R; K brg = B - R - G, gdje su K b / w, K gr, K brg funkcije koeficijenta balansa bijele boje za bilo koje osvjetljenje. U praksi se to izražava u činjenici da ljudi na isti način percipiraju boju predmeta pod različitim izvorima svjetlosti (prilagođavanje boja). Teorija protivnika u cjelini bolje objašnjava činjenicu da ljudi na isti način percipiraju boju predmeta pod ekstremno različitim izvorima svjetlosti (prilagodba boja), uključujući različite boje izvora svjetlosti u istoj sceni.
Ove dvije teorije nisu u potpunosti konzistentne jedna s drugom. No, unatoč tome, i dalje se pretpostavlja da teorija tri stimulusa djeluje na nivou mrežnice, međutim, informacije se obrađuju i mozak prima podatke koji su već u skladu s teorijom protivnika.
Binokularni i stereoskopski vid
Doprinos zenice regulaciji osetljivosti oka je krajnje neznatan. Čitav raspon svjetline koji je naš vidni mehanizam u stanju da percipira je ogroman: od 10 −6 cd restauracija fotosenzitivnih pigmenata u fotoreceptorima retine - čunjićima i štapićima.
Osetljivost oka zavisi od potpunosti adaptacije, od intenziteta izvora svetlosti, talasne dužine i ugaonih dimenzija izvora, kao i od trajanja stimulusa. Osjetljivost oka opada s godinama zbog pogoršanja optičkih svojstava sklere i zjenice, kao i receptorske komponente percepcije.
Maksimalna osjetljivost na dnevnom svjetlu leži na 555-556 nm, a uz slabu večer/noć pomiče se prema ljubičastoj ivici vidljivog spektra i jednaka je 510 nm (tokom dana fluktuira unutar 500-560 nm). To se objašnjava (ovisnost vida osobe od uslova osvjetljenja kada percipira raznobojne objekte, odnos njihove prividne svjetline - Purkinjeov efekat) dvije vrste svjetlosno osjetljivih elemenata oka - pri jakom svjetlu, vid izvodi se uglavnom čunjevima, a u slučaju slabog svjetla poželjno je koristiti samo šipke.
Vidna oštrina
Sposobnost različitih ljudi da vide veće ili manje detalje predmeta sa iste udaljenosti sa istim oblikom očne jabučice i istom snagom prelamanja dioptrijskog očnog sistema nastaje zbog razlike u udaljenosti između osjetljivih elemenata mrežnice. i naziva se vidna oštrina.
Oštrina vida - sposobnost oka da percipira odvojeno dvije tačke koje se nalaze na određenoj udaljenosti jedna od druge ( detalj, finoća, rezolucija). Mjera vidne oštrine je ugao gledanja, odnosno ugao koji formiraju zraci koji izlaze sa rubova predmetnog objekta (ili iz dvije tačke A i B) do čvorne tačke ( K) oči. Oštrina vida je obrnuto proporcionalna kutu gledanja, odnosno, što je manji, to je veća oštrina vida. Obično je ljudsko oko sposobno za to odvojeno percipiraju objekte, ugaona udaljenost između kojih nije manja od 1 ′ (1 minuta).
Oštrina vida je jedna od najvažnijih funkcija vida. Oštrina vida osobe ograničena je njegovom strukturom. Ljudsko oko, za razliku od očiju glavonožaca, na primjer, je obrnuti organ, odnosno stanice osjetljive na svjetlost nalaze se ispod sloja živaca i krvnih žila.
Oštrina vida zavisi od veličine čunjića koji se nalaze u makularnoj regiji, retini, kao i od niza faktora: prelamanja oka, širine zjenice, prozirnosti rožnjače, sočiva (i njegove elastičnosti), staklastog tijela ( koji čine aparat za prelamanje svjetlosti), stanje mrežnice i vidnog živca, starost.
Oštrina vida i/ili osjetljivost na svjetlost se često naziva i rezolucijom jednostavnog (golog) oka ( moć razlučivanja).
linija vida
Periferni vid (vidno polje) - odredite granice vidnog polja kada ih projektujete na sfernu površinu (koristeći perimetar). Vidno polje je prostor koji oko opaža fiksiranim pogledom. Vidno polje je funkcija perifernih dijelova retine; njegovo stanje je u velikoj mjeri određeno sposobnošću osobe da se slobodno kreće u prostoru.
