Teoretic un punct de lumină dintr-o sursă punctuală îndepărtată atunci când focalizarea pe retină ar trebui să fie infinitezimală. Cu toate acestea, deoarece sistemul optic al ochiului este imperfect, un astfel de punct pe retină, chiar și la rezoluția maximă a sistemului optic al unui ochi normal, are de obicei un diametru total de aproximativ 11 µm. În centrul spotului, luminozitatea este cea mai mare, iar spre marginile acestuia, luminozitatea scade treptat.
Diametrul mediu al conurilor din fovee retina (partea centrală a retinei, unde acuitatea vizuală este cea mai mare) are aproximativ 1,5 µm, care este 1/7 din diametrul spotului de lumină. Cu toate acestea, deoarece punctul de lumină are un punct central luminos și margini umbrite, o persoană poate distinge în mod normal două puncte separate, cu o distanță pe retină între centrele lor de aproximativ 2 μm, care este puțin mai mare decât lățimea conurilor foveei.
Acuitate vizuală normală ochiul uman pentru a distinge sursele de lumină punctuală este de aproximativ 25 de secunde de arc. Prin urmare, atunci când razele de lumină din două puncte separate ajung la ochi la un unghi de 25 de secunde între ele, ele sunt de obicei recunoscute ca două puncte în loc de unul. Aceasta înseamnă că o persoană cu acuitate vizuală normală, care privește două surse de lumină punctiforme strălucitoare de la o distanță de 10 m, poate distinge aceste surse ca obiecte separate numai dacă se află la o distanță de 1,5-2 mm una de cealaltă.
Cu diametrul fosei mai puțin de 500 de microni mai puțin de 2 ° din câmpul vizual cad în regiunea retinei cu acuitate vizuală maximă. În afara regiunii fosei centrale, acuitatea vizuală slăbește treptat, scăzând de peste 10 ori când ajunge la periferie. Acest lucru se datorează faptului că în părțile periferice ale retinei, pe măsură ce distanța față de fosa centrală crește, un număr tot mai mare de tije și conuri se leagă de fiecare fibră a nervului optic.
Metodă clinică de determinare a acuității vizuale... Un card de testare a ochilor constă de obicei din litere de diferite dimensiuni, plasate la aproximativ 6 m (20 ft) de persoana testată. Dacă o persoană de la această distanță vede bine literele pe care ar trebui să le vadă în mod normal, ei spun că acuitatea sa vizuală este de 1,0 (20/20), adică. vederea este normală. Dacă o persoană de la această distanță vede doar acele litere care ar trebui să fie vizibile în mod normal de la 60 m (200 ft), se spune că persoana are o vedere de 0,1 (20/200). Cu alte cuvinte, metoda clinică de evaluare a acuității vizuale folosește o fracțiune matematică care reflectă raportul dintre două distanțe sau raportul dintre acuitatea vizuală a unei persoane date și acuitatea vizuală normală.
Există trei moduri principale, cu ajutorul căruia o persoană determină de obicei distanța până la un obiect: (1) dimensiunea imaginilor obiectelor cunoscute de pe retină; (2) fenomenul mișcării paralaxei; (3) fenomenul de stereopsis. Capacitatea de a determina distanța se numește percepție a adâncimii.
Determinarea distanței după dimensiune imagini ale obiectelor cunoscute de pe retină. Dacă se știe că înălțimea persoanei pe care o vezi este de 180 cm, poți determina cât de departe este persoana de tine pur și simplu prin dimensiunea imaginii sale pe retină. Asta nu înseamnă că fiecare dintre noi se gândește în mod conștient la dimensiunea de pe retină, dar creierul învață să calculeze automat distanțele până la obiecte din dimensiunea imaginilor atunci când datele sunt cunoscute.
Determinarea distanței de paralaxă a mișcării... Un alt mod important de a determina distanța de la ochi la obiect este gradul de modificare a paralaxei mișcării. Dacă o persoană privește în depărtare complet nemișcată, nu există paralaxă. Cu toate acestea, atunci când capul este deplasat într-o parte sau alta, imaginile obiectelor apropiate se mișcă rapid de-a lungul retinei, în timp ce imaginile obiectelor îndepărtate rămân aproape nemișcate. De exemplu, atunci când capul este deplasat în lateral cu 2,54 cm, imaginea unui obiect situat la această distanță de ochi se deplasează prin aproape toată retina, în timp ce deplasarea imaginii unui obiect situat la o distanță de 60 m. din ochi nu se simte. Astfel, folosind mecanismul de paralaxă variabilă, este posibil să se determine distanțele relative față de diferite obiecte chiar și cu un singur ochi.
Determinarea distanței folosind stereopsis... Viziune binoculara. Un alt motiv pentru senzația de paralaxă este vederea binoculară. Deoarece ochii sunt deplasați unul față de celălalt cu puțin mai mult de 5 cm, imaginile de pe retinele ochilor diferă unele de altele. De exemplu, un obiect în fața nasului la o distanță de 2,54 cm formează o imagine pe partea stângă a retinei ochiului stâng și pe partea dreaptă a retinei ochiului drept, în timp ce imaginile unui obiect mic situat în fața nasului și la o distanță de 6 m de acesta formează puncte strâns corespunzătoare în centrele ambelor retine. Imaginile petei roșii și pătratului galben sunt proiectate în zone opuse ale celor două retine datorită faptului că obiectele se află la distanțe diferite în fața ochilor.
Acest tip paralaxă se întâmplă întotdeauna când vezi cu doi ochi. Este paralaxa binoculară (sau stereopsis) cea care este aproape în întregime responsabilă pentru capacitatea mult mai mare de a estima distanța până la obiectele apropiate pentru o persoană cu doi ochi în comparație cu o persoană cu un singur ochi. Cu toate acestea, stereopsia este practic inutilă pentru percepția adâncimii peste 15-60 m.
Suprafața Pământului se îndoaie și dispare din câmpul vizual la o distanță de 5 kilometri. Dar acuitatea noastră vizuală ne permite să vedem mult dincolo de orizont. Dacă ar fi plat, sau dacă ai sta în vârful unui munte și ai privi o zonă mult mai mare a planetei decât de obicei, ai putea vedea lumini strălucitoare la sute de kilometri distanță. Într-o noapte întunecată, puteai vedea chiar și flacăra unei lumânări la 48 de kilometri distanță.
Cât de departe poate vedea ochiul uman depinde de câte particule de lumină, sau fotoni, emite obiectul îndepărtat. Cel mai îndepărtat obiect vizibil cu ochiul liber este Nebuloasa Andromeda, situată la o distanță enormă de 2,6 milioane de ani lumină de Pământ. În total, un trilion de stele din această galaxie emit suficientă lumină pentru ca câteva mii de fotoni să se ciocnească cu fiecare centimetru pătrat al suprafeței pământului în fiecare secundă. Într-o noapte întunecată, această cantitate este suficientă pentru a activa retina.
În 1941, specialistul în vedere Selig Hecht și colegii săi de la Universitatea Columbia au făcut ceea ce este considerat încă o măsură sigură a pragului absolut al vederii - numărul minim de fotoni care trebuie să intre în retină pentru a induce conștientizarea vizuală. Experimentul a stabilit pragul în condiții ideale: ochilor participanților li sa dat timp să se obișnuiască pe deplin cu întunericul absolut, un fulger albastru-verde care acționează ca un iritant avea o lungime de undă de 510 nanometri (la care ochii sunt cei mai sensibili) , iar lumina a fost direcționată către marginea periferică a retinei umplute cu celule care recunosc lumina cu bastoane.
Potrivit oamenilor de știință, pentru ca participanții la experiment să poată recunoaște un astfel de fulger de lumină în mai mult de jumătate din cazuri, de la 54 la 148 de fotoni au trebuit să lovească globii oculari. Pe baza măsurătorilor absorbției retinei, oamenii de știință au calculat că o medie de 10 fotoni sunt absorbiți de fapt de tijele retinei umane. Astfel, absorbția a 5-14 fotoni sau, în consecință, activarea a 5-14 tije indică creierului că vedeți ceva.
„Acesta este într-adevăr un număr foarte mic de reacții chimice”, au remarcat Hecht și colegii într-un articol despre experiment.
Luând în considerare pragul absolut, luminozitatea flăcării lumânării și distanța estimată la care obiectul luminos se estompează, oamenii de știință au ajuns la concluzia că o persoană poate distinge pâlpâirea slabă a flăcării unei lumânări la o distanță de 48 de kilometri.
Dar la ce distanță putem recunoaște că un obiect este mai mult decât o sclipire de lumină? Pentru ca un obiect să pară extins spațial și nu punctual, lumina din acesta trebuie să activeze cel puțin două conuri adiacente ale retinei - celulele responsabile de vederea culorilor. În mod ideal, obiectul ar trebui să se afle la un unghi de cel puțin 1 minut de arc, sau o șesime de grad, pentru a excita conurile adiacente. Această măsură unghiulară rămâne aceeași, indiferent dacă obiectul este aproape sau departe (obiectul îndepărtat trebuie să fie mult mai mare pentru a fi la același unghi cu cel apropiat). Cel plin se află la un unghi de 30 de minute de arc, în timp ce Venus abia se distinge ca obiect extins la un unghi de aproximativ 1 minut de arc.
Obiectele de dimensiuni umane se disting ca fiind extinse la o distanță de numai aproximativ 3 kilometri. În comparație, la această distanță, am putut distinge clar între cele două faruri ale mașinii.
