Théoriquement une tache de lumière d'une source ponctuelle éloignée en se concentrant sur la rétine doit être infinitésimal. Cependant, étant donné que le système optique de l'œil est imparfait, une telle tache sur la rétine, même à la résolution maximale du système optique d'un œil normal, a généralement un diamètre total d'environ 11 µm. Au centre du spot, la luminosité est la plus élevée, et vers ses bords, la luminosité diminue progressivement.
Diamètre moyen des cônes dans la fovéa la rétine (la partie centrale de la rétine, où l'acuité visuelle est la plus élevée) mesure environ 1,5 µm, soit 1/7 du diamètre de la tache lumineuse. Cependant, comme la tache lumineuse a un point central brillant et des bords ombrés, une personne peut normalement distinguer deux points distincts avec une distance sur la rétine entre leurs centres d'environ 2 m, ce qui est légèrement plus grand que la largeur des cônes de la fovéa.
Acuité visuelle normale l'œil humain pour distinguer les sources lumineuses ponctuelles est d'environ 25 secondes d'arc. Par conséquent, lorsque les rayons lumineux provenant de deux points distincts atteignent l'œil à un angle de 25 secondes entre eux, ils sont généralement reconnus comme deux points au lieu d'un. Cela signifie qu'une personne ayant une acuité visuelle normale, regardant deux sources lumineuses ponctuelles à une distance de 10 m, ne peut distinguer ces sources en tant qu'objets séparés que si elles sont à une distance de 1,5 à 2 mm l'une de l'autre.
Avec le diamètre de la fosse moins de 500 microns moins de 2° du champ de vision tombent dans la région de la rétine avec une acuité visuelle maximale. En dehors de la région de la fosse centrale, l'acuité visuelle s'affaiblit progressivement, diminuant de plus de 10 fois en atteignant la périphérie. En effet, dans les parties périphériques de la rétine, à mesure que la distance par rapport à la fosse centrale augmente, un nombre croissant de bâtonnets et de cônes se fixent sur chaque fibre du nerf optique.
Méthode clinique pour déterminer l'acuité visuelle... Une carte de test oculaire se compose généralement de lettres de différentes tailles placées à environ 6 m (20 pi) de la personne testée. Si une personne à cette distance voit bien les lettres qu'elle devrait voir normalement, elle dit que son acuité visuelle est de 1,0 (20/20), c'est-à-dire la vue est normale. Si une personne à cette distance ne voit que les lettres qui devraient normalement être visibles à 60 m (200 pi), on dit que la personne a une vision de 0,1 (20/200). En d'autres termes, la méthode clinique d'évaluation de l'acuité visuelle utilise une fraction mathématique qui reflète le rapport de deux distances, ou le rapport de l'acuité visuelle d'une personne donnée à l'acuité visuelle normale.
Il y a trois manières principales, à l'aide duquel une personne détermine généralement la distance à un objet : (1) la taille des images d'objets connus sur la rétine ; (2) le phénomène de mouvement de parallaxe ; (3) le phénomène de stéréopsie. La capacité de déterminer la distance est appelée perception de la profondeur.
Détermination de la distance par dimension images d'objets connus sur la rétine. Si l'on sait que la taille de la personne que vous voyez est de 180 cm, vous pouvez déterminer à quelle distance la personne se trouve de vous simplement par la taille de son image sur la rétine. Cela ne signifie pas que chacun de nous pense consciemment à la taille de la rétine, mais le cerveau apprend à calculer automatiquement les distances aux objets à partir de la taille des images lorsque les données sont connues.
Détermination de la distance de parallaxe du mouvement... Un autre moyen important de déterminer la distance entre l'œil et l'objet est le degré de changement de la parallaxe du mouvement. Si une personne regarde au loin complètement immobile, il n'y a pas de parallaxe. Cependant, lorsque la tête est déplacée d'un côté ou de l'autre, les images d'objets proches se déplacent rapidement le long de la rétine, tandis que les images d'objets éloignés restent presque immobiles. Par exemple, lorsque la tête est déplacée sur le côté de 2,54 cm, l'image d'un objet situé à cette distance des yeux traverse la quasi-totalité de la rétine, tandis que le déplacement de l'image d'un objet situé à une distance de 60 m des yeux ne se fait pas sentir. Ainsi, en utilisant le mécanisme de parallaxe variable, il est possible de déterminer les distances relatives à divers objets même avec un seul œil.
Détermination de la distance à l'aide de la stéréopsie... Vision binoculaire. Une autre raison de la sensation de parallaxe est la vision binoculaire. Les yeux étant décalés les uns par rapport aux autres d'un peu plus de 5 cm, les images sur les rétines des yeux diffèrent les unes des autres. Par exemple, un objet devant le nez à une distance de 2,54 cm forme une image sur le côté gauche de la rétine de l'œil gauche et sur le côté droit de la rétine de l'œil droit, tandis que les images d'un petit objet situé devant le nez et à une distance de 6 m de celui-ci forment des points étroitement correspondants au centre des deux rétines. Les images de la tache rouge et du carré jaune sont projetées dans des zones opposées des deux rétines du fait que les objets sont à des distances différentes devant les yeux.
Ce type parallaxe cela arrive toujours en voyant avec deux yeux. C'est la parallaxe binoculaire (ou stéréopsie) qui est presque entièrement responsable de la capacité beaucoup plus élevée d'estimer la distance aux objets proches pour une personne avec deux yeux par rapport à une personne avec un seul œil. Cependant, la stéréopsie est pratiquement inutile pour la perception des profondeurs au-delà de 15-60 m.
La surface de la Terre se plie et disparaît du champ de vision à une distance de 5 kilomètres. Mais notre acuité visuelle nous permet de voir bien au-delà de l'horizon. S'il était plat, ou si vous vous teniez au sommet d'une montagne et que vous regardiez une zone beaucoup plus vaste de la planète que d'habitude, vous pourriez voir des lumières vives à des centaines de kilomètres. Par une nuit noire, on pouvait même voir la flamme d'une bougie à 48 kilomètres.
La distance à laquelle l'œil humain peut voir dépend du nombre de particules de lumière ou de photons émis par l'objet distant. L'objet le plus éloigné visible à l'œil nu est la nébuleuse d'Andromède, située à une distance énorme de 2,6 millions d'années-lumière de la Terre. Au total, un billion d'étoiles de cette galaxie émettent suffisamment de lumière pour que plusieurs milliers de photons entrent en collision avec chaque centimètre carré de la surface terrestre chaque seconde. Par une nuit noire, cette quantité est suffisante pour activer la rétine.
En 1941, le spécialiste de la vision Selig Hecht et ses collègues de l'Université de Columbia ont fait ce qui est toujours considéré comme une mesure fiable du seuil absolu de vision - le nombre minimum de photons qui doivent entrer dans la rétine pour induire une conscience visuelle. L'expérience a fixé le seuil dans des conditions idéales : les yeux des participants ont eu le temps de s'habituer pleinement à l'obscurité absolue, un éclair de lumière bleu-vert agissant comme un irritant avait une longueur d'onde de 510 nanomètres (à laquelle les yeux sont les plus sensibles) , et la lumière était dirigée vers le bord périphérique de la rétine rempli de cellules reconnaissant la lumière avec des bâtons.
Selon les scientifiques, pour que les participants à l'expérience puissent reconnaître un tel éclair de lumière dans plus de la moitié des cas, de 54 à 148 photons devaient frapper les globes oculaires. Sur la base de mesures d'absorption rétinienne, les scientifiques ont calculé qu'une moyenne de 10 photons sont réellement absorbés par les bâtonnets de la rétine humaine. Ainsi, l'absorption de 5-14 photons ou, par conséquent, l'activation de 5-14 bâtonnets indique au cerveau que vous voyez quelque chose.
"C'est vraiment un très petit nombre de réactions chimiques", ont noté Hecht et ses collègues dans un article sur l'expérience.
Compte tenu du seuil absolu, de la luminosité de la flamme de la bougie et de la distance estimée à laquelle l'objet lumineux diminue, les scientifiques ont conclu qu'une personne peut distinguer le faible scintillement d'une flamme de bougie à une distance de 48 kilomètres.
Mais à quelle distance peut-on reconnaître qu'un objet est plus qu'un simple scintillement de lumière ? Pour qu'un objet apparaisse étendu dans l'espace et non ponctuel, la lumière qui en provient doit activer au moins deux cônes adjacents de la rétine - les cellules responsables de la vision des couleurs. Idéalement, l'objet doit se trouver à un angle d'au moins 1 minute d'arc, ou un sixième de degré, pour exciter les cônes adjacents. Cette mesure angulaire reste la même que l'objet soit proche ou éloigné (l'objet éloigné doit être beaucoup plus grand pour être au même angle que le proche). Le plein se trouve à un angle de 30 minutes d'arc, tandis que Vénus se distingue à peine comme un objet étendu à un angle d'environ 1 minute d'arc.
Les objets de taille humaine se distinguent par leur extension à une distance d'environ 3 kilomètres seulement. En comparaison, à cette distance, on pouvait clairement distinguer les deux phares de la voiture.
La vision est le canal par lequel une personne reçoit environ 70% de toutes les données sur le monde qui l'entoure. Et cela n'est possible que pour la raison que c'est la vision humaine qui est l'un des systèmes visuels les plus complexes et les plus étonnants de notre planète. S'il n'y avait pas de vue, nous vivrions probablement tous dans le noir.
