1.2. Зрение

1.2.1. Строение глаза и его работа

Устройство человеческого глаза имеет много общего с фотоаппаратом. В нем имеется светочувствительная нервная ткань - сетчатка - аналог фотопленки, и оптическая система, фокусирующая изображение рассматриваемых предметов на сетчатку- аналог объектива. В формировании зрительного образа большую роль играет преобразование первичных сигналов нервной ткани в ходе передачи их по зрительному нерву и в коре головного мозга.

Рассмотрим подробнее работу глаза. Свет поступает в глаз через прозрачную роговую оболочку 1 проходит через переднюю камеру 2, заполненную жидкостью, и отверстие в радужной оболочке 3 - зрачок (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Схема строения глаза: 1 - роговица; 2 - передняя камера; 3 - радужная оболочка; 4 - хрусталик; 5 - стекловидное тело; 6 - сетчатка; 7 - желтое пятно с центральной ямкой; 8 - зрительный нерв; 9 - слепое пятно; 10 - сосудистая оболочка; 11 - склера

Радужная оболочка непрозрачна. Она содержит пигмент, определяющий цвет глаза. Кольцевая мышца может изменять диаметр зрачка в пределах 2-8 мм, в зависимости от поступающего в глаз светового потока.

Чем больше света поступает в глаз, тем меньше диаметр зрачка. Таким образом, зрачок является автоматической диафрагмой, изменяющей световой поток примерно в 16 раз и предохраняющей сетчатку от воздействия слишком яркого света.

За зрачком расположен хрусталик 4 - студенистое упругое прозрачное тело в форме двояковыпуклой линзы. Мышечные волокна, расположенные по окружности хрусталика, могут растягивать его, уменьшая кривизну поверхности и тем самым увеличивая фокусное расстояние оптической системы глаза. Таким образом осуществляется аккомодация, или, если пользоваться терминами фотографии, наведение на резкость изображения разноудаленных предметов.

Когда мышца хрусталика расслаблена, кривизна его поверхностей максимальна, и на сетчатку проектируются близкие предметы, отстоящие от глаза на 15-20 см. При максимальном растяжении хрусталика на сетчатку проектируются удаленные объекты.

Пройдя хрусталик и стекловидное тело, свет попадает на сетчатку 6, которая выстилает глазное дно. Она представляет собой переплетение нервных волокон, заканчивающихся светочувствительными клетками (рецепторами).

Различают два вида рецепторов? палочки, имеющие удлиненную форму, и грушевидные колбочки.

Палочки обладают очень высокой светочувствительностью и обеспечивают зрение в условиях очень низкой освещенности (так называемое ночное зрение). Но они не различают цвета и создают ахроматический (черно-белый) зрительный образ. Народная мудрость отметила эту особенность ночного зрения поговоркой "ночью все кошки серы".

В палочках содержится особый краситель - родопсин (зрительный пурпур). Под действием света родопсин разлагается, что вызывает возникновение нервного импульса. После прекращения действия света родопсин быстро восстанавливается. При высокой освещенности зрительный пурпур не успевает восстанавливаться и палочки практически не. работают.

В этих условиях работа глаза обеспечивается колбочками. Они обладают меньшей, чем палочки, светочувствительностью, но обеспечивают цветное восприятие картины окружающего мира. Колбочковое зрение называют еще дневным.

Рис. 1.9. Кривые видности человеческого глаза: 1 -дневное зрение; 2 - ночное зрение

При некотором среднем уровне освещенности в работе глаза участвуют как колбочки, так и палочки (сумеречное зрение). Для сумеречного зрения характерна приглушенность ярких цветов, уменьшение цветоразличения, восприятие как бы сквозь голубоватую дымку. Это объясняется тем, что у палочек и колбочек различная зависимость относительной спектральной эффективности" воздействия на глаз хроматических излучений равной мощности. График такой зависимости называется кривой видности. На рис. 1.9 приведены кривые видности для дневного и ночного зрения.

Максимум видности для дневного зрения лежит при длине волн λ≈ 550 нм, смещаясь при переходе к ночному зрению в сторону коротких волн до λ≈510 нм (закон Пуркине).

Палочки и колбочки не равномерно распределены по площади сетчатки. Колбочки расположены в центральном ее участке, вблизи оптической оси глаза. Сетчатка в этом месте окрашена в желтый цвет и называется желтым пятном. В центре желтого пятна расположена так называемая центральная ямка, которая содержит только колбочки. На периферии желтого пятна наряду с колбочками имеются также и палочки. Вне желтого пятна, по периферии глазного дна расположены только палочки. Таким образом, чисто цветовое зрение обеспечивает только центральная часть желтого пятна.

Вся сетчатка содержит приблизительно 6,5 миллионов колбочек и 120 миллионов палочек. Палочки имеют толщину около 1 мкм, а колбочки - 2 мкм.