Viziunea este canalul prin care o persoană primește aproximativ 70% din toate datele despre lumea care o înconjoară. Și acest lucru este posibil doar pentru că viziunea umană este unul dintre cele mai complexe și uimitoare sisteme vizuale de pe planeta noastră. Dacă nu ar exista vedere, cel mai probabil am trăi cu toții în întuneric.
Ochiul uman are o structură perfectă și oferă viziune nu numai în culoare, ci și în trei dimensiuni și cu cea mai mare claritate. Are capacitatea de a schimba instantaneu focalizarea la o varietate de distanțe, de a regla volumul luminii care intră, de a distinge între un număr mare de culori și chiar mai multe nuanțe, de a corecta aberațiile sferice și cromatice etc. La creierul ochiului sunt conectate șase niveluri ale retinei, în care, chiar înainte ca informația să fie trimisă la creier, datele trec printr-o etapă de compresie.
Dar cum funcționează viziunea noastră? Cum îl putem transforma într-o imagine prin îmbunătățirea culorii reflectate de obiecte? Dacă te gândești serios la asta, putem concluziona că structura sistemului vizual uman până în cele mai mici detalii este „gândită” de Natura care a creat-o. Dacă preferați să credeți că Creatorul sau o Putere Superioară este responsabilă pentru crearea omului, atunci le puteți atribui acest merit. Dar să nu înțelegem, dar să vorbim în continuare despre dispozitivul vizual.
O cantitate mare de detalii
Structura ochiului și fiziologia lui pot fi numite cu adevărat ideale. Gândiți-vă singur: ambii ochi sunt localizați în cavitățile osoase ale craniului, care îi protejează de tot felul de daune, dar ies din ei doar pentru a se asigura cea mai largă vedere orizontală posibilă.
Distanța la care se află ochii unul de celălalt oferă profunzime spațială. Și globii oculari înșiși, așa cum se știe cu siguranță, au o formă sferică, datorită căreia se pot roti în patru direcții: stânga, dreapta, sus și jos. Dar fiecare dintre noi consideră că toate acestea sunt de la sine înțeles - puțini oameni se gândesc la cum ar fi dacă ochii noștri ar fi pătrați sau triunghiulari sau mișcarea lor ar fi haotică - acest lucru ar face ca vederea să fie limitată, confuză și ineficientă.
Deci, structura ochiului este extrem de complexă, dar tocmai acesta este ceea ce face posibilă munca a aproximativ patru duzini dintre diferitele sale componente. Și chiar dacă nu ar exista nici măcar unul dintre aceste elemente, procesul viziunii ar înceta să se desfășoare așa cum ar trebui să fie realizat.
Pentru a vedea cât de complex este ochiul, vă sugerăm să vă îndreptați atenția către imaginea de mai jos.
Să vorbim despre modul în care procesul de percepție vizuală este implementat în practică, ce elemente ale sistemului vizual sunt implicate în acest lucru și de ce este responsabil fiecare dintre ele.
Lumină trecătoare
Pe măsură ce lumina se apropie de ochi, razele de lumină se ciocnesc cu corneea (cunoscută și sub denumirea de cornee). Transparența corneei permite luminii să treacă prin ea în suprafața interioară a ochiului. Transparența, apropo, este cea mai importantă caracteristică a corneei și rămâne transparentă datorită faptului că o proteină specială pe care o conține inhibă dezvoltarea vaselor de sânge - un proces care are loc în aproape fiecare țesut al corpului uman. În cazul în care corneea nu ar fi transparentă, restul componentelor sistemului vizual nu ar avea valoare.
Printre altele, corneea împiedică gunoiul, praful și orice elemente chimice să intre în cavitățile interioare ale ochiului. Iar curbura corneei îi permite să refracte lumina și să ajute cristalinul să focalizeze razele de lumină pe retină.
După ce lumina a trecut prin cornee, aceasta trece printr-un mic orificiu situat în mijlocul irisului ochiului. Irisul, pe de altă parte, este o diafragmă circulară care se află în fața cristalinului, chiar în spatele corneei. Irisul este și elementul care dă culoarea ochilor, iar culoarea depinde de pigmentul care predomină în iris. Orificiul central din iris este pupila familiară fiecăruia dintre noi. Mărimea acestei găuri poate fi variată pentru a controla cantitatea de lumină care intră în ochi.
Dimensiunea pupilei se va schimba direct de iris, iar acest lucru se datorează structurii sale unice, deoarece este formată din două tipuri diferite de țesut muscular (chiar și aici există mușchi!). Primul mușchi este strângerea circulară - este situat în iris într-o manieră circulară. Când lumina este strălucitoare, se contractă, în urma căruia pupila se contractă, ca și cum ar fi trasă spre interior de mușchi. Al doilea mușchi se extinde - este situat radial, adică. de-a lungul razei irisului, care poate fi comparată cu spițele dintr-o roată. La lumină întunecată, acest al doilea mușchi se contractă, iar irisul deschide pupila.
Mulți oameni încă întâmpină unele dificultăți atunci când încearcă să explice modul în care elementele menționate mai sus ale sistemului vizual uman sunt formate, până la urmă, în orice altă formă intermediară, de exemplu. în orice stadiu evolutiv, pur și simplu nu ar putea funcționa, dar o persoană vede încă de la începutul existenței sale. Mister…
Concentrarea
Ocolind etapele de mai sus, lumina începe să treacă prin lentila situată în spatele irisului. Lentila este un element optic sub forma unei sfere alungite convexe. Lentila este absolut netedă și transparentă, nu există vase de sânge în ea și ea însăși este situată într-un sac elastic.
Trecând prin lentilă, lumina este refractă, după care este focalizată pe fosa retiniană - cel mai sensibil loc care conține numărul maxim de fotoreceptori.
Este important de menționat că structura și compoziția unică asigură corneei și cristalinului o putere de refracție mare, garantând o distanță focală scurtă. Și cât de uimitor este că un sistem atât de complex se potrivește doar într-un singur glob ocular (gândește-te doar cum ar arăta o persoană dacă, de exemplu, ar fi nevoie de un metru pentru a focaliza razele de lumină care vin de la obiecte!).
Nu este mai puțin interesant că puterea de refracție combinată a acestor două elemente (corneea și cristalinul) este în corelație excelentă cu globul ocular, iar aceasta poate fi numită în siguranță o altă dovadă că sistemul vizual este creat pur și simplu de neîntrecut, deoarece procesul de focalizare este prea complex pentru a fi vorbit despre ceva care s-a întâmplat doar prin mutații treptate - etape evolutive.
Dacă vorbim de obiecte situate aproape de ochi (de regulă, o distanță mai mică de 6 metri este considerată apropiată), atunci este și mai curios, deoarece în această situație refracția razelor de lumină se dovedește a fi și mai puternică. . Acest lucru este asigurat de o creștere a curburii lentilei. Cristalinul este conectat prin intermediul unor benzi ciliare de mușchiul ciliar, care, prin contractare, permite cristalinului să capete o formă mai convexă, crescând astfel puterea de refracție.
Și aici din nou nu se poate să nu menționăm cea mai complexă structură a cristalinului: numeroasele sale fire, care constau din celule legate între ele, sunt formate din ea, iar curele subțiri o leagă de corpul ciliar. Concentrarea se realizează sub controlul creierului extrem de rapid și complet „automat” - este imposibil ca o persoană să realizeze un astfel de proces în mod conștient.
Sensul cuvântului „film”
Focalizarea are ca rezultat focalizarea imaginii pe retină, care este un țesut cu mai multe straturi sensibil la lumină care acoperă partea din spate a globului ocular. Retina conține aproximativ 137.000.000 de fotoreceptori (pentru comparație, pot fi citate camerele digitale moderne, în care nu există mai mult de 10.000.000 de astfel de elemente senzoriale). Un număr atât de mare de fotoreceptori se datorează faptului că aceștia sunt amplasați extrem de strâns - aproximativ 400.000 pe 1 mm².
Aici nu va fi de prisos să cităm cuvintele microbiologului Alan L. Gillen, care vorbește în cartea sa „The Body by Design” despre retina ochiului ca o capodopera a designului ingineresc. El crede că retina este cel mai uimitor element al ochiului, comparabil cu filmul fotografic. Retina sensibilă la lumină, situată în partea din spate a globului ocular, este mult mai subțire decât celofanul (grosimea sa nu depășește 0,2 mm) și mult mai sensibilă decât orice film fotografic realizat de om. Celulele acestui strat unic sunt capabile să proceseze până la 10 miliarde de fotoni, în timp ce cea mai sensibilă cameră poate procesa doar câteva mii. Dar și mai surprinzător este că ochiul uman poate capta câțiva fotoni chiar și în întuneric.
În total, retina este formată din 10 straturi de celule fotoreceptoare, dintre care 6 sunt straturi de celule sensibile la lumină. Cele 2 tipuri de fotoreceptori au o formă specială, motiv pentru care se numesc conuri și tije. Tijele sunt extrem de sensibile la lumină și oferă ochiului percepție alb-negru și vedere nocturnă. Conurile, la rândul lor, nu sunt atât de sensibile la lumină, dar sunt capabile să distingă culorile - funcționarea optimă a conurilor se remarcă în timpul zilei.
Datorită muncii fotoreceptorilor, razele de lumină sunt transformate în complexe de impulsuri electrice și sunt trimise la creier cu o viteză incredibil de mare, iar aceste impulsuri însele depășesc peste un milion de fibre nervoase într-o fracțiune de secundă.