L'œil humain a une structure parfaite et offre une vision non seulement en couleur, mais aussi en trois dimensions et avec la plus grande netteté. Il a la capacité de changer instantanément la mise au point à diverses distances, de réguler le volume de la lumière entrante, de distinguer un grand nombre de couleurs et encore plus de nuances, de corriger les aberrations sphériques et chromatiques, etc. Six niveaux de la rétine sont connectés au cerveau de l'œil, dans lequel, avant même que l'information ne soit envoyée au cerveau, les données passent par une étape de compression.
Mais comment fonctionne notre vision ? Comment la transformer en image en améliorant la couleur réfléchie par les objets ? Si vous y réfléchissez sérieusement, nous pouvons conclure que la structure du système visuel humain dans les moindres détails est "pensée" par la Nature qui l'a créé. Si vous préférez croire que le Créateur ou une Puissance Supérieure est responsable de la création de l'homme, alors vous pouvez leur attribuer ce mérite. Mais ne comprenons pas, mais continuons à parler de l'appareil de vision.
Énorme quantité de détails
La structure de l'œil et sa physiologie peuvent être qualifiées de vraiment idéales. Pensez par vous-même : les deux yeux sont situés dans les cavités osseuses du crâne, qui les protègent de toutes sortes de dommages, mais ils en dépassent juste pour offrir la vue horizontale la plus large possible.
La distance entre les yeux donne une profondeur spatiale. Et les globes oculaires eux-mêmes, comme on le sait avec certitude, ont une forme sphérique, grâce à laquelle ils peuvent tourner dans quatre directions: gauche, droite, haut et bas. Mais chacun de nous tient tout cela pour acquis - peu de gens pensent à ce que ce serait si nos yeux étaient carrés ou triangulaires ou si leurs mouvements étaient chaotiques - cela rendrait la vision limitée, confuse et inefficace.
Ainsi, la structure de l'œil est extrêmement complexe, mais c'est précisément ce qui rend possible le travail d'environ quatre douzaines de ses divers composants. Et même s'il n'y avait même pas un de ces éléments, le processus de vision cesserait de s'effectuer comme il devrait l'être.
Pour voir à quel point l'œil est complexe, nous vous suggérons de porter votre attention sur l'image ci-dessous.
Parlons de la manière dont le processus de perception visuelle est mis en œuvre dans la pratique, des éléments du système visuel impliqués dans cela et de la responsabilité de chacun d'eux.
Feu de croisement
Lorsque la lumière s'approche de l'œil, les rayons lumineux entrent en collision avec la cornée (autrement appelée cornée). La transparence de la cornée permet à la lumière de la traverser jusqu'à la surface interne de l'œil. Soit dit en passant, la transparence est la caractéristique la plus importante de la cornée, et elle reste transparente du fait qu'une protéine spéciale qu'elle contient inhibe le développement des vaisseaux sanguins - un processus qui se produit dans presque tous les tissus du corps humain. Dans le cas où la cornée n'était pas transparente, le reste des composants du système visuel n'aurait aucune valeur.
Entre autres choses, la cornée empêche la litière, la poussière et tout élément chimique de pénétrer dans les cavités internes de l'œil. Et la courbure de la cornée lui permet de réfracter la lumière et d'aider le cristallin à focaliser les rayons lumineux sur la rétine.
Une fois que la lumière a traversé la cornée, elle traverse un petit trou situé au milieu de l'iris de l'œil. L'iris, quant à lui, est un diaphragme circulaire qui se trouve devant la lentille juste derrière la cornée. L'iris est aussi l'élément qui donne la couleur des yeux, et la couleur dépend du pigment prédominant dans l'iris. Le trou central de l'iris est la pupille qui nous est familière. La taille de ce trou peut être modifiée pour contrôler la quantité de lumière entrant dans l'œil.
La taille de la pupille va changer directement par l'iris, et cela est dû à sa structure unique, car il se compose de deux types de tissus musculaires différents (même ici il y a des muscles !). Le premier muscle est une compression circulaire - il est situé dans l'iris de manière circulaire. Lorsque la lumière est vive, elle se contracte, à la suite de quoi la pupille se contracte, comme si elle était attirée vers l'intérieur par le muscle. Le deuxième muscle est en expansion - il est situé radialement, c'est-à-dire le long du rayon de l'iris, qui peut être comparé aux rayons d'une roue. Dans la pénombre, ce deuxième muscle se contracte et l'iris ouvre la pupille.
Beaucoup de gens éprouvent encore des difficultés lorsqu'ils essaient d'expliquer comment les éléments susmentionnés du système visuel humain sont formés, après tout, sous toute autre forme intermédiaire, c'est-à-dire à n'importe quel stade de l'évolution, ils ne pourraient tout simplement pas fonctionner, mais une personne voit dès le début de son existence. Mystère…
Mise au point
En contournant les étapes ci-dessus, la lumière commence à traverser la lentille située derrière l'iris. La lentille est un élément optique en forme de sphère allongée convexe. La lentille est absolument lisse et transparente, elle ne contient pas de vaisseaux sanguins et elle-même est située dans un sac élastique.
En passant à travers la lentille, la lumière est réfractée, après quoi elle se concentre sur la fosse rétinienne - l'endroit le plus sensible contenant le nombre maximal de photorécepteurs.
Il est important de noter que la structure et la composition uniques confèrent à la cornée et au cristallin un pouvoir réfractif élevé, garantissant une courte distance focale. Et comme il est étonnant qu'un système aussi complexe tienne dans un seul globe oculaire (pensez à quoi ressemblerait une personne si, par exemple, un mètre était nécessaire pour focaliser les rayons lumineux provenant des objets !).
Il n'est pas moins intéressant que le pouvoir de réfraction combiné de ces deux éléments (cornée et cristallin) soit en excellente corrélation avec le globe oculaire, et cela peut être appelé en toute sécurité une autre preuve que le système visuel est créé simplement inégalé, car le processus de focalisation est trop complexe pour parler de quelque chose qui ne s'est produit que par des mutations progressives - des étapes évolutives.
Si nous parlons d'objets situés près de l'œil (en règle générale, une distance inférieure à 6 mètres est considérée comme proche), alors c'est encore plus curieux, car dans cette situation, la réfraction des rayons lumineux s'avère encore plus forte . Ceci est fourni par une augmentation de la courbure de la lentille. Le cristallin est relié par des bandes ciliaires au muscle ciliaire qui, en se contractant, permet au cristallin de prendre une forme plus convexe, augmentant ainsi son pouvoir réfractif.
Et là encore, on ne peut manquer de mentionner la structure la plus complexe du cristallin : ses nombreux fils, constitués de cellules reliées les unes aux autres, en sont constitués, et de fines ceintures le relient au corps ciliaire. La mise au point s'effectue sous le contrôle du cerveau de manière extrêmement rapide et entièrement «automatique» - il est impossible pour une personne de réaliser consciemment un tel processus.
Le sens du "film"
La mise au point entraîne la mise au point de l'image sur la rétine, qui est un tissu multicouche sensible à la lumière qui recouvre l'arrière du globe oculaire. La rétine contient environ 137 000 000 photorécepteurs (à titre de comparaison, on peut citer les appareils photo numériques modernes, dans lesquels il n'y a pas plus de 10 000 000 de tels éléments capteurs). Un si grand nombre de photorécepteurs est dû au fait qu'ils sont situés extrêmement étroitement - environ 400 000 par 1 mm².
Ici, il ne sera pas superflu de citer les mots du microbiologiste Alan L. Gillen, qui parle dans son livre "The Body by Design" de la rétine de l'œil comme un chef-d'œuvre de la conception technique. Il pense que la rétine est l'élément le plus étonnant de l'œil, comparable au film photographique. La rétine photosensible, située à l'arrière du globe oculaire, est beaucoup plus fine que la cellophane (son épaisseur ne dépasse pas 0,2 mm) et beaucoup plus sensible que n'importe quel film photographique fabriqué par l'homme. Les cellules de cette couche unique sont capables de traiter jusqu'à 10 milliards de photons, tandis que la caméra la plus sensible ne peut en traiter que quelques milliers. Mais ce qui est encore plus surprenant, c'est que l'œil humain peut capter quelques photons même dans l'obscurité.
Au total, la rétine se compose de 10 couches de cellules photoréceptrices, dont 6 sont des couches de cellules photosensibles. Les 2 types de photorécepteurs ont une forme particulière, c'est pourquoi ils sont appelés cônes et bâtonnets. Les bâtonnets sont extrêmement sensibles à la lumière et offrent une perception en noir et blanc et une vision nocturne à l'œil. Les cônes, à leur tour, ne sont pas si sensibles à la lumière, mais ils sont capables de distinguer les couleurs - le fonctionnement optimal des cônes est noté pendant la journée.
Grâce au travail des photorécepteurs, les rayons lumineux sont transformés en complexes d'impulsions électriques et sont envoyés au cerveau à une vitesse incroyablement élevée, et ces impulsions elles-mêmes surmontent plus d'un million de fibres nerveuses en une fraction de seconde.
