Человеческий глаз – уникальный оптический прибор

Человеческий глаз – уникальный оптический прибор

Глаз - орган зрения, с помощью которого человек видит окружающий мир. Почти 90% информации из окружающего нас мира мы получаем через глаза.

Человеческий глаз – уникальный оптический прибор

Строение глаза

Глаз человека состоит из глазного яблока, зрительного нерва и вспомогательных органов: век, слёзного аппарата и мышцы глазного яблока.

Глазное яблоко имеет форму не совсем правильного шара диаметром примерно 24 мм. У разных людей его размеры отличаются всего лишь на доли миллиметров. Глаз способен вращаться вверх-вниз, влево-вправо и вокруг своей оптической оси.

Прозрачное содержимое глазного яблока состоит из стекловидного тела, хрусталика и водянистой влаги и называется ядром глаза.

Ядро глаза окружают 3 оболочки: наружная, средняя и внутренняя.

Наружная, или фиброзная, оболочка очень плотная. Она защищает глаз и формирует его форму. Состоит из роговицы и склеры. Роговица представляет собой прозрачную оболочку, покрывающую переднюю часть глаза. Она очищается и увлажняется примерно 10 раз в минуту морганием. Роговица граничит с непрозрачной задней частью глаза - склерой.

Средняя, или сосудистая, оболочка образована радужкой, ресничным телом и собственно сосудистой оболочкой.

Радужка, или радужная оболочка глаза, выполняет роль диафрагмы, регулируя поток света, попадающий в глаз. В её центре находится круглое отверстие - зрачок, через которое свет проникает в глаз. При ярком свете зрачок сужается, пропуская внутрь глаза меньше света, а в темноте расширяется. Изменение размеров зрачка достигается при помощи расслабления или сокращения мышц - сфинктера и диплатора, входящих в радужку. У разных людей радужная оболочка имеет разный цвет. Это зависит от количества пигмента, содержащегося в ней.

Ресничное, или цилиарное, тело служит для подвешивания хрусталика - прозрачного эластичного тела, расположенного напротив зрачка. По своей форме он напоминает двояковыпуклую линзу. Сокращаясь, цилиарная мышца меняет форму хрусталика. Соответственно меняется и радиус его кривизны. Он становится то более круглым, то более сплющенным. Фокус хрусталика удаляется или приближается. Благодаря этому человек хорошо видит и вблизи, и вдали.

Внутренняя оболочка глазного яблока называется сетчаткой. Она состоит из нервных клеток и чувствительных к свету фоторецепторов. Клетки-рецепторы делятся на 2 вида: колбочки и палочки. В них происходит преобразование энергии света в электрическую энергию нервной ткани. Далее информация передаётся в центральную нервную систему.

Палочки очень чувствительны к свету. С их помощью наш глаз хорошо видит даже при плохом освещении. Они отвечают за периферическое зрение. А за центральное зрение отвечают колбочки. Они дают нам возможность различать очень мелкие детали и цвета. Но для хорошей работы им требуется большое количество света. Наибольшее количество колбочек находится в центральной ямке, расположенной в середине жёлтого пятна напротив зрачка. Это поле наиболее ясного видения.

Как мы видим

Человеческий глаз – уникальный оптический прибор

Наш глаз - это сложная система линз, с помощью которых на сетчатке формируется уменьшенное и перевёрнутое изображение предметов, которые мы видим.

Сначала свет поступает на роговицу. Её диаметр примерно 12 мм, а радиус кривизны 8 мм. Далее сквозь отверстие зрачка, которое с помощью мышц сужается, если света слишком много, и расширяется, если его недостаточно, он попадает на хрусталик.

Хрусталик играет роль биологической линзы, проходя сквозь которую свет преломляется и фокусируется на сетчатке. Если мы рассматриваем предмет, расположенный близко к нам, хрусталик принимает более выпуклую форму. Его кривизна увеличивается, и он сильнее преломляет свет. Если нам необходимо увидеть предмет, находящийся далеко от нас, мышцы расслабляются, и хрусталик становится более плоским.

Если же мышцы слишком напряжены и не способны расслабляться, изображение фокусируется не на сетчатке, а перед ней. Глаз видит далеко расположенные предметы расплывчато. Этот дефект называется близорукостью. Он возникает и в том случае, когда глазное яблоко увеличивается в длину. В этом случае изображение также фокусируется перед сетчаткой.

При дальнозоркости всё наоборот. Изображения предметов фокусируются за сетчаткой. Это бывает, когда размер глазного яблока уменьшен в длину или хрусталик постоянно находится в расслабленном состоянии.

Как мы различаем цвета

Человеческий глаз – уникальный оптический прибор

За цвет «отвечают» фоторецепторы-колбочки. Они обеспечивают дневное зрение. Их светочувствительность низкая, но её вполне достаточно для остроты зрения, так как освещение в дневное время имеет высокую интенсивность. Но ночью они не могут функционировать, потому что потока фотонов им не хватает  для нормальной работы.

Ночью мы видим все предметы в чёрно-белых тонах. Так происходит, потому что за механизм ночного зрения отвечают палочки. И хотя их светочувствительность во много раз выше светочувствительности колбочек, плотность их распределения на сетчатке глаза намного ниже плотности расположения колбочек. Поэтому острота зрения ночью понижается. 

Цвета наш глаз различает, благодаря палочкам. В сетчатке глаза их имеется 3 вида. Каждый из них может воспринимать только определённый участок видимого спектра: синий, красный или зелёный. И этого, оказывается, достаточно, чтобы смешивая эти 3 цвета, получить любой цветовой оттенок, который способен различать наш глаз, в том числе и белый. Это называется трихроматическим цветным зрением.

Например, жёлтый цвет мы видим, когда раздражаются колбочки, воспринимающие зелёный и красный цвет. Смешиванием красного и синего мы получаем пурпурный цвет. Подобным образом образуются и другие цветовые оттенки. 

Когда световые волны попадают на колбочки, головному мозгу посылается сигнал, и мы видим изображение цветным.

Глаз обычного человека способен различать около 160 цветов.