Comunicarea celulelor fotoreceptoare în retină este foarte complexă. Conurile și tijele nu sunt conectate direct la creier. După ce au primit semnalul, îl redirecționează către celulele bipolare și redirecționează semnalele deja procesate de ei înșiși către celulele ganglionare, peste un milion de axoni (nevrite prin care se transmit impulsurile nervoase) dintre care alcătuiesc un singur nerv optic prin intermediul care datele ajung la creier.
Două straturi de neuroni intermediari, înainte ca datele vizuale să fie trimise la creier, facilitează procesarea paralelă a acestor informații prin șase niveluri de percepție situate în retină. Acest lucru este necesar pentru ca imaginile să fie recunoscute cât mai repede posibil.
Percepția creierului
După ce informația vizuală procesată intră în creier, începe sortarea, procesarea și analizarea acesteia și, de asemenea, formează o imagine întreagă din datele individuale. Desigur, încă nu se cunosc multe despre funcționarea creierului uman, dar chiar și ceea ce poate oferi lumea științifică astăzi este suficient pentru a fi uimit.
Cu ajutorul a doi ochi se formează două „imagini” ale lumii care înconjoară o persoană – câte una pentru fiecare retină. Ambele „imagini” sunt transmise creierului, iar în realitate o persoană vede două imagini în același timp. Dar cum?
Dar ideea este aceasta: punctul retinei unui ochi se potrivește exact cu punctul retinei celuilalt, iar acest lucru sugerează că ambele imagini, care intră în creier, pot fi suprapuse una peste alta și combinate împreună pentru a obține o singură imagine. . Informațiile primite de fotoreceptorii fiecărui ochi converg în cortexul vizual al creierului, unde apare o singură imagine.
Datorită faptului că cei doi ochi pot avea proiecții diferite, se pot observa unele inconsecvențe, dar creierul compară și conectează imaginile în așa fel încât persoana să nu simtă nicio inconsecvență. Mai mult, aceste discrepanțe pot fi folosite pentru a obține un sentiment de profunzime spațială.
După cum știți, datorită refracției luminii, imaginile vizuale care intră în creier sunt inițial foarte mici și inversate, dar „la ieșire” obținem imaginea pe care suntem obișnuiți să o vedem.
În plus, în retină, imaginea este împărțită în două de către creier pe verticală - printr-o linie care trece prin fosa retiniană. Laturile stângi ale imaginilor capturate cu ambii ochi sunt redirecționate către, iar părțile drepte sunt redirecționate spre stânga. Deci, fiecare dintre emisferele persoanei care observă primește date doar de la o parte a ceea ce vede. Și din nou - „la ieșire” obținem o imagine solidă fără nicio urmă de conexiune.
Separarea imaginilor și căile optice extrem de complexe fac creierul să vadă fiecare dintre emisferele sale separat, folosind fiecare dintre ochi. Acest lucru vă permite să accelerați procesarea fluxului de informații primite și, de asemenea, oferă viziune cu un ochi, dacă dintr-o dată o persoană, dintr-un anumit motiv, încetează să vadă cu celălalt.
Se poate concluziona că creierul în procesul de procesare a informațiilor vizuale îndepărtează punctele „oarbe”, distorsiunile datorate micromișcărilor ochilor, clipirea, unghiul de vedere etc., oferind proprietarului său o imagine integrală adecvată a celor observate.
Un alt element important al sistemului vizual este. Nu există nicio modalitate de a slăbi semnificația acestei întrebări, deoarece pentru a ne putea folosi corect vederea, trebuie să ne putem întoarce ochii, să-i ridicăm, să-i coborâm, pe scurt, să ne mișcăm ochii.
În total, se pot distinge 6 mușchi externi, care sunt conectați la suprafața exterioară a globului ocular. Acești mușchi includ 4 drepti (inferioare, superioare, laterale și mijlocii) și 2 oblici (inferioare și superioare).
În momentul în care oricare dintre mușchi se contractă, mușchiul opus acestuia se relaxează - acest lucru asigură o mișcare uniformă a ochilor (altfel toate mișcările oculare ar fi efectuate în smucituri).
Întoarcerea a doi ochi schimbă automat mișcarea tuturor celor 12 mușchi (6 mușchi pentru fiecare ochi). Și este de remarcat faptul că acest proces este continuu și foarte bine coordonat.
Potrivit celebrului oftalmolog Peter Janey, controlul și coordonarea comunicării organelor și țesuturilor cu sistemul nervos central prin nervii (aceasta se numește inervație) a tuturor celor 12 mușchi ai ochiului este unul dintre procesele foarte complexe care au loc în creier. Dacă adăugăm la aceasta precizia redirecționării privirii, netezimea și uniformitatea mișcărilor, viteza cu care ochiul se poate roti (și se adaugă până la 700 ° pe secundă) și combinăm toate acestea, obținem de fapt un fenomen fenomenal. termeni de performanță sistem ocular mobil. Și faptul că o persoană are doi ochi face și mai dificilă - cu mișcarea sincronă a ochilor, aceeași inervație musculară este necesară.
Mușchii care rotesc ochii sunt diferiți de mușchii scheletului. sunt alcătuite din multe fibre diferite și sunt controlate de un număr și mai mare de neuroni, altfel acuratețea mișcărilor ar deveni imposibilă. Acești mușchi pot fi numiți unici și pentru că sunt capabili să se contracte rapid și practic nu obosesc.
Având în vedere că ochiul este unul dintre cele mai importante organe ale corpului uman, are nevoie de îngrijire continuă. Tocmai pentru aceasta este prevăzut „sistemul de curățare integrat”, care constă din sprâncene, pleoape, gene și glande lacrimale, dacă se poate numi așa.
Cu ajutorul glandelor lacrimale, se produce în mod regulat un lichid lipicios, care se deplasează cu o viteză mică pe suprafața exterioară a globului ocular. Acest lichid spala diverse resturi (praf, etc.) din cornee, dupa care intra in canalul lacrimal intern si apoi curge in canalul nazal, fiind excretat din organism.
Lacrimile conțin un agent antibacterian foarte puternic care distruge virușii și bacteriile. Pleoapele funcționează ca ștergătoare de parbriz - curăță și hidratează ochii prin clipirea involuntară la intervale de 10-15 secunde. Împreună cu pleoapele funcționează și genele, împiedicând orice resturi, murdărie, microbi etc. să intre în ochi.
Dacă pleoapele nu și-au îndeplinit funcția, ochii persoanei s-ar usca treptat și s-ar acoperi cu cicatrici. Dacă nu ar exista canal lacrimal, ochii ar fi în mod constant umpluți cu lichid lacrimal. Dacă persoana nu clipește, i-ar cădea resturile în ochi și ar putea chiar să orbească. Întregul „sistem de curățare” trebuie să includă funcționarea tuturor elementelor fără excepție, altfel ar înceta pur și simplu să funcționeze.
Ochii ca indicator al stării
Ochii umani sunt capabili să transmită o mulțime de informații în procesul de interacțiune cu alți oameni și cu lumea din jurul lui. Ochii pot radia dragoste, arde de furie, reflectă bucurie, frică sau anxietate sau oboseală. Ochii arată unde se uită o persoană, dacă este sau nu interesată de ceva.
De exemplu, când oamenii își dau ochii peste cap în timp ce vorbesc cu cineva, acest lucru poate fi privit într-un mod complet diferit de privirea obișnuită în sus. Ochii mari la copii provoacă încântare și tandrețe celor din jur. Iar starea elevilor reflectă starea de conștiință în care se află o persoană la un moment dat în timp. Ochii sunt un indicator al vieții și al morții, dacă vorbim într-un sens global. Probabil din acest motiv sunt numite „oglinda” sufletului.
În loc de o concluzie
În această lecție, am examinat structura sistemului vizual uman. Desigur, am omis o mulțime de detalii (acest subiect în sine este foarte voluminos și este problematic să-l încadrăm în cadrul unei lecții), dar totuși am încercat să transmitem materialul, astfel încât să aveți o idee clară despre CUM un persoana vede.
Nu ai putut să nu observi că atât complexitatea, cât și capacitățile ochiului permit acestui organ să fie de multe ori superior chiar și celor mai moderne tehnologii și dezvoltări științifice. Ochiul este o demonstrație clară a complexității ingineriei într-un număr mare de nuanțe.
Dar să știi despre dispozitivul de vedere este, desigur, bun și util, dar cel mai important lucru este să știi cum poate fi restabilită vederea. Faptul este că stilul de viață al unei persoane și condițiile în care trăiește și alți factori (stres, genetică, obiceiuri proaste, boli și multe altele) - toate acestea contribuie adesea la faptul că vederea se poate deteriora de-a lungul anilor. , adică .e. sistemul vizual începe să funcționeze defectuos.
Dar deteriorarea vederii în majoritatea cazurilor nu este un proces ireversibil - cunoscând anumite tehnici, acest proces poate fi inversat, iar vederea, dacă nu la fel cu cea a unui bebeluș (deși uneori și acest lucru este posibil), atunci cât se poate de bună. pentru fiecare persoană. Prin urmare, următoarea lecție a cursului nostru despre dezvoltarea vederii va fi dedicată metodelor de restabilire a vederii.
Uită-te la rădăcină!