La communication des cellules photoréceptrices dans la rétine est très complexe. Les cônes et les bâtonnets ne sont en aucun cas directement connectés au cerveau. Ayant reçu le signal, ils le redirigent vers les cellules bipolaires, et ils redirigent les signaux déjà traités par eux-mêmes vers les cellules ganglionnaires, dont plus d'un million d'axones (neurites par lesquels sont transmis les influx nerveux) constituent un seul nerf optique à travers lequel les données vont au cerveau.
Deux couches de neurones intermédiaires, avant que les données visuelles ne soient envoyées au cerveau, facilitent le traitement parallèle de ces informations par six niveaux de perception situés dans la rétine. Cela est nécessaire pour que les images soient reconnues le plus rapidement possible.
Perception du cerveau
Une fois que les informations visuelles traitées sont entrées dans le cerveau, elles commencent à les trier, à les traiter et à les analyser, et elles forment également une image complète à partir des données individuelles. Bien sûr, beaucoup de choses sont encore inconnues sur le fonctionnement du cerveau humain, mais même ce que le monde scientifique peut fournir aujourd'hui est assez pour être étonné.
À l'aide de deux yeux, deux "images" du monde qui entoure une personne sont formées - une pour chaque rétine. Les deux « images » sont transmises au cerveau et, en réalité, une personne voit deux images en même temps. Mais comment?
Mais le point est le suivant : le point de la rétine d'un œil correspond exactement au point de la rétine de l'autre, et cela suggère que les deux images, entrant dans le cerveau, peuvent être superposées l'une à l'autre et combinées pour obtenir une seule image . Les informations reçues par les photorécepteurs de chacun des yeux convergent dans le cortex visuel du cerveau, où apparaît une seule image.
Du fait que les deux yeux peuvent avoir des projections différentes, certaines incohérences peuvent être observées, mais le cerveau compare et relie les images de manière à ce que la personne ne ressente aucune incohérence. De plus, ces écarts peuvent être utilisés pour obtenir une impression de profondeur spatiale.
Comme vous le savez, en raison de la réfraction de la lumière, les images visuelles entrant dans le cerveau sont initialement très petites et inversées, mais "à la sortie" nous obtenons l'image que nous avons l'habitude de voir.
De plus, dans la rétine, l'image est divisée en deux par le cerveau verticalement - à travers une ligne qui traverse la fosse rétinienne. Les côtés gauches des images capturées avec les deux yeux sont redirigés vers et les côtés droits sont redirigés vers la gauche. Ainsi, chacun des hémisphères de l'observateur ne reçoit des données que d'une partie de ce qu'il voit. Et encore - "à la sortie", nous obtenons une image solide sans aucune trace de la connexion.
La séparation des images et les voies optiques très complexes font que le cerveau voit chacun de ses hémisphères séparément en utilisant chacun des yeux. Cela vous permet d'accélérer le traitement du flux d'informations entrantes et fournit également une vision d'un œil si, soudainement, une personne, pour une raison quelconque, cesse de voir avec l'autre.
On peut en conclure que le cerveau en train de traiter l'information visuelle supprime les points "aveugles", les distorsions dues aux micromouvements des yeux, aux clignements, à l'angle de vision, etc., offrant à son propriétaire une image intégrale adéquate de l'observé.
Un autre élément important du système visuel est. Il n'y a aucun moyen de minimiser l'importance de cette question, puisque pour pouvoir bien utiliser notre vision, il faut pouvoir tourner les yeux, les lever, les baisser, bref, bouger les yeux.
Au total, on distingue 6 muscles externes qui sont reliés à la surface externe du globe oculaire. Ces muscles comprennent 4 droits (inférieur, supérieur, latéral et moyen) et 2 obliques (inférieur et supérieur).
Au moment où l'un des muscles se contracte, le muscle qui lui est opposé se détend - cela assure un mouvement uniforme des yeux (sinon tous les mouvements oculaires seraient effectués par saccades).
Tourner deux yeux modifie automatiquement le mouvement des 12 muscles (6 muscles pour chaque œil). Et il est à noter que ce processus est continu et très bien coordonné.
Selon le célèbre ophtalmologiste Peter Janey, le contrôle et la coordination de la communication des organes et des tissus avec le système nerveux central à travers les nerfs (c'est ce qu'on appelle l'innervation) des 12 muscles oculaires est l'un des processus très complexes qui se produisent dans le cerveau. Si nous ajoutons à cela la précision de rediriger le regard, la douceur et l'uniformité des mouvements, la vitesse avec laquelle l'œil peut tourner (et cela fait 700° par seconde), et combinons tout cela, nous obtiendrons en fait un résultat phénoménal en termes de système d'œil mobile de performance. Et le fait qu'une personne ait deux yeux rend les choses encore plus difficiles - avec le mouvement synchrone des yeux, la même innervation musculaire est nécessaire.
Les muscles qui font tourner les yeux sont différents des muscles du squelette. ils sont constitués de nombreuses fibres différentes, et ils sont contrôlés par un nombre encore plus grand de neurones, sans quoi la précision des mouvements deviendrait impossible. Ces muscles peuvent être appelés uniques aussi parce qu'ils sont capables de se contracter rapidement et ne se fatiguent pratiquement pas.
Étant donné que l'œil est l'un des organes les plus importants du corps humain, il a besoin de soins continus. C'est précisément pour cela que le « système de nettoyage intégré », qui se compose des sourcils, des paupières, des cils et des glandes lacrymales, est prévu, si vous pouvez l'appeler ainsi.
À l'aide des glandes lacrymales, un liquide collant est régulièrement produit, se déplaçant à une vitesse lente le long de la surface externe du globe oculaire. Ce liquide élimine divers débris (poussière, etc.) de la cornée, après quoi il pénètre dans le canal lacrymal interne, puis s'écoule dans le canal nasal, avant d'être excrété par le corps.
Les larmes contiennent un agent antibactérien très puissant qui détruit les virus et les bactéries. Les paupières fonctionnent comme des essuie-glaces - elles nettoient et hydratent les yeux par des clignements involontaires à des intervalles de 10 à 15 secondes. Avec les paupières, les cils fonctionnent également, empêchant les débris, la saleté, les microbes, etc. de pénétrer dans l'œil.
Si les paupières ne remplissaient pas leur fonction, les yeux de la personne se desséchaient progressivement et se couvraient de cicatrices. S'il n'y avait pas de canal lacrymal, les yeux seraient constamment remplis de liquide lacrymal. Si la personne ne cligne pas des yeux, des débris lui tombent dans les yeux et il peut même devenir aveugle. L'ensemble du "système de nettoyage" doit inclure le travail de tous les éléments sans exception, sinon il cesserait tout simplement de fonctionner.
Les yeux comme indicateur d'état
Les yeux humains sont capables de transmettre beaucoup d'informations au cours de son interaction avec les autres et le monde qui l'entoure. Les yeux peuvent irradier l'amour, brûler de colère, refléter la joie, la peur ou l'anxiété, ou la fatigue. Les yeux montrent où une personne regarde, si elle est intéressée par quelque chose ou non.
Par exemple, lorsque les gens lèvent les yeux au ciel en parlant à quelqu'un, cela peut être vu d'une manière complètement différente du regard vers le haut habituel. Les grands yeux chez les enfants provoquent plaisir et tendresse chez ceux qui les entourent. Et l'état des élèves reflète l'état de conscience dans lequel se trouve une personne à un moment donné. Les yeux sont un indicateur de vie et de mort, si nous parlons dans un sens global. C'est probablement pour cette raison qu'ils sont appelés le « miroir » de l'âme.
Au lieu d'une conclusion
Dans cette leçon, nous avons examiné la structure du système visuel humain. Naturellement, nous avons raté beaucoup de détails (ce sujet lui-même est très volumineux et il est problématique de l'intégrer dans le cadre d'une leçon), mais nous avons quand même essayé de transmettre le matériel afin que vous ayez une idée claire de COMMENT un personne voit.
Vous n'avez pas pu vous empêcher de remarquer que la complexité et les capacités de l'œil permettent à cet organe d'être plusieurs fois supérieur aux technologies et aux développements scientifiques les plus modernes. L'œil est une démonstration claire de la complexité de l'ingénierie dans un grand nombre de nuances.
Mais connaître l'appareil de vision est, bien sûr, bon et utile, mais le plus important est de savoir comment la vision peut être restaurée. Le fait est que le mode de vie d'une personne, les conditions dans lesquelles elle vit et certains autres facteurs (stress, génétique, mauvaises habitudes, maladies et bien plus encore) - tout cela contribue souvent au fait que la vision peut se détériorer au fil des ans , c'est-à-dire le système visuel commence à mal fonctionner.
Mais la détérioration de la vision dans la plupart des cas n'est pas un processus irréversible - connaissant certaines techniques, ce processus peut être inversé, et la vision, sinon la même que celle d'un nourrisson (bien que parfois cela soit également possible), alors aussi bonne que possible pour chaque personne. Par conséquent, la prochaine leçon de notre cours sur le développement de la vision sera consacrée aux méthodes de restauration de la vision.
Regardez la racine !
Testez vos connaissances
Si vous souhaitez tester vos connaissances sur le sujet de cette leçon, vous pouvez passer un petit test composé de plusieurs questions. Dans chaque question, une seule option peut être correcte. Après avoir sélectionné l'une des options, le système passe automatiquement à la question suivante. Les points que vous recevez sont influencés par l'exactitude de vos réponses et le temps passé à les réussir. Veuillez noter que les questions sont différentes à chaque fois et que les options sont mélangées.