Promjene u vidnom polju uzrokovane su organskim i/ili funkcionalnim oboljenjima vidnog analizatora: retine, optičkog živca, optičkog puta, centralnog nervnog sistema. Povrede vidnog polja manifestuju se ili sužavanjem njegovih granica (izraženim u stepenima ili linearnim vrednostima), ili gubitkom njegovih pojedinačnih delova (hemijanopsija), pojavom skotoma.
Binokularnost
Gledajući predmet s oba oka, vidimo ga tek kada vidne osi očiju formiraju takav ugao konvergencije (konvergencije) pri kojem se dobijaju simetrične, jasne slike na mrežnjači na određenim odgovarajućim mjestima osjetljive makularne mrlje ( fovea centralis). Zahvaljujući takvom binokularnom vidu, ne samo da prosuđujemo relativni položaj i udaljenost objekata, već i percipiramo reljef i volumen.
Glavne karakteristike binokularnog vida su prisustvo elementarnog binokularnog, dubinskog i stereoskopskog vida, oštrina stereovida i fuzijske rezerve.
Prisutnost elementarnog binokularnog vida provjerava se dijeljenjem neke slike na fragmente, od kojih se neki prikazuju lijevom, a dio desnom oku. Posmatrač ima elementarni binokularni vid ako je u stanju da sastavi jednu početnu sliku od fragmenata.
Prisutnost dubokog vida se provjerava prikazivanjem siluete, a stereoskopskih – stereograma nasumičnih tačaka, koji bi kod posmatrača trebali izazvati specifičan doživljaj dubine, koji se razlikuje od utiska prostornosti zasnovanog na monokularnim crtama.
Stereoskopska oštrina je suprotna stereoskopskom pragu. Prag stereoskopske percepcije je minimalni disparitet koji se može detektovati (kutni pomak) između dijelova stereograma. Za njegovo mjerenje koristi se princip koji je sljedeći. Tri para figura prikazana su odvojeno lijevom i desnom oku posmatrača. U jednom od parova položaj figura se poklapa, u druga dva, jedna od figura je pomaknuta horizontalno za određenu udaljenost. Od subjekta se traži da navede brojke u rastućem redoslijedu relativne udaljenosti. Ako su brojke navedene u ispravnom redoslijedu, tada se nivo testa povećava (disparitet se smanjuje), ako ne, disparitet se povećava.
Fuzijske rezerve su uslovi pod kojima postoji mogućnost motoričke fuzije stereograma. Fuzijske rezerve su određene maksimalnom disparitetom između dijelova stereograma, pri čemu se on još uvijek percipira kao volumetrijska slika. Za mjerenje fuzijskih rezervi, princip je suprotan onome koji se koristi u proučavanju oštrine stereo vida. Na primjer, od subjekta se traži da spoji dvije okomite pruge u jednu sliku, od kojih je jedna vidljiva lijevom, a druga desnom oku. U ovom slučaju, eksperimentator počinje polako odvajati pruge, prvo s konvergentnim, a zatim s divergentnim disparitetom. Slika počinje da se bifurcira na vrijednosti dispariteta, koji karakterizira promatračevu fuzionu rezervu.
Binokularnost može biti narušena kod strabizma i nekih drugih očnih bolesti. Kod jakog umora može doći do privremenog strabizma uzrokovanog zatvaranjem podređenog oka.
Osetljivost na kontrast
Kontrastna osjetljivost - sposobnost osobe da vidi objekte koji se malo razlikuju po svjetlini od pozadine. Kontrastna osjetljivost se procjenjuje korištenjem sinusoidnih rešetki. Povećanje praga kontrastne osjetljivosti može biti znak niza očnih bolesti, pa se njegovo proučavanje može koristiti u dijagnostici.
Adaptacija vida
Gore navedena svojstva vida usko su povezana sa sposobnošću oka da se prilagodi. Adaptacija oka - prilagođavanje vida različitim svjetlosnim uvjetima. Adaptacija se javlja na promjene u osvjetljenju (razlikovanje prilagođavanja na svjetlost i tamu), karakteristike boje osvjetljenja (sposobnost percipiranja bijelih predmeta kao bijelih čak i uz značajnu promjenu spektra upadne svjetlosti).