Testează-ți cunoștințele
Dacă doriți să vă testați cunoștințele despre subiectul acestei lecții, puteți susține un scurt test format din mai multe întrebări. În fiecare întrebare, doar 1 opțiune poate fi corectă. După ce ați selectat una dintre opțiuni, sistemul trece automat la următoarea întrebare. Punctele pe care le primești sunt influențate de corectitudinea răspunsurilor tale și de timpul petrecut la trecere. Vă rugăm să rețineți că întrebările sunt diferite de fiecare dată, iar opțiunile sunt amestecate.
II. CONDIȚII ȘI METODE DE OBSERVARE A OBIECTELOR LA DISTANȚĂ
Viziunea locului de observație
Nu este posibil să supraveghezi zona îndepărtată din fiecare punct. Foarte des, obiectele apropiate din jurul nostru (case, copaci, dealuri) ascund orizontul.
Partea din teritoriu care poate fi privită dintr-un loc este de obicei numită orizontul acestui punct. Dacă obiectele apropiate blochează orizontul și, prin urmare, nu pot privi în depărtare, atunci ei spun că orizontul este foarte mic. În unele cazuri, ca, de exemplu, într-o pădure, în tufișuri dese, printre clădirile apropiate, orizontul poate fi limitat la câteva zeci de metri.
Pentru a observa inamicul, cel mai adesea trebuie să priviți în depărtare și, prin urmare, pentru punctele de observare (OP), ei încearcă să aleagă puncte cu o perspectivă bună și largă.
Pentru ca obiectele din jur să nu interfereze cu vederea, trebuie să vă poziționați deasupra lor. Prin urmare, pozițiile situate destul de sus se disting cel mai adesea printr-un orizont deschis. Dacă vreun punct este deasupra altora, atunci ei spun că el „comandă” asupra lor. Astfel, o perspectivă bună în toate direcțiile poate fi obținută atunci când punctul de observație este într-un punct care comandă asupra zonei înconjurătoare (Fig. 3).
Vârfurile munților, dealurilor și altor zone muntoase sunt puncte care oferă de obicei o vedere largă asupra zonelor joase din jur. Pe o câmpie, unde terenul este plat, cea mai bună perspectivă se obține atunci când urcăm structuri și clădiri artificiale. De pe acoperișul unei clădiri înalte, din turnul plantei, din turnul clopotniței, aproape întotdeauna poți observa părți foarte îndepărtate ale peisajului. Dacă nu există clădiri adecvate, uneori se construiesc turnuri speciale de observare.
Chiar și în cele mai vechi timpuri, pe vârfurile dealurilor și stâncilor abrupte se ridicau turnuri speciale de veghe și din ele supravegheau împrejurimile pentru a observa din timp apropierea armatei inamice și a nu fi luati prin surprindere. Parțial în același scop, în cetăți și castele antice au fost construite turnuri. În Rusia antică, clopotnițele bisericilor serveau drept turnuri de veghe, în Asia Centrală - minaretele moscheilor.
În zilele noastre, turnurile speciale de observare sunt foarte comune. De multe ori printre pădurile și câmpurile țării noastre întâlnim turnuri de bușteni, sau „faruri”. Acestea sunt fie „semnale” geodezice de la care efectuează observații la supravegherea terenului, fie posturile de gardă forestieră de stingere a incendiilor, de la care urmăresc pădurea pe timp de secetă și observă incendiile forestiere apărute.
Înălțimea oricăror structuri de sol este limitată în mod natural. Pentru a se ridica și mai sus deasupra solului și, prin urmare, pentru a-și lărgi orizontul și mai mult, ei folosesc vehicule zburătoare. Deja în timpul Primului Război Mondial, baloanele de zmeu prinse (așa-numitele „cârnați”) erau utilizate pe scară largă pentru observare. În coșul balonului stătea un observator care putea să se ridice la o altitudine de 1000 m sau mai mult, să stea în aer ore întregi și să monitorizeze un teritoriu vast. Dar balonul este o țintă prea vulnerabilă pentru inamic: este ușor să doborâți atât de la sol, cât și din aer. Prin urmare, cel mai bun mijloc de recunoaștere ar trebui considerat un avion. Capabil să urce la înălțimi mari, să se deplaseze cu viteză mare peste teritoriul inamic, să evite urmărirea și să respingă activ un atac al forțelor aeriene inamice, permite nu numai să supravegheze teritoriul său, ci și să efectueze recunoașteri profunde în spatele liniilor inamice în timpul unei război. În acest caz, observația vizuală este adesea completată de fotografiarea zonei studiate, așa-numita fotografie aeriană.
Gama de deschidere
Lăsați observatorul să fie într-un loc complet deschis și plan, de exemplu, pe malul mării sau în stepă. Nu sunt obiecte mari în apropiere, orizontul nu este blocat de nimic. Ce spațiu poate observa un observator în acest caz? Unde și cum îi vor fi limitate orizonturile?
Toată lumea știe că în acest caz linia orizontului va fi limita orizontului, adică linia la care cerul pare să convergă cu pământul.
Care este acest orizont? Aici trebuie să ne amintim lecțiile de geografie. Pământul este rotund și, prin urmare, suprafața lui este convexă peste tot. Această curbură, această convexitate a suprafeței Pământului este cea care limitează orizonturile în aer liber.
Lăsați observatorul să stea în punctul H (Fig. 4). Să trasăm o linie NG, care atinge suprafața sferică a pământului în punctul G. Evident, acea parte a pământului care este mai aproape de observator decât G va fi vizibilă; În ceea ce privește suprafața pământului situată mai departe de G, de exemplu, punctul B, atunci nu va fi vizibilă: va fi blocată de umflarea pământului între I și B. Desenați un cerc prin punctul G cu un centru la picior. a observatorului. Pentru observator, de-a lungul acestui cerc se află orizontul său vizibil, adică granița pământului și a cerului. Rețineți că acest orizont nu este vizibil de la observator la perpendiculară pe plumb, ci oarecum în jos.
Din desen este ușor de înțeles că cu cât observatorul se ridică mai sus deasupra suprafeței pământului, cu atât mai departe de el punctul de contact Г se va îndepărta și, prin urmare, cu atât orizonturile lui vor fi mai largi. De exemplu, dacă un observator coboară din vârful turnului H pe platforma inferioară, atunci el va putea vedea pământul doar până la un punct care este mult mai aproape de punctul G.
Aceasta înseamnă că, chiar și atunci când nimic nu ascunde orizontul, urcarea în sus își lărgește orizonturile și permite să se vadă mai departe. În consecință, chiar și în locuri complet deschise este avantajos să se aleagă cel mai înalt punct posibil pentru punctul de observație. Studiul matematic al întrebării arată 1: pentru ca orizontul să se extindă de două ori, este necesar să se ridice la o înălțime de 2x2 = de 4 ori mai mare; pentru a extinde orizontul de trei ori, de 3x3 = de 9 ori mai mare etc. Cu alte cuvinte, pentru ca orizontul să se deplaseze de N ori mai departe, este necesar să se ridice N de 2 ori mai mult.
Tabelul 1 oferă distanța orizontului vizibil față de punctul de observare când observatorul se ridică la diferite înălțimi. Numerele prezentate aici sunt granița la care puteți supraveghea însăși suprafața pământului. Dacă vorbim despre observarea unui obiect înalt, cum ar fi catargul navei K, prezentat în Fig. 4, atunci va fi vizibil mult mai departe, deoarece vârful său va ieși deasupra liniei orizontului vizibil.
Distanța de la care orice obiect, de exemplu, un munte, un turn, un far, o navă, devine vizibil de la orizont, se numește raza de deschidere... (Uneori se mai numește și „ramă de vizibilitate”, dar acest lucru este incomod și poate duce la confuzie, deoarece intervalul de vizibilitate se numește de obicei distanța la care un obiect devine vizibil în ceață.) Aceasta este limita dincolo de care nu se poate vedea acest obiect. dintr-un punct dat.în ce condiţii.
Gama de deschidere are o mare importanță practică, mai ales pe mare. Este ușor de calculat folosind tabelul intervalului de orizont. Faptul este că intervalul de deschidere este egal cu intervalul de orizont pentru punctul de observație plus intervalul de deschidere pentru partea de sus a obiectului observat.
Să dăm un exemplu de astfel de calcul. Observatorul stă pe stânca de coastă la o altitudine de 100 m deasupra nivelului mării și așteaptă să apară de la orizont o navă, ale cărei catarge au înălțimea de 15 m. Cât de departe ar trebui să ajungă nava pentru ca observatorul să o observe. ? Conform tabelului, intervalul de orizont pentru punctul de observație va fi de 38 km, iar pentru catargul navei - 15 km. Intervalul de deschidere este egal cu suma acestor numere: 38 + 15 = 53. Aceasta înseamnă că catargul navei va apărea la orizont atunci când nava se va apropia de punctul de observație la 53 km.
Dimensiunile aparente ale obiectelor
Dacă te îndepărtezi treptat de un obiect, atunci vizibilitatea acestuia se va deteriora treptat, diverse detalii vor dispărea unul după altul și va fi din ce în ce mai dificil să examinezi obiectul. Dacă obiectul este mic, atunci la o anumită distanță nu se va putea distinge deloc, chiar dacă nimic nu îl blochează și aerul este complet transparent.
De exemplu, de la o distanță de 2 m, puteți vedea cele mai mici riduri de pe fața unei persoane, care nu mai sunt vizibile de la o distanță de 10 m. La o distanță de 50-100 m, nu este întotdeauna posibil să recunoașteți o persoană; la o distanță de 1000 m, este dificil să-i determinați sexul, vârsta și forma de îmbrăcăminte; de la o distanta de 5 km nu o vei vedea deloc. Este dificil să examinezi un obiect de la distanță din cauza faptului că cu cât obiectul este mai departe, cu atât dimensiunile sale vizibile, aparente, sunt mai mici.