II. CONDITIONS ET MÉTHODES D'OBSERVATION D'OBJETS LOINTAINES
Vision du lieu d'observation
Il n'est pas possible d'arpenter la zone éloignée à partir de chaque point. Très souvent, les objets proches de nous (maisons, arbres, collines) obscurcissent l'horizon.
La partie du territoire qui peut être vue d'un endroit est généralement appelée l'horizon de ce point. Si des objets proches bloquent l'horizon et ne peuvent donc pas regarder au loin, alors ils disent que l'horizon est très petit. Dans certains cas, comme par exemple dans une forêt, dans des buissons denses, parmi des immeubles rapprochés, l'horizon peut être limité à quelques dizaines de mètres.
Pour observer l'ennemi, vous devez le plus souvent regarder au loin, et donc, pour les points d'observation (PO), ils essaient de choisir des points avec une bonne et large perspective.
Pour que les objets environnants n'interfèrent pas avec la vue, vous devez vous positionner au-dessus d'eux. Ainsi, les positions situées assez haut se distinguent le plus souvent par un horizon ouvert. Si un point est au-dessus des autres, alors ils disent qu'il « commande » sur eux. Ainsi, une bonne perspective dans toutes les directions peut être obtenue lorsque le point d'observation est à un point qui domine la zone environnante (Fig. 3).
Les sommets des montagnes, des collines et autres hautes terres sont des points qui offrent généralement une large vue sur les basses terres environnantes. Dans une plaine, où le terrain est plat, les meilleures perspectives sont obtenues lors de l'escalade de structures et de bâtiments artificiels. Depuis le toit d'un grand immeuble, depuis la tour de l'usine, depuis le clocher, on peut presque toujours observer des parties très éloignées du paysage. S'il n'y a pas de bâtiments appropriés, des tours d'observation spéciales sont parfois construites.
Même dans les temps anciens, au sommet des collines et des falaises abruptes, des tours de guet spéciales étaient érigées et à partir d'elles, elles surveillaient les environs afin de remarquer à l'avance l'approche de l'armée ennemie et de ne pas être pris par surprise. En partie dans le même but, des tours ont été construites dans d'anciennes forteresses et châteaux. Dans la Russie antique, les clochers des églises servaient de tours de guet, en Asie centrale - les minarets des mosquées.
De nos jours, les tours d'observation spéciales sont très courantes. Souvent, parmi les forêts et les champs de notre pays, on rencontre des tours en rondins, ou "phares". Il s'agit soit de "signaux" géodésiques à partir desquels ils effectuent des observations lors de l'arpentage du terrain, soit des postes du garde forestier de lutte contre les incendies, à partir desquels ils surveillent la forêt pendant une sécheresse et remarquent les incendies de forêt émergents.
La hauteur de toute structure au sol est naturellement limitée. Pour s'élever encore plus haut au-dessus du sol et ainsi élargir encore plus leurs horizons, ils utilisent des véhicules volants. Déjà pendant la Première Guerre mondiale, les ballons cerfs-volants captifs (les "saucisses") étaient largement utilisés pour l'observation. Dans la nacelle du ballon était assis un observateur qui pouvait s'élever à une altitude de 1000 m ou plus, rester dans les airs pendant des heures et surveiller un vaste territoire. Mais le ballon est une cible trop vulnérable pour l'ennemi : il est facile d'abattre à la fois du sol et des airs. Par conséquent, le meilleur moyen de reconnaissance devrait être considéré comme un avion. Capable de grimper à de grandes hauteurs, de se déplacer à grande vitesse sur le territoire ennemi, d'échapper à la poursuite et de repousser activement une attaque des forces aériennes ennemies, il permet non seulement d'effectuer une surveillance sur son territoire, mais également d'effectuer une reconnaissance profonde dans l'arrière de l'ennemi pendant une guerre. Dans ce cas, l'observation visuelle est souvent complétée par la photographie de la zone étudiée, c'est ce qu'on appelle la photographie aérienne.
Plage d'ouverture
Laissez l'observateur se trouver dans un endroit complètement ouvert et plat, par exemple au bord de la mer ou dans la steppe. Il n'y a pas de gros objets à proximité, l'horizon n'est bloqué par rien. Quel espace un observateur peut-il pouvoir observer dans ce cas ? Où et comment ses horizons seront-ils limités ?
Tout le monde sait que dans ce cas, la ligne d'horizon sera la limite de l'horizon, c'est-à-dire la ligne à laquelle le ciel semble converger avec la terre.
Quel est cet horizon ? Ici, nous devons nous rappeler les leçons de géographie. La terre est ronde, et donc sa surface est convexe partout. C'est cette courbure, cette convexité de la surface de la Terre qui limite les horizons à l'air libre.
Laissez l'observateur se tenir au point H (Fig. 4). Traçons une ligne NG, qui touche la surface sphérique de la terre au point G. Évidemment, cette partie de la terre qui est plus proche de l'observateur que G sera visible ; Quant à la surface terrestre située plus loin que G, par exemple le point B, alors elle ne sera pas visible : elle sera bloquée par le renflement de la terre entre I et B. Tracez un cercle passant par le point G avec un centre au pied de l'observateur. Pour l'observateur, c'est le long de ce cercle que se situe son horizon visible, c'est-à-dire la frontière de la terre et du ciel. Notez que cet horizon n'est pas visible de l'observateur à la perpendiculaire du fil à plomb, mais quelque peu vers le bas.
D'après le dessin, il est facile de comprendre que plus l'observateur s'élève au-dessus de la surface de la terre, plus le point de contact Г s'éloignera de lui et, par conséquent, plus ses horizons seront larges. Par exemple, si un observateur descend du sommet de la tour H à la plate-forme inférieure, il ne pourra alors voir le sol que jusqu'à un point beaucoup plus proche du point G.
Cela signifie que même lorsque rien n'obscurcit l'horizon, monter vers le haut élargit les horizons et permet de voir plus loin. Par conséquent, même dans des endroits complètement ouverts, il est avantageux de choisir le point le plus haut possible pour le point d'observation. L'étude mathématique de la question montre 1 : pour que l'horizon s'élargit deux fois, il faut s'élever à une hauteur de 2x2 = 4 fois plus grande ; pour élargir l'horizon trois fois, 3x3 = 9 fois plus grand, etc. Autrement dit, pour que l'horizon se déplace N fois plus loin, il faut monter N 2 fois plus haut.
Le tableau 1 donne la distance entre l'horizon visible et le point d'observation lorsque l'observateur s'élève à différentes hauteurs. Les nombres donnés ici sont la frontière jusqu'à laquelle vous pouvez arpenter la surface même de la terre. Si nous parlons d'observer un objet de grande taille, tel que le mât du navire K, illustré à la Fig. 4, alors il sera visible beaucoup plus loin, puisque son sommet dépassera au-dessus de la ligne de l'horizon visible.
La distance à laquelle un objet, par exemple une montagne, une tour, un phare, un navire, devient visible de l'horizon, est appelée plage d'ouverture... (Parfois, on l'appelle aussi « portée de visibilité », mais cela n'est pas pratique et peut prêter à confusion, car la portée de visibilité est généralement appelée la distance à laquelle un objet devient visible dans le brouillard.) C'est la limite au-delà de laquelle on ne peut pas voir cet objet à partir d'un point donné, dans quelles conditions.
Le champ d'ouverture est d'une grande importance pratique, surtout en mer. Il est facile à calculer en utilisant le tableau des plages d'horizon. Le fait est que la plage d'ouverture est égale à la plage d'horizon pour le point d'observation plus la plage d'ouverture pour le sommet de l'objet observé.
Donnons un exemple d'un tel calcul. L'observateur se tient sur la falaise côtière à une altitude de 100 m au-dessus du niveau de la mer et attend qu'apparaisse de l'horizon un navire dont les mâts font 15 m de haut. De quelle distance le navire doit-il parcourir pour que l'observateur le remarque ? Selon le tableau, la plage d'horizon du point d'observation sera de 38 km et celle du mât du navire de 15 km. La plage d'ouverture est égale à la somme de ces nombres : 38 + 15 = 53. Cela signifie que le mât du navire apparaîtra à l'horizon lorsque le navire s'approchera du point d'observation à 53 km.
Tailles apparentes des objets
Si vous vous éloignez progressivement d'un objet, sa visibilité se détériorera progressivement, divers détails disparaîtront les uns après les autres et il sera de plus en plus difficile d'examiner l'objet. Si l'objet est petit, alors à une certaine distance, il ne sera pas du tout possible de le distinguer, même si rien ne le bloque et que l'air est complètement transparent.
Par exemple, à une distance de 2 m, vous pouvez voir les moindres rides sur le visage d'une personne, qui ne sont plus visibles à une distance de 10 m. A une distance de 50-100 m, il n'est pas toujours possible de reconnaître une personne ; à une distance de 1000 m, il est difficile de déterminer son sexe, son âge et sa forme vestimentaire ; à une distance de 5 km, vous ne le verrez pas du tout. Il est difficile d'examiner un objet de loin car plus l'objet est éloigné, plus ses dimensions visibles et apparentes sont petites.
Tracez deux lignes droites entre l'œil de l'observateur et les bords de l'objet (Fig. 5). L'angle qu'ils ont compilé s'appelle coupe angulaire de l'objet... Il est exprimé dans les mesures usuelles de l'angle - degrés (°), minutes (") ou secondes (") et leurs dixièmes.
