Строение глаза. Особенности восприятия человека. Зрение Человеческий глаз не может

Здравствуйте, дорогие друзья!

Мне очень нравится узнавать что-то новое и интересное. Мама обучила меня грамоте в 4 года, и, сколько я себя помню, я читала всегда и везде — в туалете, за обеденным столом, с фонариком под одеялом.

А каким чудом для меня явилась первая электронная книжка! Это надо же — в устройстве размером с небольшой блокнот помещается тысячи книг, и читать их можно даже ночью в кровати без света!

Именно из-за чрезмерного увлечения чтением и незнания элементарных правил отдыха я и стала терять зрение в школьные годы. Теперь читать приходится больше о восстановлении зрения и здоровья глаз.

Но сегодня мне хочется отвлечься от серьёзных тем и побаловать вас занимательной, а местами и веселой, статьей о «зеркале души». Уделите мне несколько минут вашего времени, уверена — вам понравится 🙂

• Среди всех органов чувств глаза занимают особое место. До 80% информации, получаемой организмом извне, проходит через глаза.
• Известно, что Григорий Распутин тренировал выразительность своего взгляда, его жёсткость и силу, чтобы самоутвердиться в общении с людьми. А император Август мечтал, чтобы окружающие находили в его взоре сверхъестественную силу.



• Наш цвет глаз даёт информацию о наследственности. Например, голубой цвет глаз встречается чаще в северных регионах, коричневый — в местах с умеренным климатом, а черный — в районе экватора.
• При дневном свете или слишком сильном холоде цвет глаз у человека может меняться (это называется хамелеон)
• Считается, что люди с темными глазами упорны, выносливы, но в кризисных ситуациях слишком раздражительны; сероглазые — решительны; кареглазые замкнуты, а голубоглазые выносливы. Зеленоглазые стабильны и сосредоточены.
• На Земле примерно 1% людей, у которых цвет радужки левого и правого глаза неодинаков.



• Механизм с человеческим глазом — возможно ли это? Несомненно! Самое интересное, что такое устройство уже существует! Мицубиси Электрик разработал электронный глаз на микросхеме, который уже используется в некоторых изделиях. Этот глаз обладает такими же функциями как и человеческий глаз.
• Почему, когда люди целуются, они закрывают глаза? Учёные выяснили! Во время поцелуя мы опускаем веки, чтобы не упасть в обморок от переизбытка чувств. Во время поцелуя мозг испытывает сенсорную перегрузку, поэтому, закрыв глаза, вы подсознательно уменьшаете избыточный накал страстей.



• Глаз крупных китов весит около 1 кг. При этом многие киты не видят предметов впереди своего рыла.
• Человеческий глаз различает всего семь основных цветов — красный, оранжевый, желтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Но кроме этого, глаза обычного человека способны различить до ста тысяч оттенков, а глаза профессионала (например художника) до миллиона оттенков!
• Как утверждают специалисты, КРАСИВЫМИ любые глаза делает внутренняя энергия, здоровье, доброта, интерес к окружающему миру и людям!
• Рекорд: Бразилец умеет выпучивать глаза на 10 мм! Это человек раньше работал на коммерческом аттракционе с привидениями, где он пугал посетителей. Однако теперь он ищет мирового признания своих способностей. И хочет попасть в книгу рекордов Гинесса!
• Слишком узкая одежда отрицательно влияет на зрение! Она нарушает кровообращение, а это сказывается на глазах.
• Человек — единственное существо, имеющее белки глаз! Даже у обезьян глаза совершенно чёрные. Это делает возможность определять по глазам чужие намерения и эмоции исключительно человеческой привилегией. По глазам обезьяны совершенно невозможно понять не только её чувства, но даже и направление её взгляда.