Desenați două linii drepte de la ochiul observatorului până la marginile obiectului (Fig. 5). Unghiul pe care l-au compilat se numește secțiunea transversală unghiulară a obiectului... Se exprimă în măsurile obișnuite pentru unghi - grade (°), minute (") sau secunde (") și zecimile acestora.
Cu cât obiectul este mai departe, cu atât diametrul lui unghiular este mai mic. Pentru a găsi diametrul unghiular al unui obiect, exprimat în grade, trebuie să luați diametrul său real sau liniar și să îl împărțiți la distanța exprimată în aceleași măsuri de lungime și să înmulțiți rezultatul cu 57,3. În acest fel:
Pentru a obține dimensiunea unghiulară în minute, trebuie să luați multiplicatorul 3438 în loc de 57,3, iar dacă trebuie să obțineți secunde, atunci - 206265.
Să dăm un exemplu. Soldatul are 162 cm înălțime.În ce unghi se va vedea silueta lui de la o distanță de 2 km? Observând că 2 km este -200000 cm, calculăm:
Tabelul 2 oferă dimensiunile unghiulare ale obiectului în funcție de dimensiunile liniare și distanța acestuia.
Acuitate vizuala
Capacitatea de a vedea obiecte îndepărtate nu este aceeași pentru diferiți oameni. Unul vede perfect cele mai mici detalii ale unei părți îndepărtate a peisajului, celălalt distinge slab detaliile chiar și ale obiectelor relativ apropiate.
Se numește capacitatea vederii de a distinge părțile unghiulare mici și subțiri acuitate vizuala, sau rezoluţie... Pentru persoanele care, prin natura muncii lor, trebuie să monitorizeze părți îndepărtate ale peisajului, de exemplu, pentru piloți, marinari, șoferi, șoferi de locomotivă, o vedere atentă este absolut necesară. În război, este cea mai valoroasă calitate a fiecărui soldat. O persoană cu vedere slabă nu poate ținti bine, monitoriza un inamic îndepărtat, este prost la recunoaștere.
Cum măsori acuitatea vizuală? Pentru aceasta s-au dezvoltat tehnici foarte precise.
Desenați două pătrate negre pe carton alb cu un spațiu alb îngust între ele și luminați bine acest carton. De aproape, atât pătratele, cât și acest decalaj sunt clar vizibile. Dacă începeți să vă îndepărtați treptat de desen, atunci unghiul la care este vizibil spațiul dintre pătrate va scădea și va fi din ce în ce mai dificil să distingeți desenul. Cu o distanță suficientă, dunga albă dintre pătratele negre va dispărea complet, iar observatorul, în loc de două pătrate separate, va vedea un punct negru pe un fundal alb. O persoană cu o vedere ascuțită poate observa două pătrate de la o distanță mai mare decât cineva cu o vedere mai puțin ascuțită. Prin urmare, lățimea unghiulară a golului, începând de la care pătratele sunt vizibile separat, poate servi ca măsură de claritate.
Am găsit că pentru o persoană cu vedere normală; cea mai mică lățime a spațiului la care două imagini negre sunt vizibile separat este de 1 ". Acuitatea unei astfel de vederi este luată ca unitate. Dacă este posibil să se vadă ca imagini separate cu un interval între ele de 0", 5, atunci acuitatea va fi fie 2; dacă obiectele sunt separate numai când lățimea golului este de 2", atunci acuitatea va fi de 1/2 etc. Astfel, pentru a măsura acuitatea vizuală, este necesar să se găsească cea mai mică lățime unghiulară a golului, la care două imagini sunt vizibile ca separate și împărțiți unitatea cu aceasta:
Pentru testarea acuității vizuale, se folosesc desene cu diferite contururi. Cititorul cunoaște probabil tabele cu litere de diferite dimensiuni, care sunt folosite de oftalmologii (oftalmologi) pentru a le verifica vederea. Pe o astfel de masă, un ochi normal cu o claritate egală cu unul analizează litere ale căror linii negre au o grosime de 1 ". unele dintre ele sunt mai ușor de dezasamblat, în timp ce altele sunt mai dificile. Acest dezavantaj este eliminat prin utilizarea "testelor" speciale, unde observatorului i se arată aceleași figuri, întoarse în moduri diferite. Unele dintre aceste teste sunt prezentate în Fig. 6.
Orez. 6. Mostre de figuri pentru testarea acuității vizuale.
În stânga - două dungi negre, se observă dispariția golului alb dintre ele. În mijloc - un inel cu un spațiu, direcția acestui gol ar trebui să fie indicată de subiect. În dreapta - sub forma literei E, a cărei rotație este indicată de observator.
Miopie și hipermetropie
În structura sa, ochiul este foarte asemănător cu un aparat fotografic. Este și o cameră, deși de formă rotundă, în baza căreia se obține o imagine a obiectelor observate (Fig. 7). Interiorul globului ocular este acoperit cu o peliculă subțire specială, sau piele, numită coajă de plasă, sau retină... Totul este punctat cu un număr mare de corpuri foarte mici, fiecare dintre acestea fiind conectat printr-un fir subțire de nerv de nervul optic central și apoi de creier. Unele dintre aceste corpuri sunt scurte și sunt numite conuri, în timp ce altele, alungite, sunt numite betisoarele... Conurile și tijele sunt organul corpului nostru care percepe lumina; la ele, sub influența razelor, se obține o iritație deosebită, care se transmite prin nervi, ca prin fire, la creier și este percepută de conștiință ca o senzație de lumină.
Imaginea luminoasă percepută de viziunea noastră este compusă din multe puncte separate - stimularea conurilor și tijelor. În aceasta, ochiul arată și ca o fotografie: acolo imaginea din imagine este, de asemenea, compusă din multe puncte negre minuscule - granule de argint.
Rolul cristalinului pentru ochi este jucat parțial de un lichid gelatinos care umple globul ocular, parțial de un corp transparent situat direct în spatele pupilei și numit obiectiv... Prin forma sa, lentila seamănă cu o sticlă biconvexă, sau cu o lentilă, dar diferă de sticlă prin faptul că constă dintr-o substanță moale și elastică care seamănă vag cu jeleul.
Pentru a obține o imagine bună, clară, camera trebuie mai întâi „focalizată”. Pentru a face acest lucru, cadrul din spate, care poartă placa fotografică, este deplasat înainte și înapoi până când găsesc o astfel de distanță față de obiectiv la care imaginea de pe sticla mată introdusă în cadru este cea mai distinctă. Ochiul nu se poate depărta și se poate mișca și, prin urmare, peretele din spate al globului ocular nu se poate apropia sau îndepărta de cristalin. Între timp, pentru a privi obiectele îndepărtate și apropiate, focalizarea ar trebui să fie diferită. În ochi, acest lucru se realizează prin schimbarea formei lentilei. Este închisă într-un mușchi inelar special. Când ne uităm la obiecte apropiate, acest mușchi se contractă și apasă pe lentilă, care iese din aceasta, devine mai convexă și, prin urmare, focalizarea sa devine mai scurtă. Când privirea este transferată către obiecte îndepărtate, mușchiul slăbește, cristalinul se întinde, devine mai plat și mai focalizat. Acest proces, care are loc involuntar, se numește cazare.
Un ochi normal sănătos este proiectat în așa fel încât, datorită acomodarii, să poată vedea obiecte cu claritate deplină, începând de la o distanță de 15-20 cm și până la cele foarte îndepărtate, care pot fi considerate luna, stele și alte corpuri cerești.
Unii oameni au un ochi neregulat. Peretele din spate al globului ocular, pe care ar trebui să se obțină o imagine clară a obiectului luat în considerare, este situat fie mai aproape decât ar trebui, fie prea departe de lentilă.
Dacă suprafața interioară a ochiului este prea deplasată înainte, atunci indiferent cât de tensionată este lentila, se obține imaginea obiectelor apropiate în spatele acestuia și, prin urmare, imaginea de pe suprafața sensibilă la lumină a ochiului va apărea neclară, neclară. Un astfel de ochi vede obiectele apropiate neclare, neclare, - o lipsă de vedere, numită hipermetropie... Pentru o persoană care suferă de o astfel de deficiență îi este greu să citească, să scrie, să înțeleagă obiecte mici, deși vede perfect în depărtare. Pentru a elimina dificultățile asociate cu hipermetropie, trebuie să purtați ochelari cu lentile convexe. Dacă adăugați o sticlă convexă la lentilă și la alte părți optice ale ochiului, atunci distanța focală devine mai scurtă. De aici, imaginea obiectelor în cauză se apropie de cristalin și cade pe retină.
Dacă retina este situată mai departe de lentilă decât ar trebui să fie, atunci imaginile obiectelor îndepărtate sunt obținute în fața acesteia și nu pe ea. Un ochi care suferă de o astfel de deficiență vede obiectele îndepărtate foarte neclare și neclare. Împotriva unui astfel de dezavantaj numit miopie ochelarii cu lentile concave ajută. Cu astfel de ochelari, distanța focală devine mai mare, iar imaginea obiectelor îndepărtate, îndepărtându-se de lentilă, cade pe retină.