Plus l'objet est éloigné, plus son diamètre angulaire est petit. Afin de trouver le diamètre angulaire d'un objet, exprimé en degrés, vous devez prendre son diamètre réel, ou linéaire, et le diviser par la distance exprimée dans les mêmes mesures de longueur, et multiplier le résultat par 57,3. De cette façon:
Pour obtenir la taille angulaire en minutes, vous devez prendre le multiplicateur 3438 au lieu de 57,3, et si vous devez obtenir des secondes, alors - 206265.
Donnons un exemple. Le soldat mesure 162 cm, sous quel angle sa silhouette sera-t-elle vue à une distance de 2 km ? Constatant que 2 km vaut -200000 cm, on calcule :
Le tableau 2 donne les dimensions angulaires de l'objet en fonction de ses dimensions linéaires et de sa distance.
Acuité visuelle
La capacité de voir des objets distants n'est pas la même pour différentes personnes. L'un voit parfaitement les moindres détails d'une partie éloignée du paysage, l'autre distingue mal les détails d'objets même relativement proches.
La capacité de la vision à distinguer entre des parties angulaires minces et petites est appelée acuité visuelle, ou résolution... Pour les personnes qui, de par la nature de leur travail, doivent surveiller des parties éloignées du paysage, par exemple pour les pilotes, les marins, les chauffeurs, les conducteurs de locomotives, une vue perçante est absolument nécessaire. À la guerre, c'est la qualité la plus précieuse de chaque soldat. Une personne malvoyante ne peut pas bien viser, surveiller un ennemi éloigné, il est mauvais en reconnaissance.
Comment mesurer l'acuité visuelle ? Pour cela, des techniques très précises ont été développées.
Dessinez deux carrés noirs sur du carton blanc avec un petit espace blanc entre eux et éclairez bien ce carton. De près, les carrés et cet écart sont clairement visibles. Si vous commencez à vous éloigner progressivement du dessin, l'angle sous lequel l'écart entre les carrés est visible diminuera et il sera de plus en plus difficile de distinguer le dessin. Avec une distance suffisante, la bande blanche entre les carrés noirs disparaîtra complètement et l'observateur, au lieu de deux carrés séparés, verra un point noir sur fond blanc. Une personne ayant une vue nette peut remarquer deux carrés à une plus grande distance qu'une personne ayant une vision moins nette. Par conséquent, la largeur angulaire de l'espace, à partir de laquelle les carrés sont visibles séparément, peut servir de mesure de netteté.
J'ai trouvé que pour une personne ayant une vision normale ; la plus petite largeur d'écart à laquelle deux images noires sont visibles séparément est de 1 ". L'acuité d'une telle vision est prise comme unité. S'il est possible de voir des images séparées avec un intervalle entre elles de 0", 5, alors l'acuité sera être 2 ; si les objets ne sont séparés que lorsque la largeur de l'écart est de 2", alors l'acuité sera de 1/2, etc. Ainsi, afin de mesurer l'acuité visuelle, il faut trouver la plus petite largeur angulaire de l'écart, à laquelle deux images sont visibles comme séparées, et diviser l'unité par celle-ci :
Pour tester l'acuité visuelle, des dessins de différents contours sont utilisés. Le lecteur connaît probablement des tableaux avec des lettres de différentes tailles, qui sont utilisés par les ophtalmologistes (ophtalmologistes) pour vérifier leur vue. Sur une telle table, un œil normal avec une netteté égale à un analyse des lettres dont les lignes noires ont 1" d'épaisseur. Certaines d'entre elles sont plus faciles à démonter, tandis que d'autres sont plus difficiles. Cet inconvénient est éliminé en utilisant des "tests" spéciaux, où on montre à l'observateur les mêmes chiffres, tournés de différentes manières. Certains de ces tests sont illustrés à la Fig. 6.
Riz. 6. Exemples de figures pour tester l'acuité visuelle.
A gauche - deux bandes noires, la disparition de l'écart blanc entre elles est observée. Au milieu - un anneau avec un espace, la direction de cet espace doit être indiquée par le sujet. A droite - sous la forme de la lettre E, dont la rotation est indiquée par l'observateur.
Myopie et hypermétropie
Dans sa structure, l'œil est très similaire à un appareil photographique. C'est aussi une caméra, quoique de forme ronde, au bas de laquelle on obtient une image des objets observés (Fig. 7). L'intérieur du globe oculaire est recouvert d'un film mince spécial, ou peau, appelé coque en maille, ou rétine... Tout est parsemé d'un grand nombre de très petits corps, dont chacun est relié par un mince fil de nerf au nerf optique central puis au cerveau. Certains de ces corps sont courts et sont appelés cônes, tandis que d'autres, oblongs, sont appelés baguettes... Les cônes et les bâtonnets sont l'organe de notre corps qui perçoit la lumière ; chez eux, sous l'influence des rayons, une irritation spéciale est obtenue, qui est transmise par les nerfs, comme par des fils, au cerveau et est perçue par la conscience comme une sensation de lumière.
L'image lumineuse perçue par notre vision est composée de nombreux points séparés - stimulation de cônes et de bâtonnets. En cela, l'œil ressemble également à une photographie : là-bas, l'image sur l'image est également composée de nombreux petits points noirs - des grains d'argent.
Le rôle du cristallin pour l'œil est joué en partie par un liquide gélatineux qui remplit le globe oculaire, en partie par un corps transparent situé directement derrière la pupille et appelé lentille... Dans sa forme, la lentille ressemble à un verre biconvexe, ou à une lentille, mais diffère du verre en ce qu'elle se compose d'une substance molle et élastique qui ressemble vaguement à de la gelée.
Afin d'obtenir une bonne image claire, l'appareil photo doit d'abord être "mis au point". Pour ce faire, le cadre arrière, qui porte la plaque photographique, est déplacé d'avant en arrière jusqu'à ce qu'ils trouvent une telle distance de l'objectif à laquelle l'image sur le verre dépoli inséré dans le cadre est la plus distincte. L'œil ne peut pas s'écarter et bouger, et par conséquent la paroi arrière du globe oculaire ne peut pas s'approcher ou s'éloigner du cristallin. Pendant ce temps, pour regarder des objets éloignés et proches, la mise au point doit être différente. Dans l'œil, ceci est obtenu en modifiant la forme du cristallin. Il est enfermé dans un muscle annulaire spécial. Lorsque nous regardons des objets proches, ce muscle se contracte et appuie sur le cristallin, qui en sort, devient plus convexe, et donc son foyer devient plus court. Lorsque le regard est reporté sur des objets éloignés, le muscle s'affaiblit, le cristallin s'étire, devient plus plat et plus focalisé. Ce processus, qui se produit involontairement, est appelé hébergement.
Un œil sain normal est conçu de telle manière que, grâce à l'accommodation, il puisse voir des objets avec une netteté totale, à partir d'une distance de 15-20 cm et jusqu'à des objets très éloignés, qui peuvent être considérés comme la lune, les étoiles et autres corps célestes.
Certaines personnes ont un œil irrégulier. La paroi arrière du globe oculaire, sur laquelle doit être obtenue une image nette de l'objet considéré, est située soit plus près qu'elle ne le devrait, soit trop loin de la lentille.
Si la surface interne de l'œil est trop décalée vers l'avant, quelle que soit la tension de la lentille, l'image des objets proches est obtenue derrière elle, et donc l'image sur la surface sensible à la lumière de l'œil apparaîtra floue, floue. Un tel œil voit des objets proches flous, flous, - un manque de vision, appelé hypermétropie... Il est difficile pour une personne souffrant d'une telle déficience de lire, d'écrire, de comprendre de petits objets, même s'il voit parfaitement au loin. Pour éliminer les difficultés liées à l'hypermétropie, il faut porter des lunettes à verres convexes. Si vous ajoutez un verre convexe à la lentille et à d'autres parties optiques de l'œil, la distance focale devient plus courte. De là, l'image des objets en question se rapproche du cristallin et tombe sur la rétine.
Si la rétine est située plus loin de la lentille qu'elle ne devrait l'être, des images d'objets distants sont obtenues devant elle et non sur elle. Un œil souffrant d'une telle déficience voit des objets distants très peu clairs et flous. Contre un tel désavantage appelé myopie des lunettes avec des verres concaves aident. Avec de telles lunettes, la distance focale s'allonge et l'image d'objets distants, s'éloignant de la lentille, tombe sur la rétine.
Instruments optiques pour l'observation à longue distance
Si l'objet est mal visible du fait que ses dimensions angulaires sont trop petites, alors il peut être mieux vu en s'en approchant. Très souvent, il est impossible de le faire, il ne reste alors qu'une chose: examiner l'objet à travers un tel dispositif optique qui le montre sous une forme agrandie. Un appareil qui permet d'observer avec succès des objets distants a été inventé il y a longtemps, il y a plus de trois cents ans. C'est un télescope, ou télescope.