Adaptacija na svjetlo počinje brzo i završava se u roku od 5 minuta, adaptacija oka na tamu je sporiji proces. Minimalna svjetlina koja proizvodi osjećaj svjetlosti određuje svjetlosnu osjetljivost oka. Potonji brzo raste u prvih 30 minuta. ostati u mraku, njegovo povećanje se praktički završava za 50-60 minuta. Prilagodba oka na tamu istražuje se pomoću posebnih uređaja - adaptometara.
Smanjenje adaptacije oka na tamu opaženo je kod nekih očnih (pigmentna degeneracija retine, glaukom) i općih (A-avitaminoza) bolesti.
Adaptacija se očituje i u sposobnosti vida da djelimično nadoknadi nedostatke samog vidnog aparata (optički defekti sočiva, defekti retine, skotomi itd.)
Psihologija vizuelne percepcije
Vizuelni nedostaci
Najrašireniji nedostatak je nejasna, nejasna vidljivost bliskih ili udaljenih objekata.
Defekti sočiva
dalekovidost
Dalekovidnost je refrakcijska greška u kojoj se zraci svjetlosti koji ulaze u oko fokusiraju ne na mrežnicu, već iza nje. Kod blagih oblika očiju sa dobrom akomodacijom, kompenzuje oštećenje vida povećanjem zakrivljenosti sočiva pomoću cilijarnog mišića.
Kod teže hipermetropije (3 dioptrije i više), vid je loš ne samo na blizinu, već i na daljinu, a oko nije u stanju samostalno da nadoknadi defekt. Dalekovidnost je obično urođena i ne napreduje (obično se smanjuje do školske dobi).
Za hipermetropiju se propisuju naočare za čitanje ili stalno nošenje. Za naočale se odabiru sabirna sočiva (fokus se pomiče naprijed na mrežnicu), uz korištenje kojih pacijentov vid postaje najbolji.
Nešto drugačija od dalekovidnosti je presbiopija ili senilna dalekovidnost. Prezbiopija nastaje usled gubitka elastičnosti sočiva (što je normalna posledica njegovog razvoja). Ovaj proces počinje u školskoj dobi, ali osoba obično primijeti slabljenje vida na blizinu nakon 40 godina. (Iako sa 10 godina deca-emetropi mogu da čitaju na udaljenosti od 7 cm, sa 20 godina - najmanje 10 cm, a sa 30 - 14 cm i tako dalje.) Senilna hiperopija se razvija postepeno, a do godine 65-70 osoba već potpuno gubi sposobnost akomodacije, razvoj presbiopije je završen.
Kratkovidnost
Miopija je anomalija refrakcije oka, u kojoj se fokus pomiče naprijed, a već defokusirana slika pada na mrežnicu. Kod miopije, dalja tačka jasnog vida nalazi se u krugu od 5 metara (normalno leži u beskonačnosti). Kratkovidnost može biti lažna (kada zbog prenaprezanja cilijarnog mišića dolazi do njegovog grča, zbog čega zakrivljenost sočiva ostaje prevelika za vid na daljinu) i istinita (kada se očna jabučica povećava u anteroposteriornoj osi). U lakšim slučajevima udaljeni predmeti su zamućeni, dok bliski ostaju jasni (dalja tačka jasnog vida leži dovoljno daleko od očiju). U slučajevima visoke miopije dolazi do značajnog smanjenja vida. Počevši od oko -4 dioptrije, osobi su potrebne naočare i za daljinu i za blizinu (u suprotnom, predmet se mora približiti očima).
U adolescenciji, miopija često napreduje (oči su stalno naprežene da rade blizu, zbog čega oko kompenzatorno raste u dužinu). Progresija miopije ponekad poprima maligni oblik, u kojem vid pada za 2-3 dioptrije godišnje, uočava se istezanje bjeloočnice i dolazi do degenerativnih promjena na mrežnici. U teškim slučajevima postoji opasnost od preopterećenog odvajanja mrežnjače tokom fizičkog napora ili iznenadnog udara. Progresija miopije obično prestaje do 22-25 godine, kada tijelo prestane da raste. Uz brzu progresiju, vid do tada pada na -25 dioptrija i niže, vrlo ozbiljno osakaćujući oči i dramatično narušavajući kvalitet vida na daljinu i na blizinu (sve što osoba vidi su mutni obrisi bez ikakvog detaljnog vida), a takva odstupanja vrlo je teško u potpunosti ispraviti optikom: debele naočale stvaraju jaka izobličenja i vizualno smanjuju objekte, zbog čega osoba ne vidi dovoljno dobro čak ni sa naočalama. U takvim slučajevima, najbolji efekat se može postići korekcijom kontakta.