Instrumente optice pentru observarea la distanță lungă
Dacă obiectul este slab vizibil din cauza faptului că dimensiunile lui unghiulare sunt prea mici, atunci poate fi văzut mai bine apropiindu-se de el. De foarte multe ori este imposibil să faci asta, atunci rămâne un singur lucru: să examinezi obiectul printr-un astfel de dispozitiv optic care îl arată într-o formă mărită. Un dispozitiv care vă permite să observați cu succes obiecte îndepărtate a fost inventat cu mult timp în urmă, cu peste trei sute de ani în urmă. Acesta este un telescop sau telescop.
Orice telescop constă practic din două părți: dintr-o sticlă mare biconvexă (lentila) la capătul frontal îndreptat spre obiect (Fig. 8), care se numește obiectiv, și o a doua sticlă, mai mică, biconvexă, la care se aplică ochiul și care se numește ocular... Dacă conducta este îndreptată către un obiect foarte îndepărtat, de exemplu, către o lampă îndepărtată, atunci razele se apropie de lentilă într-un fascicul paralel. La trecerea prin lentilă, ele sunt refractate, după care converg într-un con, iar în punctul de intersecție, numite se concentreze, se obține o imagine a unui felinar sub forma unui punct de lumină. Această imagine este privită printr-un ocular, care acționează ca o lupă, drept urmare este mult mărită și pare mult mai mare.
La telescoapele moderne, lentila și ocularul sunt compuse din mai multe ochelari de convexitate diferită, care realizează imagini mult mai clare și mai clare. În plus, într-o țeavă dispusă așa cum se arată în Fig. 8, toate obiectele vor fi vizibile cu susul în jos. Ar fi neobișnuit și incomod pentru noi să vedem oameni alergând cu capul înainte pe pământ atârnând deasupra cerului și, prin urmare, ochelari speciali, sau prisme, sunt introduși în conductele destinate observării obiectelor pământești, care rotesc imaginea într-o poziție normală.
Scopul direct al telescopului este de a arăta un obiect îndepărtat într-o vedere mărită. Telescopul mărește dimensiunile unghiulare și astfel aduce obiectul mai aproape de observator. Dacă tubul se mărește de 10 ori, înseamnă că obiectul aflat la o distanță de 10 km va fi vizibil în același unghi în care este vizibil cu ochiul liber la o distanță de 1 km. Astronomii care trebuie să observe obiecte foarte îndepărtate - Luna, planete, stele, folosesc telescoape uriașe, al căror diametru este de 1 m sau mai mult, iar lungimea ajunge la 10-20 m. Un astfel de telescop poate da o creștere de peste 1000 ori. Pentru examinarea obiectelor pământești, o creștere atât de puternică în majoritatea cazurilor este complet inutilă.
În armată, se ia în considerare principalul dispozitiv de observare ochelari de câmp... Binoclulurile sunt două telescoape mici ținute împreună (Figura 9). Vă permite să priviți cu doi ochi simultan, ceea ce, desigur, este mult mai convenabil decât să observați cu un ochi cu un singur telescop. În fiecare jumătate a binoclului, ca în orice telescop, există o sticlă frontală - lentila - și ochelari din spate care alcătuiesc ocularul. Între ele se află o cutie care conține prisme prin intermediul cărora imaginea este rotită. Binoclul unui astfel de dispozitiv este numit prismatic.
Cel mai comun tip de binoclu prismatic este 6x, adică mărirea de 6x. Se mai folosesc binocluri cu o mărire de 4, 8 și 10 ori.
În plus față de binoclu, în afacerile militare, în unele cazuri, se folosesc telescoape cu o mărire de 10 până la 50 de ori și, în plus, periscoapele.
Un periscop este un tub relativ lung care este proiectat pentru observare din spatele capacului (Fig. 10). Soldatul, observând cu un periscop, el însuși rămâne în șanț, expunând doar partea superioară a dispozitivului, care poartă lentila, spre exterior. Acest lucru nu numai că protejează observatorul de focul inamicului, dar facilitează și camuflajul, deoarece vârful mic al țevii este mult mai ușor de camuflat decât întreaga figură umană. Pe submarine se folosesc periscoapele lungi. Când este necesar să se efectueze supraveghere ascunsă din partea inamicului, barca rămâne sub apă, expunând doar capătul abia vizibil al periscopului deasupra suprafeței mării.
Cititorul se poate întreba de ce în știința militară sunt folosite doar dispozitivele cu o mărire relativ slabă, care nu depășește 15-20 de ori? La urma urmei, nu este dificil să faci un telescop cu o mărire de 100-200 de ori și chiar mai mult.
Există o serie de motive care fac dificilă utilizarea telescoapelor cu mărire mare în drumeție. În primul rând, cu cât mărirea este mai puternică, cu atât câmpul vizual al dispozitivului este mai mic, adică acea parte a panoramei care este vizibilă în ea. În al doilea rând, cu o mărire puternică, orice tremur, tremur al țevii îngreunează observarea; prin urmare, un telescop cu o mărire mare nu poate fi ținut în mână, ci trebuie așezat pe un suport special, conceput astfel încât tubul să poată fi rotit ușor și fără probleme în diferite direcții. Dar cel mai mare obstacol este atmosfera. Aerul de lângă suprafața pământului nu este niciodată calm: fluctuează, se îngrijorează, tremură. Prin acest aer în mișcare privim părți îndepărtate ale peisajului. Această imagine a obiectelor îndepărtate se deteriorează: forma obiectelor este distorsionată, obiectul, care este de fapt staționar, se mișcă și își schimbă forma tot timpul, așa că nu există nicio modalitate de a-i distinge detaliile. Cu cât mărirea este mai mare, cu atât este mai puternică această interferență, cu atât este mai vizibilă distorsiunea cauzată de vibrațiile aerului. Acest lucru duce la faptul că utilizarea dispozitivelor de mărire excesiv de puternice la observarea de-a lungul suprafeței pământului este inutilă.
Datorită numărului mare de etape din procesul de percepție vizuală, caracteristicile sale individuale sunt luate în considerare din punctul de vedere al diferitelor științe - optică (inclusiv biofizica), psihologie, fiziologie, chimie (biochimie). La fiecare etapă de percepție apar distorsiuni, erori, eșecuri, dar creierul uman prelucrează informațiile primite și face ajustările necesare. Aceste procese sunt de natură inconștientă și sunt implementate într-o corecție autonomă pe mai multe niveluri a distorsiunilor. În acest fel, se elimină aberațiile sferice și cromatice, efectele de punct mort, se realizează corecția culorii, se formează o imagine stereoscopică etc. În cazurile în care procesarea subconștientă a informațiilor este insuficientă sau excesivă, apar iluzii optice.
Fiziologia vederii umane
Viziunea culorilor
Ochiul uman conține două tipuri de celule sensibile la lumină (fotoreceptori): tije foarte sensibile, care sunt responsabile pentru vederea nocturnă și conuri mai puțin sensibile, care sunt responsabile pentru vederea culorilor.
Lumina cu lungimi de undă diferite stimulează diferite tipuri de conuri în moduri diferite. De exemplu, lumina galben-verde stimulează în mod egal conurile de tip L și M, dar mai puțin stimulează conurile de tip S. Lumina roșie stimulează conurile de tip L mult mai puternic decât conurile de tip M, iar tipul S nu stimulează aproape deloc; lumina verde-albastru stimulează receptorii de tip M mai mult decât receptorii de tip L, iar receptorii de tip S chiar mai mult; lumina de această lungime de undă stimulează și tijele cel mai puternic. Lumina violetă stimulează aproape exclusiv conurile de tip S. Creierul percepe informații combinate de la diferiți receptori, ceea ce oferă o percepție diferită a luminii cu lungimi de undă diferite.
Genele care codifică proteinele opsina sensibile la lumină sunt responsabile pentru vederea culorilor la oameni și maimuțe. Potrivit susținătorilor teoriei celor trei componente, prezența a trei proteine diferite care răspund la lungimi de undă diferite este suficientă pentru percepția culorii. Majoritatea mamiferelor au doar două dintre aceste gene, deci au vedere în două culori. În cazul în care o persoană are două proteine codificate de gene diferite sunt prea asemănătoare sau una dintre proteine nu este sintetizată, se dezvoltă daltonismul. N.N. Miklouho-Maclay a descoperit că papuanii din Noua Guinee, care trăiesc în plina jungle verde, nu au capacitatea de a distinge culoarea verde.
Opsina roșie sensibilă la lumină este codificată la om de gena OPN1LW.
Alte opsine umane codifică genele OPN1MW, OPN1MW2 și OPN1SW, dintre care primele două codifică proteine care sunt sensibile la lumină la lungimi de undă medii, iar a treia este responsabilă pentru opsina, care este sensibilă la lungimile de undă scurte ale spectrului.
Necesitatea a trei tipuri de opsine pentru vederea culorilor a fost demonstrată recent în experimente pe maimuța veveriță (saimiri), ai cărei masculi au fost vindecați de daltonismul congenital prin introducerea genei opsinei umane OPN1LW în retinele lor. Această lucrare (împreună cu experimente similare la șoareci) a arătat că creierul matur este capabil să se adapteze la noile capacități senzoriale ale ochiului.
Gena OPN1LW, care codifică un pigment responsabil pentru percepția roșului, este foarte polimorfă (în lucrările recente ale lui Wirrelli și Tishkov, 85 de alele au fost găsite într-un eșantion de 256 de persoane) și aproximativ 10% dintre femeile cu două alele diferite de această genă are de fapt un receptor de culoare de tip suplimentar și un anumit grad de viziune a culorii 4C. Variațiile genei OPN1MW, care codifică pigmentul „galben-verde”, sunt rare și nu afectează sensibilitatea spectrală a receptorilor.