Tout télescope se compose essentiellement de deux parties : d'un grand verre biconvexe (lentille) à l'extrémité avant faisant face à l'objet (Fig. 8), qui est appelé lentille, et un deuxième verre biconvexe, plus petit, sur lequel l'œil est appliqué et qui s'appelle oculaire... Si le tuyau est dirigé vers un objet très éloigné, par exemple vers une lampe éloignée, les rayons se rapprochent de la lentille dans un faisceau parallèle. En passant à travers la lentille, ils sont réfractés, après quoi ils convergent dans un cône, et au point de leur intersection, appelé concentrer, une image d'une lanterne est obtenue sous la forme d'un point lumineux. Cette image est vue à travers un oculaire, qui agit comme une loupe, à la suite de quoi elle est considérablement agrandie et apparaît beaucoup plus grande.
Dans les télescopes modernes, la lentille et l'oculaire sont composés de plusieurs verres de convexité différente, ce qui permet d'obtenir des images beaucoup plus claires et plus nettes. De plus, dans un tuyau disposé comme le montre la Fig. 8, tous les objets seront visibles à l'envers. Il serait inhabituel et gênant pour nous de voir des gens courir la tête la première sur la terre suspendue au-dessus du ciel, et donc des lunettes supplémentaires spéciales, ou prismes, sont insérées dans les tuyaux destinés à observer les objets terrestres, qui font pivoter l'image vers une position normale.
Le but direct du télescope est de montrer un objet distant dans une vue agrandie. Le télescope augmente les dimensions angulaires et rapproche ainsi l'objet de l'observateur. Si le tube grossit 10 fois, cela signifie que l'objet à une distance de 10 km sera visible sous le même angle auquel il est visible à l'œil nu à une distance de 1 km. Les astronomes qui doivent observer des objets très éloignés - la Lune, les planètes, les étoiles, utilisent d'énormes télescopes dont le diamètre est de 1 m ou plus et la longueur atteint 10 à 20 m. Un tel télescope peut donner une augmentation de plus de 1000 fois. Pour examiner des objets terrestres, une augmentation aussi forte dans la plupart des cas est complètement inutile.
Dans l'armée, le principal dispositif d'observation est considéré jumelles... Les jumelles sont deux petits télescopes maintenus ensemble (Figure 9). Il permet de regarder avec deux yeux à la fois, ce qui, bien sûr, est bien plus pratique que d'observer avec un œil avec un seul télescope. Dans chaque moitié des jumelles, comme dans tout télescope, il y a une vitre avant - la lentille - et des lunettes arrière qui constituent l'oculaire. Entre eux se trouve une boîte contenant des prismes au moyen desquels l'image est tournée. Les jumelles d'un tel appareil sont appelées prismatique.
Le type le plus courant de jumelles prismatiques est le grossissement 6x, c'est-à-dire 6x. Des jumelles avec un grossissement de 4, 8 et 10 fois sont également utilisées.
En plus des jumelles, dans les affaires militaires, dans certains cas, des télescopes avec un grossissement de 10 à 50 fois sont utilisés, et en plus, périscopes.
Un périscope est un tube relativement long qui est conçu pour l'observation de derrière une couverture (Fig. 10). Le soldat, observant avec un périscope, reste lui-même dans la tranchée, exposant seulement la partie supérieure de l'appareil, qui porte la lentille, à l'extérieur. Cela protège non seulement l'observateur des tirs ennemis, mais facilite également le camouflage, car le petit bout du tuyau est beaucoup plus facile à camoufler que l'ensemble de la figure humaine. De longs périscopes sont utilisés sur les sous-marins. Lorsqu'il est nécessaire de surveiller secrètement l'ennemi, le bateau reste sous l'eau, n'exposant que l'extrémité à peine perceptible du périscope au-dessus de la surface de la mer.
Le lecteur peut se demander pourquoi seuls des appareils avec un grossissement relativement faible, ne dépassant pas 15 à 20 fois, sont utilisés en science militaire ? Après tout, il n'est pas difficile de fabriquer un télescope avec un grossissement de 100 à 200 fois et même plus.
Il existe un certain nombre de raisons qui rendent difficile l'utilisation de télescopes à fort grossissement lors d'une randonnée. Premièrement, plus le grossissement est fort, plus le champ de vision de l'appareil est petit, c'est-à-dire la partie du panorama qui y est visible. Deuxièmement, avec un fort grossissement, toute secousse, tremblement du tuyau rend l'observation difficile; par conséquent, un télescope à fort grossissement ne peut pas être tenu en main, mais doit être placé sur un support spécial, conçu pour que le tube puisse être tourné facilement et en douceur dans différentes directions. Mais le plus gros obstacle est l'atmosphère. L'air près de la surface de la terre n'est jamais calme : il fluctue, inquiète, tremble. À travers cet air en mouvement, nous regardons des parties éloignées du paysage. Cette image d'objets distants se dégrade : la forme des objets est déformée, l'objet, qui est en réalité immobile, bouge et change de forme tout le temps, il n'y a donc aucun moyen de distinguer ses détails. Plus le grossissement est élevé, plus toutes ces interférences sont fortes, plus la distorsion causée par les vibrations de l'air est perceptible. Cela conduit au fait que l'utilisation de dispositifs grossissants excessivement puissants lors de l'observation le long de la surface de la terre est inutile.
En raison du grand nombre d'étapes du processus de perception visuelle, ses caractéristiques individuelles sont considérées du point de vue de différentes sciences - optique (y compris la biophysique), psychologie, physiologie, chimie (biochimie). A chaque étape de la perception, des distorsions, des erreurs, des échecs surviennent, mais le cerveau humain traite les informations reçues et procède aux ajustements nécessaires. Ces processus sont de nature inconsciente et sont mis en œuvre dans une correction autonome à plusieurs niveaux des distorsions. De cette façon, les aberrations sphériques et chromatiques, les effets d'angle mort sont éliminés, la correction des couleurs est effectuée, une image stéréoscopique est formée, etc. Dans les cas où le traitement de l'information subconscient est insuffisant ou excessif, des illusions d'optique surviennent.
Physiologie de la vision humaine
Vision des couleurs
L'œil humain contient deux types de cellules sensibles à la lumière (photorécepteurs) : des bâtonnets très sensibles, qui sont responsables de la vision nocturne, et des cônes moins sensibles, qui sont responsables de la vision des couleurs.
La lumière avec différentes longueurs d'onde stimule différents types de cônes de différentes manières. Par exemple, la lumière jaune-verte stimule également les cônes de type L et M, mais stimule moins les cônes de type S. La lumière rouge stimule les cônes de type L beaucoup plus fortement que les cônes de type M, et le type S ne stimule presque pas du tout ; la lumière verte-bleue stimule davantage les récepteurs de type M que les récepteurs de type L et les récepteurs de type S encore légèrement plus ; la lumière de cette longueur d'onde stimule également les bâtonnets le plus fortement. La lumière violette stimule presque exclusivement les cônes de type S. Le cerveau perçoit des informations combinées provenant de différents récepteurs, ce qui fournit une perception différente de la lumière avec différentes longueurs d'onde.
Les gènes codant pour les protéines opsines sensibles à la lumière sont responsables de la vision des couleurs chez les humains et les singes. Selon les partisans de la théorie des trois composants, la présence de trois protéines différentes qui répondent à différentes longueurs d'onde est suffisante pour la perception des couleurs. La plupart des mammifères ne possèdent que deux de ces gènes, ils ont donc une vision bicolore. Dans le cas où une personne a deux protéines codées par des gènes différents qui sont trop similaires ou l'une des protéines n'est pas synthétisée, le daltonisme se développe. N.N. Miklouho-Maclay a découvert que les Papous de Nouvelle-Guinée, vivant au cœur de la jungle verte, n'avaient pas la capacité de distinguer la couleur verte.
L'opsine sensible à la lumière rouge est codée chez l'homme par le gène OPN1LW.
D'autres opsines humaines codent pour les gènes OPN1MW, OPN1MW2 et OPN1SW, dont les deux premiers codent pour des protéines sensibles à la lumière aux longueurs d'onde moyennes, et le troisième est responsable de l'opsine, qui est sensible aux courtes longueurs d'onde du spectre.
La nécessité de trois types d'opsines pour la vision des couleurs a récemment été démontrée dans des expériences sur le singe écureuil (saimiri), dont les mâles ont été guéris du daltonisme congénital en introduisant le gène de l'opsine humaine OPN1LW dans leur rétine. Ce travail (ainsi que des expériences similaires chez la souris) a montré que le cerveau mature est capable de s'adapter aux nouvelles capacités sensorielles de l'œil.
Le gène OPN1LW, qui code pour un pigment responsable de la perception du rouge, est très polymorphe (dans des travaux récents de Wirrelli et Tishkov, 85 allèles ont été trouvés dans un échantillon de 256 personnes), et environ 10 % des femmes avec deux allèles différents de ce gène a en fait un type supplémentaire de récepteurs de couleur et un certain degré de vision des couleurs 4C. Les variations du gène OPN1MW, qui code pour le pigment « jaune-vert », sont rares et n'affectent pas la sensibilité spectrale des récepteurs.
Le gène OPN1LW et les gènes responsables de la perception de la lumière de longueur d'onde moyenne sont situés en tandem sur le chromosome X, et une recombinaison ou une conversion génique non homologue se produit souvent entre eux. Dans ce cas, la fusion de gènes ou une augmentation du nombre de leurs copies dans le chromosome peut se produire. Les défauts du gène OPN1LW sont à l'origine d'un daltonisme partiel, la protanopie.