• Индийские йоги лечат глаза, глядя на солнце, звёзды и луну! Они считают, что нет света, равного по силе солнечному. Солнечные лучи оживляют зрение, ускоряют циркуляцию крови, нейтрализуют инфекции. Йоги рекомендуют смотреть на солнце утром, когда оно не покрыто тучами, глазами, широко открытыми, но ослабленными так долго, как возможно или пока на глазах не появятся слезы. Лучше всего это упражнение выполнять на восходе или заходе солнца.Но не следует смотреть на него в полдень.
• Психологи выяснили, что нас привлекает в незнакомых людях. Оказывается чаще всего нас привлекают — блестящие глаза, излучающие какие-либо эмоции.
• Чихнуть с открытыми глазами невозможно!



• Радужная оболочка глаз как и отпечатки пальцев человека повторяются у людей очень редко. Это решили использовать! Наряду с обычным паспортным контролем, в некоторых местах действует пропускной пункт, определяющий личность человека по радужной оболочке его глаза.
• Компьютерами будущего можно будет управлять движениями глаз! А не мышью и клавиатурой, как сейчас. Ученые Лондонского колледжа разрабатывают технологию, которая позволит следить за движением зрачка и анализировать механизм человеческого зрения.
• Глаз поворачивается 6 глазными мышцами. Они обеспечивают подвижность глаза во всех направлениях. Благодаря чему, мы быстро фиксируем одну точку предмета за другой, оценивая расстояния до предметов.
• Греческие философы считали, что голубые глаза обязаны своим происхождением огню. Греческую богиню мудрости часто называли «голубоглазая».
• Парадокс, но при быстром чтении утомляемость глаз меньше, чем при медленном.
• Учёные считают, что золотой цвет способствует восстановлению зрения!

Источник http://muz4in.net/news/interesnye_fakty_o_glazakh/2011-07-07-20932

Наши удивительные глаза

Мало кто будет спорит с тем, что наша жизнь была бы невыразимо скучной без наших пяти чувств. Все наши чувства важны для нас, но если вы спросите человека с каким из них он меньше всего готов расстаться, то, скорее всего, вы бы выбрали зрение.

Ниже приводятся 10 странных и удивительных фактов, которые вы, возможно, не знали о своих глазах.

1. Хрусталик в вашем глазу быстрее любого фотообъектива

   Попробуйте быстро оглядеть комнату и подумайте о том, на скольких разных расстояниях вы фокусируетесь.

   Каждый раз, когда вы это делаете, хрусталик в вашем глазу постоянно меняет фокус даже до того, как вы успеете это осознать.

   Сравните это с фотообъективом, которому нужно несколько секунд, чтобы сфокусироваться с одного расстояния на другое.

   Если бы хрусталик в вашем глазу не фокусировался бы так быстро, предметы вокруг нас постоянно бы выходили из и входили в фокусировку.



2. Всем людям с возрастом нужны очки для чтения

   Предположим, что у вас прекрасное зрение на расстоянии. Если вы сейчас читаете эту статью, вам за 40 и у вас хорошее зрение, то можно вполне точно утверждать, что в будущем вам все равно понадобятся очки для чтения.

   Для 99 процентов людей, необходимость в очках впервые возникает между 43 и 50 годам. Это происходит потому, что хрусталик внутри ваших глаз теряет фокусирующую способность с возрастом.

   Чтобы сфокусироваться на предметах, находящихся рядом с вами, хрусталик в глазу должен поменять форму из плоской в более сферическую, и эта способность угасает с возрастом.

   После 45 лет вам понадобиться держать предметы дальше, чтобы сфокусироваться на них.

3. Глаза полностью сформированы к 7 годам

   К 7-ми годам наши глаза полностью сформированы и по физиологическим параметрам полностью соответствуют глазам взрослого. Вот почему очень важно диагностировать нарушение зрения, известное как «ленивый глаз» или амблиопия до того как вам исполниться 7 лет.

   Чем раньше обнаружат это нарушение, тем выше шансы того, что оно поддастся лечению, так как глаза находятся еще в стадии развития и зрение можно исправить.