Gena OPN1LW și genele responsabile pentru percepția luminii cu lungime de undă medie sunt situate în tandem pe cromozomul X, iar recombinarea neomoloagă sau conversia genei are loc adesea între ele. În acest caz, poate avea loc fuziunea genelor sau o creștere a numărului de copii ale acestora în cromozom. Defectele genei OPN1LW sunt cauza daltonismului parțial, protanopiei.
Teoria cu trei componente a vederii culorilor a fost exprimată pentru prima dată în 1756 de MV Lomonosov, când a scris „despre cele trei chestiuni ale fundului ochiului”. O sută de ani mai târziu a fost dezvoltat de omul de știință german G. Helmholtz, care nu menționează celebra lucrare a lui Lomonosov „Despre originea luminii”, deși a fost publicată și rezumată în limba germană.
În paralel, a existat o teorie a culorii a unui adversar de Ewald Goering. A fost dezvoltat de David H. Hubel și Torsten N. Wiesel. Ei au primit Premiul Nobel în 1981 pentru descoperirea lor.
Ei au sugerat că creierul nu primește deloc informații despre culorile roșu (R), verde (G) și albastru (B) (teoria culorii Jung-Helmholtz). Creierul primește informații despre diferența de luminozitate - despre diferența de luminozitate dintre alb (Y max) și negru (Y min), despre diferența dintre verde și roșu (G - R), despre diferența dintre albastru și galben (B - galben), iar galben (galben = R + G) este suma roșului și verdelui, unde R, G și B sunt luminozitatea componentelor de culoare - roșu, R, verde, G și albastru, B.
Avem un sistem de ecuații - K b-w = Y max - Y min; K gr = G - R; K brg = B - R - G, unde K b / w, K gr, K brg sunt funcțiile coeficientului de balans de alb pentru orice iluminare. În practică, acest lucru se exprimă prin faptul că oamenii percep culoarea obiectelor în același mod sub diferite surse de lumină (adaptarea culorii). Teoria adversară în ansamblu explică mai bine faptul că oamenii percep culoarea obiectelor în același mod sub surse de lumină extrem de diferite (adaptarea culorii), inclusiv culori diferite ale surselor de lumină în aceeași scenă.
Aceste două teorii nu sunt în întregime concordante una cu cealaltă. Dar, în ciuda acestui fapt, încă se presupune că teoria celor trei stimuli operează la nivelul retinei, totuși, informația este procesată și creierul primește date care sunt deja în concordanță cu teoria adversarului.
Vedere binoculară și stereoscopică
Contribuția pupilei la reglarea sensibilității ochiului este extrem de nesemnificativă. Întreaga gamă de luminozitate pe care mecanismul nostru vizual este capabil să o perceapă este enormă: de la 10 -6 cd restaurarea pigmenților fotosensibili din fotoreceptorii retinieni - conuri și tije.
Sensibilitatea ochiului depinde de caracterul complet al adaptării, de intensitatea sursei de lumină, de lungimea de undă și de dimensiunile unghiulare ale sursei, precum și de durata stimulului. Sensibilitatea ochiului scade odată cu înaintarea în vârstă din cauza deteriorării proprietăților optice ale sclerei și pupilei, precum și a componentei receptorului de percepție.
Sensibilitatea maximă în lumina zilei este de 555-556 nm, iar cu o seară/noapte slabă se deplasează spre marginea violetă a spectrului vizibil și este egală cu 510 nm (în timpul zilei fluctuează între 500-560 nm). Acest lucru este explicat (dependența viziunii unei persoane de condițiile de iluminare atunci când percepe obiecte multicolore, raportul dintre luminozitatea lor aparentă - efectul Purkinje) de două tipuri de elemente sensibile la lumină ale ochiului - în lumină puternică, viziune se realizează în principal prin conuri, iar în caz de lumină slabă se folosesc de preferință numai tije.
Acuitate vizuala
Capacitatea diferitelor persoane de a vedea detalii mai mari sau mai mici ale unui obiect de la aceeași distanță, cu aceeași formă a globului ocular și aceeași putere de refracție a sistemului ocular dioptric se datorează diferenței de distanță dintre elementele sensibile ale retinei. și se numește acuitate vizuală.
Acuitatea vizuală - capacitatea ochiului de a percepe în afară două puncte situate la o oarecare distanță unul de celălalt ( detaliu, finețe, rezoluție). Măsura acuității vizuale este unghiul de vedere, adică unghiul format de razele care emană de la marginile obiectului în cauză (sau din două puncte). Ași B) până la punctul nodal ( K) ochi. Acuitatea vizuală este invers proporțională cu unghiul de vedere, adică cu cât este mai mică, cu atât acuitatea vizuală este mai mare. În mod normal, ochiul uman este capabil în afară percepe obiecte, distanța unghiulară între care nu este mai mică de 1 ′ (1 minut).
Acuitatea vizuală este una dintre cele mai importante funcții ale vederii. Acuitatea vizuală a unei persoane este limitată de structura sa. Ochiul uman, spre deosebire de ochii cefalopodelor, de exemplu, este un organ inversat, adică celulele sensibile la lumină sunt situate sub un strat de nervi și vase de sânge.
Acuitatea vizuală depinde de mărimea conurilor situate în regiunea maculară, retină, precum și de o serie de factori: refracția ochiului, lățimea pupilei, transparența corneei, cristalinul (și elasticitatea acestuia), corpul vitros ( care alcătuiesc aparatul de refracție a luminii), starea retinei și a nervului optic, vârsta.
Acuitatea vizuală și/sau sensibilitatea la lumină este adesea numită și rezoluția ochiului simplu (liber) ( putere de rezoluție).
linia de vedere
Viziunea periferică (câmpul vizual) - determină limitele câmpului vizual atunci când le proiectezi pe o suprafață sferică (folosind perimetrul). Câmpul vizual este spațiul perceput de ochi cu privirea fixă. Câmpul vizual este o funcție a părților periferice ale retinei; starea lui este în mare măsură determinată de capacitatea unei persoane de a naviga liber în spațiu.
Modificările câmpului vizual sunt cauzate de boli organice și/sau funcționale ale analizorului vizual: retină, nervul optic, calea optică, sistemul nervos central. Încălcări ale câmpului vizual se manifestă fie printr-o îngustare a limitelor acestuia (exprimată în grade sau valori liniare), fie prin pierderea secțiunilor sale individuale (hemianopsie), prin apariția unui scotom.
Binocularitate
Privind un obiect cu ambii ochi, îl vedem doar atunci când axele de vedere ale ochilor formează un astfel de unghi de convergență (convergență) la care se obțin imagini simetrice, distincte pe retine în anumite locuri corespunzătoare ale spotului macular sensibil ( fovea centralis). Datorită unei astfel de vederi binoculare, nu doar judecăm poziția relativă și distanța obiectelor, dar percepem și relieful și volumul.
Principalele caracteristici ale vederii binoculare sunt prezența binoculară elementară, vederea în profunzime și stereoscopică, acuitatea stereoviziunii și rezervele de fuziune.
Prezența vederii binoculare elementare este verificată prin împărțirea unei imagini în fragmente, dintre care unele sunt prezentate la stânga, iar altele la ochiul drept. Observatorul are vedere binoculară elementară dacă este capabil să compună o singură imagine inițială din fragmente.
Prezența vederii profunde este verificată prin prezentarea siluetei și stereogramelor stereoscopice - cu puncte aleatorii, care ar trebui să determine observatorul să experimenteze o experiență specifică de adâncime, care diferă de impresia de spațialitate bazată pe caracteristicile monoculare.
Acuitatea stereoscopică este opusul pragului stereoscopic. Pragul de percepție stereoscopică este disparitatea minimă detectabilă (deplasarea unghiulară) între părțile stereogramei. Pentru a-l măsura, se folosește principiul, care este următorul. Trei perechi de figuri sunt prezentate separat ochilor stângi și drepti ai observatorului. Într-una dintre perechi, poziția figurilor coincide, în celelalte două, una dintre figuri este deplasată orizontal cu o anumită distanță. Subiectului i se cere să indice cifrele în ordinea crescătoare a distanței relative. Dacă cifrele sunt indicate în ordinea corectă, atunci nivelul testului crește (disparitatea scade), dacă nu, disparitatea crește.
Rezervele de fuziune sunt condițiile în care există posibilitatea de fuziune motorie a stereogramei. Rezervele de fuziune sunt determinate de disparitatea maximă dintre părțile stereogramei, la care este încă percepută ca o imagine volumetrică. Pentru a măsura rezervele de fuziune, principiul este opus celui utilizat în studiul acuității vederii stereo. De exemplu, subiectului i se cere să combine două dungi verticale într-o singură imagine, dintre care una este vizibilă pentru ochiul stâng și cealaltă pentru ochiul drept. În acest caz, experimentatorul începe să separe lent dungile, mai întâi cu convergențe și apoi cu disparități divergente. Imaginea începe să se bifurce la valoarea disparității, care caracterizează rezerva fuzională a observatorului.
Binocularitatea poate fi afectată de strabism și de alte boli oculare. Cu oboseală severă, poate exista un strabism temporar cauzat de închiderea ochiului sclavului.