La théorie à trois composantes de la vision des couleurs a été exprimée pour la première fois en 1756 par MV Lomonosov, lorsqu'il a écrit "sur les trois questions du fond de l'œil". Cent ans plus tard, il a été développé par le scientifique allemand G. Helmholtz, qui ne mentionne pas le célèbre ouvrage de Lomonosov « Sur l'origine de la lumière », bien qu'il ait été publié et résumé en allemand.
En parallèle, il y avait la théorie de la couleur d'un adversaire d'Ewald Goering. Il a été développé par David H. Hubel et Torsten N. Wiesel. Ils ont reçu le prix Nobel 1981 pour leur découverte.
Ils ont suggéré que le cerveau ne reçoit aucune information sur les couleurs rouge (R), verte (V) et bleue (B) (théorie des couleurs de Jung-Helmholtz). Le cerveau reçoit des informations sur la différence de luminosité - sur la différence de luminosité entre le blanc (Y max) et le noir (Y min), sur la différence entre le vert et le rouge (G - R), sur la différence entre le bleu et le jaune (B - jaune) et le jaune ( jaune = R + G) est la somme du rouge et du vert, où R, V et B sont la luminosité des composants de couleur - rouge, R, vert, V et bleu, B.
Nous avons un système d'équations - K b-w = Y max - Y min ; K gr = G - R ; K brg = B - R - G, où K b / w, K gr, K brg sont les fonctions de coefficient de balance des blancs pour tout éclairage. En pratique, cela se traduit par le fait que les personnes perçoivent la couleur des objets de la même manière sous différentes sources lumineuses (adaptation des couleurs). La théorie de l'adversaire dans son ensemble explique mieux le fait que les gens perçoivent la couleur des objets de la même manière sous des sources lumineuses extrêmement différentes (adaptation des couleurs), y compris différentes couleurs de sources lumineuses dans la même scène.
Ces deux théories ne sont pas tout à fait cohérentes l'une avec l'autre. Mais malgré cela, on suppose toujours que la théorie des trois stimuli opère au niveau de la rétine, cependant, l'information est traitée et le cerveau reçoit des données qui sont déjà cohérentes avec la théorie de l'adversaire.
Vision binoculaire et stéréoscopique
La contribution de la pupille à la régulation de la sensibilité de l'œil est extrêmement insignifiante. Toute la gamme de luminosité que notre mécanisme visuel est capable de percevoir est énorme : de 10 -6 cd restauration de pigments photosensibles dans les photorécepteurs rétiniens - cônes et bâtonnets.
La sensibilité de l'œil dépend de la complétude de l'adaptation, de l'intensité de la source lumineuse, de la longueur d'onde et des dimensions angulaires de la source, ainsi que de la durée du stimulus. La sensibilité de l'œil diminue avec l'âge en raison de la détérioration des propriétés optiques de la sclérotique et de la pupille, ainsi que de la composante réceptrice de la perception.
La sensibilité maximale à la lumière du jour se situe à 555-556 nm, et avec un faible soir / nuit, elle se déplace vers le bord violet du spectre visible et est égale à 510 nm (au cours de la journée, elle fluctue entre 500 et 560 nm). Cela s'explique (la dépendance de la vision d'une personne aux conditions d'éclairage lorsqu'elle perçoit des objets multicolores, le rapport de leur luminosité apparente - l'effet Purkinje) par deux types d'éléments sensibles à la lumière de l'œil - en lumière vive, la vision est réalisée principalement par des cônes, et en cas de faible luminosité, seules des tiges sont utilisées de préférence.
Acuité visuelle
La capacité de différentes personnes à voir des détails plus ou moins grands d'un objet à la même distance avec la même forme du globe oculaire et le même pouvoir de réfraction du système oculaire dioptrique est due à la différence de distance entre les éléments sensibles de la rétine et est appelé acuité visuelle.
Acuité visuelle - la capacité de l'œil à percevoir une part deux points situés à une certaine distance l'un de l'autre ( détail, finesse, résolution). La mesure de l'acuité visuelle est l'angle de vue, c'est-à-dire l'angle formé par les rayons émanant des bords de l'objet en question (ou de deux points UNE et B) au point nodal ( K) les yeux. L'acuité visuelle est inversement proportionnelle à l'angle de vue, c'est-à-dire que plus il est petit, plus l'acuité visuelle est élevée. Normalement, l'œil humain est capable de une part percevoir des objets dont la distance angulaire n'est pas inférieure à 1 (1 minute).
L'acuité visuelle est l'une des fonctions les plus importantes de la vision. L'acuité visuelle d'une personne est limitée par sa structure. L'œil humain, contrairement aux yeux des céphalopodes, par exemple, est un organe inversé, c'est-à-dire que les cellules sensibles à la lumière sont situées sous une couche de nerfs et de vaisseaux sanguins.
L'acuité visuelle dépend de la taille des cônes situés dans la région maculaire, la rétine, ainsi que d'un certain nombre de facteurs : réfraction de l'œil, largeur pupillaire, transparence de la cornée, cristallin (et son élasticité), corps vitré ( qui composent l'appareil de réfraction de la lumière), l'état de la rétine et du nerf optique, l'âge.
L'acuité visuelle et/ou la sensibilité à la lumière sont souvent aussi appelées résolution de l'œil simple (nu) ( pouvoir de résolution).
ligne de mire
Vision périphérique (champ de vision) - déterminez les limites du champ de vision lors de leur projection sur une surface sphérique (en utilisant le périmètre). Le champ de vision est l'espace perçu par l'œil avec un regard fixe. Le champ visuel est fonction des parties périphériques de la rétine ; son état est largement déterminé par la capacité d'une personne à naviguer librement dans l'espace.
Les modifications du champ visuel sont causées par des maladies organiques et/ou fonctionnelles de l'analyseur visuel : rétine, nerf optique, voie optique, système nerveux central. Les violations du champ visuel se manifestent soit par un rétrécissement de ses limites (exprimées en degrés ou en valeurs linéaires), soit par la perte de ses sections individuelles (hémyanopsie), par l'apparition d'un scotome.
Binoculaire
En regardant un objet avec les deux yeux, nous ne le voyons que lorsque les axes de vision des yeux forment un tel angle de convergence (convergence) auquel des images symétriques et distinctes sur les rétines sont obtenues à certains endroits correspondants de la tache jaune sensible ( Fovea centralis). Grâce à une telle vision binoculaire, nous jugeons non seulement la position relative et la distance des objets, mais percevons également le relief et le volume.
Les principales caractéristiques de la vision binoculaire sont la présence de réserves élémentaires de vision binoculaire, profonde et stéréoscopique, d'acuité de stéréovision et de fusion.
La présence d'une vision binoculaire élémentaire est vérifiée en divisant une image en fragments, dont certains sont présentés à gauche et d'autres à l'œil droit. L'observateur a une vision binoculaire élémentaire s'il est capable de composer une seule image initiale à partir des fragments.
La présence d'une vision profonde est vérifiée en présentant une silhouette et des stéréogrammes stéréoscopiques - à points aléatoires, ce qui devrait faire vivre à l'observateur une expérience spécifique de la profondeur, qui diffère de l'impression de spatialité basée sur des caractéristiques monoculaires.
L'acuité stéréoscopique est l'opposé du seuil stéréoscopique. Le seuil de perception stéréoscopique est la disparité minimale détectable (déplacement angulaire) entre les parties du stéréogramme. Pour le mesurer, on utilise le principe qui est le suivant. Trois paires de figures sont présentées séparément aux yeux gauche et droit de l'observateur. Dans l'une des paires, la position des chiffres coïncide, dans les deux autres, l'une des figures est décalée horizontalement d'une certaine distance. Le sujet est invité à indiquer les chiffres dans l'ordre croissant de la distance relative. Si les chiffres sont indiqués dans l'ordre correct, alors le niveau de test augmente (la disparité diminue), sinon, la disparité augmente.
Les réserves fusionnelles sont les conditions dans lesquelles il existe une possibilité de fusion motrice du stéréogramme. Les réserves fusionnelles sont déterminées par la disparité maximale entre les parties du stéréogramme, à laquelle il est encore perçu comme une image volumétrique. Pour mesurer les réserves fusionnelles, le principe est opposé à celui utilisé dans l'étude de l'acuité visuelle stéréo. Par exemple, on demande au sujet de combiner deux bandes verticales en une seule image, dont l'une est visible pour l'œil gauche et l'autre pour l'œil droit. Dans ce cas, l'expérimentateur commence à séparer lentement les bandes, d'abord avec une disparité convergente, puis avec une disparité divergente. L'image commence à bifurquer à la valeur de disparité, qui caractérise la réserve fusionnelle de l'observateur.
La binoculaire peut être altérée par le strabisme et certaines autres maladies oculaires. En cas de fatigue intense, il peut y avoir un strabisme temporaire causé par l'arrêt de l'œil esclave.
Sensibilité au contraste
Sensibilité au contraste - la capacité d'une personne à voir des objets dont la luminosité diffère légèrement de celle de l'arrière-plan. La sensibilité au contraste est évaluée à l'aide de réseaux sinusoïdaux. Une augmentation du seuil de sensibilité au contraste peut être le signe d'un certain nombre de maladies oculaires, et donc son étude peut être utilisée dans le diagnostic.