Unatoč činjenici da su stotine naučnih i medicinskih radova posvećene zaustavljanju progresije miopije, još uvijek nema dokaza o djelotvornosti bilo koje metode liječenja progresivne miopije, uključujući operaciju (skleroplastiku). Postoje dokazi o malom, ali statistički značajnom smanjenju stope rasta miopije kod djece kada se koriste atropin kapi za oči i (nedostaje u Rusiji) pirenzipin gel za oči.
Kod miopije često pribjegavaju laserskoj korekciji vida (izlaganje rožnici laserskim snopom kako bi se smanjila njena zakrivljenost). Ova metoda korekcije nije potpuno sigurna, ali je u većini slučajeva moguće postići značajno poboljšanje vida nakon operacije.
Defekti miopije i dalekovidnosti mogu se prevladati naočalama ili rehabilitacijskim tečajevima gimnastike kao i druge refraktivne greške.
Astigmatizam
Astigmatizam je defekt u optici oka uzrokovan nepravilnim oblikom rožnice i/ili sočiva. Kod svih ljudi, oblici rožnjače i sočiva se razlikuju od idealnog tijela rotacije (to jest, svi ljudi imaju astigmatizam u jednom ili drugom stepenu). U teškim slučajevima, istezanje duž jedne od osi može biti vrlo snažno, osim toga, rožnica može imati defekte zakrivljenosti uzrokovane drugim razlozima (povrede, zarazne bolesti itd.). Kod astigmatizma, zraci svjetlosti se lome različite jačine na različitim meridijanima, zbog čega je slika na mjestima zakrivljena i nejasna. U teškim slučajevima, distorzija je toliko jaka da značajno smanjuje kvalitetu vida.
Astigmatizam je lako dijagnosticirati gledanjem jednog oka u list papira s tamnim paralelnim linijama - dok rotira takav list, astigmatist će primijetiti da su tamne linije zamućene, a zatim postati jasnije. Većina ljudi ima urođeni astigmatizam do 0,5 dioptrije, koji ne uzrokuje nelagodu.
Ovaj nedostatak se kompenzuje naočalama sa cilindričnim sočivima različite zakrivljenosti horizontalno i vertikalno i kontaktnim sočivima (tvrdim ili mekim toričnim), kao i naočarima različite optičke snage na različitim meridijanima.
Defekti retine
Daltonizam
Ako u retini percepcija jedne od tri primarne boje ispadne ili je oslabljena, tada osoba ne percipira nijednu boju. Postoje daltonisti za crvene, zelene i plavo-ljubičaste boje. Sljepilo od pare, ili čak potpuno sljepilo za boje, rijetko je. Češće postoje ljudi koji ne mogu razlikovati crvenu od zelene. Ove boje doživljavaju kao sive. Takvo oštećenje vida nazvano je daltonizmom - po engleskom naučniku D. Daltonu, koji je i sam patio od takvog poremećaja vida boja i prvi ga je opisao.
Daltonizam je neizlječiv, nasljeđuje se (vezano za X hromozom). Ponekad se javlja nakon određenih očnih i nervnih bolesti.
Daltonistima nije dozvoljen rad u vezi sa upravljanjem vozilima na javnim putevima. Dobra percepcija boja vrlo je važna za mornare, pilote, hemičare, umjetnike, pa se za neke profesije vid boja provjerava pomoću posebnih tablica.
Scotoma
Scotoma (grč. skotos- mrak) - pjegavi nedostatak u vidnom polju oka uzrokovan bolešću retine, bolestima vidnog živca, glaukomom. To su područja (unutar vidnog polja) u kojima je vid značajno oštećen ili odsutan. Ponekad se slijepa mrlja naziva skotom - područje na mrežnici koje odgovara glavi optičkog živca (tzv. fiziološki skotom).
Apsolutni skotom (eng. apsolutni scotomata) - područje u kojem je vid odsutan. Relativni skotom (eng. relativni skotom) - područje u kojem je vid značajno smanjen.
Možete pretpostaviti prisutnost skotoma neovisnim provođenjem studije koristeći Amslerov test.
Učitavanje ...