Sensibilitate la contrast
Sensibilitatea la contrast - capacitatea unei persoane de a vedea obiecte care sunt ușor diferite ca luminozitate față de fundal. Sensibilitatea la contrast este evaluată folosind rețele sinusoidale. O creștere a pragului de sensibilitate la contrast poate fi un semn al unui număr de boli oculare și, prin urmare, studiul acestuia poate fi utilizat în diagnosticare.
Adaptarea vederii
Proprietățile de mai sus ale vederii sunt strâns legate de capacitatea ochiului de a se adapta. Adaptarea ochilor - adaptarea vederii la diferite condiții de iluminare. Adaptarea are loc la schimbările de iluminare (diferențierea între adaptarea la lumină și întuneric), caracteristicile de culoare ale luminii (capacitatea de a percepe obiectele albe ca fiind albe chiar și cu o schimbare semnificativă a spectrului luminii incidente).
Adaptarea la lumină începe rapid și se termină în 5 minute, adaptarea ochiului la întuneric este un proces mai lent. Luminozitatea minimă care produce senzația de lumină determină sensibilitatea la lumină a ochiului. Acesta din urmă crește rapid în primele 30 de minute. stai la intuneric, cresterea sa se termina practic in 50-60 de minute. Adaptarea ochiului la întuneric este investigată cu ajutorul unor dispozitive speciale - adaptometre.
O scădere a adaptării ochiului la întuneric se observă în unele boli oculare (degenerare pigmentară retiniană, glaucom) și generale (A-avitaminoză).
Adaptarea se manifestă și prin capacitatea vederii de a compensa parțial defectele aparatului vizual în sine (defecte optice ale cristalinului, defecte ale retinei, scotoame etc.)
Psihologia percepției vizuale
Defecte vizuale
Cel mai răspândit defect este o vizibilitate neclară și neclară a obiectelor apropiate sau îndepărtate.
Defecte ale lentilelor
Clarviziune
Hipermetropia este o eroare de refracție în care razele de lumină care intră în ochi sunt focalizate nu pe retină, ci în spatele acesteia. În formele ușoare de ochi cu o bună ofertă de acomodare, compensează deficiența vizuală prin creșterea curburii cristalinului de către mușchiul ciliar.
Cu hipermetropie mai severă (3 dioptrii și mai sus), vederea este slabă nu numai de aproape, ci și de departe, iar ochiul nu este capabil să compenseze singur defectul. Hipermetropia este de obicei congenitală și nu progresează (de obicei scade cu vârsta școlară).
Pentru hipermetropie, ochelarii sunt prescriși pentru lectură sau purtarea constantă. Pentru ochelari, sunt selectate lentile de colectare (mutați focalizarea înainte spre retină), cu ajutorul cărora vederea pacientului devine cea mai bună.
Oarecum diferită de hipermetropie este prezbiopia sau hipermetropia senilă. Presbiopia se dezvoltă din cauza pierderii elasticității cristalinului (care este un rezultat normal al dezvoltării sale). Acest proces începe la vârsta școlară, dar o persoană observă de obicei o slăbire a vederii de aproape după 40 de ani. (Deși la 10 ani copiii-emetropii pot citi la o distanță de 7 cm, la 20 de ani - cel puțin 10 cm, și la 30 - 14 cm și așa mai departe.) Hipermetropia senilă se dezvoltă treptat, și până la vârsta de 65-70 o persoană își pierde deja complet capacitatea de acomodare, dezvoltarea prezbiopiei este completă.
Miopie
Miopia este o anomalie a refracției oculare, în care focalizarea se deplasează înainte, iar o imagine deja defocalizată cade pe retină. În cazul miopiei, punctul mai departe de vedere clară se află la 5 metri (în mod normal, se află la infinit). Miopia poate fi falsă (când, din cauza suprasolicitarii mușchiului ciliar, apare spasmul acestuia, în urma căruia curbura cristalinului rămâne prea mare pentru vederea la distanță) și adevărată (când globul ocular crește în axul anteroposterior). În cazurile ușoare, obiectele îndepărtate sunt încețoșate, în timp ce cele apropiate rămân clare (punctul suplimentar al vederii clare se află suficient de departe de ochi). În cazurile de miopie mare, apare o scădere semnificativă a vederii. Începând de la aproximativ −4 dioptrii, o persoană are nevoie de ochelari atât la distanță, cât și la distanță apropiată (în caz contrar, obiectul în cauză trebuie adus foarte aproape de ochi).
În adolescență, miopia progresează adesea (ochii sunt în permanență încordați pentru a lucra aproape, din cauza căreia ochiul crește în lungime compensatorie). Progresia miopiei capătă uneori o formă malignă, în care vederea scade cu 2-3 dioptrii pe an, se observă întinderea sclerei și apar modificări degenerative ale retinei. În cazurile severe, există pericolul detașării retinei supraîntinse în timpul efortului fizic sau impactului brusc. Progresia miopiei se oprește de obicei până la vârsta de 22-25 de ani, când organismul încetează să crească. Cu o progresie rapidă, vederea până în acel moment scade la -25 dioptrii și mai jos, paralizând foarte sever ochii și perturbând dramatic calitatea vederii de departe și de aproape (tot ceea ce vede o persoană sunt contururi neclare, fără nicio vedere detaliată) și astfel de abateri. sunt foarte greu de corectat complet cu optică: ochelarii groși de ochelari creează distorsiuni puternice și reduc obiectele vizual, motiv pentru care o persoană nu vede suficient de bine nici măcar cu ochelari. În astfel de cazuri, cel mai bun efect poate fi obținut cu corectarea contactului.
În ciuda faptului că sute de lucrări științifice și medicale au fost dedicate stopării progresiei miopiei, încă nu există dovezi ale eficacității vreunei metode de tratare a miopiei progresive, inclusiv intervenția chirurgicală (scleroplastia). Există dovezi ale unei scăderi mici, dar semnificative statistic, a ratei de creștere a miopiei la copii atunci când se utilizează picături oftalmice cu atropină și (absent în Rusia) gel de ochi cu pirenzipină.
Cu miopie, ei recurg adesea la corectarea vederii cu laser (expunerea la cornee cu un fascicul laser pentru a-i reduce curbura). Această metodă de corecție nu este complet sigură, dar în majoritatea cazurilor este posibil să se obțină o îmbunătățire semnificativă a vederii după intervenție chirurgicală.
Defectele miopiei și hipermetropiei pot fi depășite cu ochelari sau cursuri de reabilitare de gimnastică precum și cu alte erori de refracție.
Astigmatism
Astigmatismul este un defect al opticii ochiului cauzat de o formă neregulată a corneei și/sau a cristalinului. La toți oamenii, formele corneei și ale cristalinului diferă de corpul ideal de rotație (adică toți oamenii au astigmatism într-o măsură sau alta). În cazurile severe, întinderea de-a lungul uneia dintre axe poate fi foarte puternică, în plus, corneea poate avea defecte de curbură cauzate de alte cauze (răni, boli infecțioase etc.). Cu astigmatism, razele de lumină sunt refractate cu diferite forțe în diferite meridiane, drept urmare imaginea este curbată și neclară pe alocuri. În cazurile severe, distorsiunea este atât de puternică încât reduce semnificativ calitatea vederii.
Astigmatismul este ușor de diagnosticat privind o foaie de hârtie cu linii paralele întunecate cu un ochi - în timp ce rotește o astfel de foaie, astigmatistul va observa că liniile întunecate sunt neclare, apoi devin mai clare. Majoritatea oamenilor au astigmatism congenital de până la 0,5 dioptrii, ceea ce nu provoacă disconfort.
Acest defect este compensat de ochelari cu lentile cilindrice avand curburi diferite pe orizontala si verticala si de lentile de contact (torice dure sau moi), precum si de lentile de ochelari cu putere optica diferita in diferite meridiane.
Defecte retiniene
Daltonismul
Dacă în retină percepția uneia dintre cele trei culori primare cade sau este slăbită, atunci persoana nu percepe nicio culoare. Există jaluzele pentru culorile roșu, verde și albastru-violet. Orbirea la abur, sau chiar orbirea completă a culorilor, este rară. Mai des sunt oameni care nu pot distinge roșul de verde. Ei percep aceste culori ca fiind gri. O astfel de deficiență de vedere a fost numită daltonism - după omul de știință englez D. Dalton, care însuși suferea de o astfel de tulburare a vederii culorilor și a fost primul care a descris-o.
Daltonismul este incurabilă, este moștenită (legată de cromozomul X). Uneori apare după anumite boli oculare și nervoase.
Persoanele daltonice nu au voie să lucreze în legătură cu conducerea vehiculelor pe drumurile publice. O bună percepție a culorilor este foarte importantă pentru marinari, piloți, chimiști, artiști, prin urmare, pentru unele profesii, vederea culorilor este verificată cu ajutorul unor tabele speciale.
Scotomul
Scotoma (greacă. skotos- întuneric) - un defect pete în câmpul vizual al ochiului cauzat de o boală a retinei, boli ale nervului optic, glaucom. Acestea sunt zone (în câmpul vizual) în care vederea este semnificativ afectată sau absentă. Uneori, un punct orb se numește scotom - o zonă de pe retină corespunzătoare capului nervului optic (așa-numitul scotom fiziologic).
Scotom absolut (ing. scotomate absolute) - o zonă în care vederea este absentă. Scotom relativ (ing. scotom relativ) - o zonă în care vederea este redusă semnificativ.
Puteți presupune prezența unui scotom prin efectuarea independentă a unui studiu folosind testul Amsler.
Se încarcă ...