4. Мы моргаем около 15,000 раз в день

   Моргание является наполовину рефлекторной функцией, что означает, что мы делаем это автоматически, но можем также решить моргать ли нам, если нужно.

   Моргание — чрезвычайно важная функция наших глаз, так оно помогает устранить любой мусор с поверхности глаза, и покрыть глаз свежей слезой. Эти слезы помогают насыщать наш глаз кислородом и имеют антибактериальный эффект.

   Функцию моргания можно сравнить со стеклоочистителями на машине, которые чистят и убирают все ненужное, чтобы позволить вам ясно смотреть.



5. У всех с возрастом развивается катаракта

   Люди часто не понимают, что катаракта является нормальным следствием старения, и у каждого она появляется в определенный момент жизни.

   Развитие катаракты все равно, что появление седых волос, это всего лишь возрастное изменение. Обычно катаракта развивается между 70 и 80 годами.

   При катаракте происходит помутнение хрусталика и, как правило, проходит около 10 лет от появления этого нарушения до того, как понадобиться лечение.

6. Диабет часто одним из первых диагностируют во время осмотра зрения

   Люди, страдающие диабетом 2го типа, который развивается в течение жизни, часто проходит бессимптомно, что означает, что мы чаще всего даже не осознаем, что болеем диабетом.

   Этот тип диабета часто обнаруживают во время осмотра зрения в виде мелких кровоизлияний из кровеносных сосудов на задней части глаза. Это еще одна причина, по которой стоит регулярно проверять зрение.

7. Вы смотрите с помощью мозга, а не глаз

   Функция глаз состоит в том, чтобы собирать нужную информацию о предмете, на который вы смотрите. Это информация затем посылается в головной мозг через оптический нерв. Вся информация анализируется в мозге, в зрительной коре, чтобы дать вам возможность видеть предметы в завершенной форме.

8. Глаз может адаптироваться к слепым пятнам в глазу

   Некоторые нарушения, такие как глаукома и такие общие заболевания, как инсульт, могут привести к развитию слепых пятен у вас в глазах.

   Это бы серьезно подорвало ваше зрение, если бы не способность нашего мозга и глаз адаптироваться и способствовать исчезновению этих слепых пятен.

   Это происходит путем подавления слепого пятна в пораженном глазу и способностью здорового глаза заполнять прорехи в зрении.

9. Острота зрения 20/20 это не предел вашего зрения

   Часто люди полагают, что острота зрения 20/20, которая означает расстояние в футах между субъектом и таблицей проверки зрения, является показателем лучшего зрения.

   На самом деле это относиться к нормальному зрению, которое должен видеть взрослый.

   Если вы видели таблицу проверки зрения, то острота 20/20 означает ваше способность увидеть вторую строку снизу. Способность прочесть строку ниже, означает остроту зрения 20/16.

10. Ваши глаза выделяют воду, когда начинают сохнуть

    Возможно, это звучит странно, но это является одним из удивительных фактов о глазах.

    Слезы состоят их трех разных компонентов, таких как вода, слизь и жир. Если эти три составляющие не находится в точных пропорциях, глаза могут стать сухими.

    Головной мозг отвечает на сухость тем, что происходит выделение слез.

Источник http://интересные-факты.com/10-interesnyh-faktov-o-glazah/

Знаете ли вы, что…

• Мы мигаем до 10 миллионов раз в год.
• Все дети, когда только родились - дальтоники.
• Глаза младенца не вырабатывают слезы, пока он не достигнет возраста от 6 до 8 недель.
• Больше всего вреда глазам причиняет косметика.
• Некоторые люди начинают чихать, когда яркий свет попадает в глаза.
• Пространство между глазами называется Глабель.
• Исследование радужной оболочки глаз называется иридодиагностика.
• Роговица акульего глаза часто применяется при хирургических операциях на человеческом глазе, так как имеет схожую структуру.
• Глазное яблоко человека весит 28 граммов.
• Глаз человека может различать до 500 оттенков серого.
• Моряки в древности думали, что,нося золотые серьги,они таким образом улучшают зрение.
• Люди, как правило читают текст с экрана компьютера на 25% медленнее, чем с бумажного носителя.
• Мужчины способны читать мелкий шрифт лучше, чем женщины.
• Слезы при обильном плаче стекают по прямому каналу прямо в нос. Видимо, поэтому произошло выражение «не разводи сопли».

