Układ optyczny ludzkiego oka. Układ optyczny oka składa się z ...

Ogromna część informacji, jaką osoba otrzymuje poprzez organy wzroku. Układ optyczny ludzkiego oka, choć gorszy pod względem swoich cech niż w przypadku niektórych zwierząt, jest w rzeczywistości całkiem doskonały. Z wyższych tworów natury tylko człowiek i naczelne mogą postrzegać kolory. Wiadomo, że układ optyczny dorosłego ludzkiego oka może rozróżnić do stu lub więcej odcieni kolorów. By the way, przez długi czas technika fotograficzna nie mogła z ludzkiego narządu widzenia pod względem przejrzystości i jakości obrazu.

Niektóre podstawy optyki

Skoncentruj się, znany z lekcji fizyki szkolnej: dwa zaciemnione pokoje, z których jeden ma otwory o małej średnicy w ścianach. Za ścianą znajduje się potężne źródło światła, takie jak słońce. Zamiast pierwszego otworu, który ma służyć jako punktowe źródło promieni świetlnych, czasami używaj kompaktowego elektrycznego urządzenia oświetleniowego.

Jeżeli pomiędzy punktowym źródłem światła a drugim otworem umieszcza się jakąkolwiek postać nieprzezroczystego materiału, wówczas na ścianie (ekranie) za drugim otworem pojawia się obraz przedmiotu obrócony o 180 °.

Ta sama sztuczka, o wiele bardziej jakościowo, tworzy kolektyw (z soczewką dyfuzyjną) z promieniami światła. Faktem jest, że każdy najmniejszy punkt dowolnego przedmiotu, sam z siebie oświetlony, staje się źródłem światła, małym słońcem, promieniującym we wszystkich kierunkach (odbijających się) pewnej części padającego nań światła. Tak więc obiekty, które wydają nam się czerwone, pochłaniają wszystkie fale świetlne zakresu widzialnego, z wyjątkiem czerwonego. Białe rzeczy i materiały pochłaniają prawie nic z zasięgu widzialnego, odbijając w otaczającej przestrzeni dużą część świata i czarny, wręcz przeciwnie, używaj prawie wszystkiego, co na nie spadło do ogrzewania.

Jak oczy i inne systemy optyczne wychwytują światło

Rozważ fizyczne zasady urządzenia kamery. Faktem jest, że system optyczny oka działa w ten sam sposób. Fizyka jest równie ważna w urządzeniach, które na pierwszy rzut oka są tak różne. Obiektyw (zbieranie soczewki) odbiera światło emanujące z każdego punktu obiektu i skupia go na ekranie - płytce światłoczułej.

Płyta jest podzielona na małe sekcje - piksele. W nowoczesnym aparacie cyfrowym piksele są światłoczułymi elementami, z których każdy zapamiętuje jasność i kolor. Kiedy wszystkie punkty zostaną dodane razem jak mozaika, otrzymamy obraz.

Im mniejsze są te elementy, tym bardziej dopasowują się do obszaru jednostki, dzięki czemu uzyskuje się lepszą jakość obrazu.

Ludzki narząd wzroku (optyka)

Co dziwne, ale w ten sam sposób, co tworzenie ludzkich rąk - aparat działa w optycznym systemie oka. Konstrukcja obrazu odbywa się według dokładnie tych samych zasad.

Obraz jest gromadzony i skupiany przez naszą naturalną "soczewkę", która pełni rolę soczewki. Zależnie od odległości, na której konieczne jest skupienie oka, może on zmienić krzywiznę, stając się bardziej wypukły, patrząc na obiekty bliskie (gwintowanie igły) lub mniej wypukły, jeśli spojrzymy na odległość.

Przed dotarciem do soczewki promienie światła przechodzą przez otwór w "przeponie" - tęczówce oka. A średnica otworu zależy od natężenia oświetlenia - może wzrosnąć w przypadku niedostatecznego oświetlenia w nocy lub zmniejszenia w jasny słoneczny dzień, chroniąc siatkówkę przed nadmiernym promieniowaniem.

I, oczywiście, układ optyczny oka nie może obejść się bez ekranu - płyty światłoczułej, której rolą jest siatkówka, na którą rzutowany jest obraz.