Adaptation visuelle
Les propriétés de la vision ci-dessus sont étroitement liées à la capacité de l'œil à s'adapter. Adaptation oculaire - l'adaptation de la vision à différentes conditions d'éclairage. L'adaptation se produit aux changements d'éclairage (distinguer l'adaptation à la lumière et à l'obscurité), les caractéristiques de couleur de l'éclairage (la capacité de percevoir des objets blancs comme blancs même avec un changement significatif dans le spectre de la lumière incidente).
L'adaptation à la lumière commence rapidement et se termine dans les 5 minutes, l'adaptation de l'œil à l'obscurité est un processus plus lent. La luminosité minimale qui produit la sensation de lumière détermine la sensibilité à la lumière de l'œil. Ce dernier se développe rapidement dans les 30 premières minutes. rester dans le noir, son augmentation se termine pratiquement dans 50-60 minutes. L'adaptation de l'œil à l'obscurité est étudiée à l'aide de dispositifs spéciaux - des adaptomètres.
Une diminution de l'adaptation de l'œil à l'obscurité est observée dans certaines maladies oculaires (dégénérescence pigmentaire rétinienne, glaucome) et générales (A-avitaminose).
L'adaptation se manifeste également par la capacité de la vision à compenser partiellement les défauts de l'appareil visuel lui-même (défauts optiques du cristallin, défauts de la rétine, scotomes, etc.)
Psychologie de la perception visuelle
Défauts visuels
Le défaut le plus répandu est une visibilité floue et peu claire des objets proches ou éloignés.
Défauts de l'objectif
Presbytie
L'hypermétropie est une erreur de réfraction dans laquelle les rayons de lumière entrant dans l'œil ne sont pas concentrés sur la rétine, mais derrière elle. Dans les formes légères d'yeux avec une bonne capacité d'accommodation, il compense la déficience visuelle en augmentant la courbure du cristallin par le muscle ciliaire.
Avec une hypermétropie plus sévère (3 dioptries et plus), la vision est mauvaise non seulement de près, mais aussi de loin, et l'œil n'est pas capable de compenser le défaut à lui seul. L'hypermétropie est généralement congénitale et ne progresse pas (elle diminue généralement avec l'âge scolaire).
Pour l'hypermétropie, des lunettes sont prescrites pour la lecture ou un port constant. Pour les lunettes, des lentilles collectrices sont sélectionnées (déplacer la mise au point vers la rétine), avec l'utilisation desquelles la vision du patient devient la meilleure.
La presbytie, ou hypermétropie sénile, est quelque peu différente de l'hypermétropie. La presbytie se développe en raison de la perte d'élasticité du cristallin (qui est un résultat normal de son développement). Ce processus commence à l'âge scolaire, mais une personne remarque généralement un affaiblissement de la vision de près après 40 ans. (Bien qu'à 10 ans, les enfants-emmétropes puissent lire à une distance de 7 cm, à 20 ans - au moins 10 cm, et à 30 - 14 cm, et ainsi de suite.) L'hypermétropie sénile se développe progressivement et vers l'âge de 65-70 ans, une personne perd déjà complètement sa capacité d'adaptation, le développement de la presbytie est complet.
Myopie
La myopie est une anomalie de la réfraction oculaire, dans laquelle la mise au point avance et une image déjà défocalisée tombe sur la rétine. Avec la myopie, l'autre point de vision claire se trouve à moins de 5 mètres (normalement, il se trouve à l'infini). La myopie peut être fausse (lorsque, en raison d'une surtension du muscle ciliaire, son spasme se produit, à la suite duquel la courbure du cristallin reste trop grande pour la vision de loin) et vraie (lorsque le globe oculaire augmente dans l'axe antéropostérieur). Dans les cas bénins, les objets distants sont flous, tandis que les objets proches restent clairs (le point supplémentaire de vision claire se trouve suffisamment loin des yeux). En cas de forte myopie, une diminution significative de la vision se produit. À partir d'environ -4 dioptries, une personne a besoin de lunettes à la fois de loin et de près (sinon, l'objet en question doit être amené très près des yeux).
À l'adolescence, la myopie progresse souvent (les yeux sont constamment tendus pour travailler de près, à cause de quoi l'œil s'allonge de manière compensatoire). La progression de la myopie prend parfois une forme maligne, dans laquelle la vision chute de 2 à 3 dioptries par an, un étirement de la sclérotique est observé et des modifications dégénératives de la rétine se produisent. Dans les cas graves, il existe un risque de décollement de la rétine trop étiré lors d'un effort physique ou d'un impact soudain. La progression de la myopie s'arrête généralement vers l'âge de 22-25 ans, lorsque le corps cesse de grandir. Avec une progression rapide, la vision tombe alors à -25 dioptries et moins, paralysant très sévèrement les yeux et perturbant considérablement la qualité de la vision de loin et de près (tout ce qu'une personne voit, ce sont des contours flous sans aucune vision détaillée), et de telles déviations sont très difficiles à corriger complètement avec l'optique : des verres de lunettes épais créent de fortes distorsions et réduisent visuellement les objets, c'est pourquoi une personne ne voit pas assez bien même avec des lunettes. Dans de tels cas, le meilleur effet peut être obtenu avec une correction de contact.
Malgré le fait que des centaines de travaux scientifiques et médicaux ont été consacrés à l'arrêt de la progression de la myopie, il n'existe toujours aucune preuve de l'efficacité d'une quelconque méthode de traitement de la myopie progressive, y compris chirurgicale (scléroplastie). Il existe des preuves d'une diminution faible mais statistiquement significative du taux de croissance de la myopie chez les enfants lors de l'utilisation de gouttes ophtalmiques d'atropine et (absent en Russie) de gel pour les yeux à la pirenzipine.
Avec la myopie, ils ont souvent recours à la correction de la vision au laser (exposition de la cornée avec un faisceau laser afin de réduire sa courbure). Cette méthode de correction n'est pas totalement sûre, mais dans la plupart des cas, il est possible d'obtenir une amélioration significative de la vision après la chirurgie.
Les défauts de la myopie et de l'hypermétropie peuvent être surmontés avec des lunettes ou des cours de rééducation de gymnastique ainsi que d'autres erreurs de réfraction.
Astigmatisme
L'astigmatisme est un défaut de l'optique de l'œil causé par une forme irrégulière de la cornée et/ou du cristallin. Chez toutes les personnes, les formes de la cornée et du cristallin diffèrent du corps de rotation idéal (c'est-à-dire que toutes les personnes ont un astigmatisme à un degré ou à un autre). Dans les cas graves, l'étirement le long de l'un des axes peut être très fort, de plus, la cornée peut présenter des défauts de courbure causés par d'autres raisons (blessures, maladies infectieuses, etc.). Avec l'astigmatisme, les rayons de lumière sont réfractés avec des forces différentes dans différents méridiens, de sorte que l'image est incurvée et floue par endroits. Dans les cas graves, la distorsion est si forte qu'elle réduit considérablement la qualité de la vision.
L'astigmatisme est facile à diagnostiquer en examinant une feuille de papier avec des lignes parallèles sombres avec un œil - lors de la rotation d'une telle feuille, l'astigmatiste remarquera que les lignes sombres sont floues, puis deviennent plus claires. La plupart des gens ont un astigmatisme congénital jusqu'à 0,5 dioptrie, ce qui ne provoque pas d'inconfort.
Ce défaut est compensé par des verres à verres cylindriques présentant des courbures différentes horizontalement et verticalement et par des verres de contact (toriques durs ou souples), ainsi que par des verres de lunettes de puissance optique différente selon les méridiens.
Défauts rétiniens
Daltonisme
Si dans la rétine la perception de l'une des trois couleurs primaires tombe ou est affaiblie, alors la personne ne perçoit aucune couleur. Il existe des stores pour les couleurs rouge, vert et bleu-violet. Le daltonisme, voire le daltonisme complet, est rare. Le plus souvent, il y a des gens qui ne peuvent pas distinguer le rouge du vert. Ils perçoivent ces couleurs comme du gris. Une telle déficience visuelle s'appelait daltonisme - d'après le scientifique anglais D. Dalton, qui souffrait lui-même d'un tel trouble de la vision des couleurs et fut le premier à le décrire.
Le daltonisme est incurable, il est héréditaire (lié au chromosome X). Parfois, il survient après certaines maladies oculaires et nerveuses.
Les daltoniens ne sont pas autorisés à effectuer des travaux liés à la conduite de véhicules sur la voie publique. Une bonne perception des couleurs est très importante pour les marins, les pilotes, les chimistes, les artistes, par conséquent, pour certaines professions, la vision des couleurs est vérifiée à l'aide de tables spéciales.
Scotome
Scotome (grec. skotos- obscurité) - un défaut tacheté dans le champ de vision de l'œil causé par une maladie de la rétine, des maladies du nerf optique, un glaucome. Ce sont des zones (dans le champ de vision) dans lesquelles la vision est considérablement altérée ou absente. Parfois, une tache aveugle est appelée scotome - une zone sur la rétine correspondant à la tête du nerf optique (le soi-disant scotome physiologique).
Scotome absolu (eng. scotome absolu) - une zone dans laquelle la vision est absente. Scotome relatif (eng. scotome relatif) - une zone dans laquelle la vision est considérablement réduite.
Vous pouvez supposer la présence d'un scotome en menant indépendamment une étude utilisant le test d'Amsler.
Chargement ...