Оптичната система на човешкото око. Оптичната система на окото се състои от ...

Преобладаващата част от информацията, която човек получава чрез органите на зрението - очите. Оптичната система на човешкото око, макар и по-ниско в характеристиките си от зрението на някои животни, всъщност е доста добра. От по-висшите творения на природата само човек и примати могат да възприемат цветовете. Известно е, че оптичната система на възрастното човешко око може да различи до сто или повече цветни нюанса. Между другото, дълго време фотографската техника не можеше да постигне човешкия орган на визията по отношение на яснота и качество на изображението.

Някои основи на оптиката

Фокус, познат от уроците по училищна физика: две затъмнени стаи, едната от които е през дупки с малък диаметър в стените. Зад стената е поставен мощен източник на светлина, като например слънцето. Вместо първата дупка, която е предназначена да служи като точков източник на светлинни лъчи, понякога използват компактно електрическо осветление.

Ако между точков източник на светлина и втората дупка се постави някаква фигура от непрозрачен материал, то на стената (екран) зад втората дупка се появява изображение на обекта, завъртяно на 180 °.

Същият трик, само много по-качествено, прави колективно (с разсейващ обектив) светлинни лъчи. Факт е, че всяка най-малка точка от всеки обект, осветена от само себе си, става източник на осветление, малко слънце, излъчващо във всички посоки (отразявайки) определена част от светлината, която пада върху нея. Така обектите, които изглеждат червени, ни поглъщат всички светлинни вълни на видимия обхват, с изключение на червените. Белите неща и материали абсорбират почти нищо от видимия диапазон, отразявайки се в заобикалящото пространство голямо част от света и черно, напротив, използват почти всичко, което им е паднало за отопление.

Как очите и другите оптични системи улавят светлината

Помислете за физическите принципи на камерата. Факт е, че оптичната система на окото работи по същия начин. Физиката е еднакво валидна в устройства, които са толкова различни на пръв поглед. обектив (събирателна леща) улавя светлината, излъчвана от всяка точка на обекта и я фокусира върху екрана - фоточувствителната плоча.

Табелата е разделена на малки части - пиксели. В модерна цифрова камера, пикселите са светлочувствителни елементи, всеки от които помни своята яркост и цвят. Когато всички точки се добавят заедно като мозайка, се получава изображение.

Колкото по-малки са тези елементи, колкото повече се напасват за единица площ, в резултат се получава картина с по-добро качество.

Човешки орган на зрението (оптика)

Странно, но по същия начин, както създаването на човешки ръце - камерата, оптичната система на окото работи. Конструкцията на образа се осъществява според същите принципи.

Образът се събира и фокусира от нашия естествен "обектив", който играе ролята на лещата. В зависимост от разстоянието, на което е необходимо да се фокусира окото, той може да промени кривината си, като става все по-изпъкнал, когато гледа на близки обекти (вдяване на игла) или по-малко изпъкнал, ако погледнем в разстояние.

Преди да стигнат до обектива, светлинните лъчи преминават през дупка в "диафрагмата" - ириса на окото. А диаметърът на дупката зависи от интензивността на осветяването - може да се увеличи в случай на недостатъчно осветление през нощта или да намалее в ярък слънчев ден, предпазвайки ретината от прекомерна радиация.

И, разбира се, оптичната система на окото не може да се справи без екран - фоточувствителна плоча, ролята й се играе от ретината, върху която се прожектира изображението.

Биология на човешкия орган на зрението

Но човешкото око не е технически инструмент, а преди всичко биологичен орган.

В допълнение към елементите, които пряко участват в изграждането на образа, се формира оптичната система на окото:

- роговицата, зад която има предна камера, пълна с течност, състояща се от 99% обикновена вода;

- стъкловидно тяло - има добра светлинна пропускливост, но има нисък коефициент на пречупване и следователно не участва в образуването на образи;

- Зинни връзки - предават силата от специалните мускули, които, напрегнати и отпускащи, променят кривината на лещата, като по този начин оптичната система на окото се „настройва” към близки или отдалечени обекти;

- окото нерв е вид "кабелен канал", чрез който изображението се предава към мозъка; в обвивката на зрителния нерв също преминават кръвоносни съдове, които снабдяват окото с кръв.

Въпреки това, някои компоненти на окото заслужават отделно обсъждане.

Обективът на човешкото око - лещата

Оптичната система на окото се състои от различни тъкани, но най-уникалната, може би, тази, която прави „лещата” на нашата визуална система, е лещата. Този орган не съдържа нито нервни влакна, нито съдове, има феноменална прозрачност, има леко жълтеникав цвят. Stratum corneum, от който се състои лещата, има много висок индекс на пречупване. Ако го сравните с лупа, тогава силата му ще бъде около 18 диоптъра. Въпреки това, тялото на лещата не е напълно еднородно, то се състои от влакна, преплетени в различни посоки.

Това обяснява факта, че човек, гледащ далечна звезда (абсолютната точка за човешкото око) вижда лъчите, които се отклоняват от нея.

ретина

И така, изображението се улавя от обектива и се фокусира върху ретината. Как е подредена?

Структурата му наподобява матрица на цифрова камера. Вместо светлочувствителни единици (пиксели) eyeground Облицовани със специални фоточувствителни клетки - пръчки и конуси. Смята се, че пръчиците се използват в условия на слаба светлина и не се различават цветовете. Анатомите свързват цветното зрение с шишарки. Така оптичната система на окото има два паралелни канала за дневно и нощно виждане.

Чудеса на зрението в природата

Змиите имат специално зрение, повечето от тях реагират на инфрачервено лъчение. Тази адаптация им позволява успешно да ловуват топлокръвни животни в абсолютна тъмнина.

Но гледката на пеперудите ги „доведе” до другата страна: поради факта, че птиците с крилати люспи възприемат част от ултравиолетовия обхват, лесно откриват прашец - основната им храна.

Идеално виждам в тъмнината и гекконите. Но не в инфрачервен цвят, като змии, а в същия спектър като лицето. Разликата е, че ретината на геконите е 350 пъти по-чувствителна към светлината! Просто пълно устройство за нощно виждане, създадено от природата!

Това устройство за наблюдение разполага с хамелеон. Той не само може да наблюдава, без да завърта главата си, целия 360 ° на заобикалящия го свят, но все още да може да измерва разстоянието до обекти с едно око като далекомер.

Но собственикът най-големите очи на света е гигантска сепия. Факт е, че местообитанието му е дълбочината на океана от един километър и по-дълбоко. Практически няма слънчева светлина в такава бездна, но със собствените си очи с размер на средна диня калмарите виждат заклетия си кашалот на разстояние до 1000 метра.