Biologia ludzkiego narządu wzroku

Jednak ludzkie oko nie jest narzędziem technicznym, lecz przede wszystkim organem biologicznym.

Oprócz elementów bezpośrednio zaangażowanych w konstrukcję obrazu powstaje układ optyczny oka:

- rogówkę, za którą znajduje się przednia komora wypełniona cieczą, składająca się w 99% ze zwykłej wody;

- ciało szkliste - ma dobrą przepuszczalność światła, ale ma niski współczynnik załamania światła i dlatego nie uczestniczy w tworzeniu obrazu;

- więzadła Zinn - przenoszą siłę ze specjalnych mięśni, które, napinając i odprężając, zmieniają krzywiznę soczewki, dzięki czemu układ optyczny oka jest "dostrajany" do bliskich lub odległych obiektów;

- nerw oczny jest rodzajem "kanału telewizji kablowej", przez który obraz jest przesyłany do mózgu; w powłoce nerwu wzrokowego również przechodzą naczynia krwionośne, które dostarczają do oka krew.

Jednak niektóre elementy oka zasługują na osobną dyskusję.

Soczewka ludzkiego oka - soczewka

Układ optyczny oka składa się z różnych tkanek, ale najbardziej unikalnym, być może tym, który stanowi "soczewkę" naszego układu wzrokowego, jest soczewka. Narząd ten nie zawiera ani włókien nerwowych, ani naczyń, ma fenomenalną przeźroczystość, ma lekko żółtawy kolor. Warstwa rogowa, z której zbudowana jest soczewka, ma bardzo wysoki współczynnik załamania. Jeśli porównasz ją ze szkłem powiększającym, jego wytrzymałość wyniesie około 18 dioptrii. Jednak korpus soczewki nie jest całkowicie jednolity, składa się z włókien przeplecionych w różnych kierunkach.

To wyjaśnia fakt, że osoba, patrząc na odległą gwiazdę (punkt absolutny dla ludzkiego oka), widzi promienie od niej odchodzące.

Retina

Tak więc obraz jest uchwycony przez soczewkę i skupiony na siatkówce. Jak to się układa?

Jego struktura przypomina matrycę aparatu cyfrowego. Zamiast światłoczułych jednostek (piksele) fundus Pokryta specjalnymi światłoczułymi komórkami - prętami i stożkami. Uważa się, że pałeczki są stosowane w warunkach słabego oświetlenia i nie rozróżniają kolorów. Anatomiści kojarzą widzenie kolorów za pomocą stożków. W ten sposób system optyczny oka ma dwa równoległe kanały do ​​widzenia w dzień i w nocy.

Cuda widzenia w naturze

Węże mają specjalną wizję, większość z nich reaguje na promieniowanie podczerwone. Ta adaptacja pozwala im skutecznie polować na zwierzęta stałocieplne w absolutnej ciemności.

Ale widok motyli "sprowadził" ich na drugą stronę: ze względu na fakt, że ptaki uskrzydlone przez ptaki usiłują dostrzec część zakresu ultrafioletowego, łatwo znajdują pyłek - ich główne pożywienie.

Doskonale widać w ciemności i gekony. Ale nie w kolorze podczerwieni, jak węże, ale w tym samym zakresie widma, co osoba. Różnica polega na tym, że siatkówka gekonów jest 350 razy bardziej wrażliwa na światło! Tylko pełne urządzenie do obserwacji w nocy, stworzone przez naturę!

To urządzenie obserwacyjne ma do dyspozycji kameleon. Nie tylko może obserwować, nie odwracając głowy, cały 360 ° otaczającego świata, ale wciąż potrafi zmierzyć odległość do obiektów jednym okiem jako dalmierz.

Ale właściciel największe oczy świata jest gigantyczne kałamarnice. Faktem jest, że jego siedliskiem jest głębia oceanu z kilometra i głębiej. W otchłani praktycznie nie ma światła słonecznego, ale na własne oczy, wielkości przeciętnego arbuza, kałamarnica widzi zaprzysiężonego wroga wieloryba w odległości do 1000 metrów.