Источник http://facte.ru/man/3549.html

Глаза - один из самых важных органов восприятия человеком окружающего мира. В повседневной жизни мы часто забываем об этом и не придаем этому значения. И напрасно. Ведь «глаз и зрение» - тема не только важная, но еще и очень интересная. Именно о ней мы и поговорим.

Глаз - это зрительный орган, которым обладает человек и животное. Человеческий глаз имеет свои особенности.

Он состоит из:
Глазного яблока.
Зрительного нерва - связующего звена между глазным яблоком и головным мозгом.
Дополнительных частей. Сюда относятся мышцы, помогающие яблоку вращаться, веки, а также слезные органы.

Одной из вспомогательных составляющих глаза является склера - оболочка, которая защищает глазное яблоко. К таковым относится и роговица - наиболее чувствительная зона тела человека в целом. За ней находится радужная оболочка. У каждого человека радужка обладает своим оттенком. Между ней и роговицей «полость» для водянистой жидкости, а в самой оболочке располагается зрачок. Он являет собой отверстие маленького размера, его диаметр варьируется в пределах 2-8 мм. При свете он уменьшается, в темноте наоборот - увеличивается.

За зрачком находится хрусталик. Такое название он получил из-за своей схожести с прозрачной двояковыпуклой линзой. Наружная часть хрусталика мягкая, напоминающая студень, внутренняя - более упругая и твердая. Вокруг хрусталика расположены мышцы, которые крепят его к уже упомянутой склере.
За хрусталиком, в свою очередь, находится стеклообразное тело. Его структура также схожа со студенистой массой.
И, наконец, задняя область склеры называется глазным дном. Оно покрыто сетчатой оболочкой, которое очень часто называют просто «сетчатка». Это - тончайшие волокна, которые являют собою разветвленные окончания зрительного нерва.

Теперь, когда мы знаем, из чего состоит наш орган зрения, перейдем к следующему секрету – каким образом происходит процесс восприятия глазами окружающих предметов?

Особенности глаз как органа зрения

Каким образом мы воспринимаем картинку

Глаза - один из самых важных органов восприятия человеком окружающего мира

Восприятие зрением окружающих предметов - многосложный процесс.

Происходит он таким образом:
Световой луч, попадая в глаз, преломляется в, так называемой, оптической системе, состоящей из роговицы, хрусталика и стеклообразного тела.
С помощью преломленного луча сетчатка создает реальную, уменьшенную, а также обратную картинку, на которой сосредоточен взгляд.
Световой луч становится раздражителем для окончаний зрительного нерва.
С помощью нервных волокон эти раздражители поступают в мозг. Так возникают зрительные ощущения - вырисовывается цельная картинка.

Интересный факт : картинка, появляющаяся на сетчатке, на самом деле, обратная, то есть, перевернутая. Первооткрывателем данного факта стал И. Кеплер. А ученый Р. Декарт (Франция), желая убедиться, так ли это, провел эксперимент с бычьим глазом. Он снял с задней части глаза слой и разместил в щели у окна. Буквально сразу ученый обнаружил следующее: полупрозрачная стенка дна глаза «показывала» изображение, наблюдаемое из окна, в перевернутом виде.

Почему глаза воспринимают картинку в неперевернутом виде

На фото: именно так происходит преобразование картинки, воспринимаемой глазом

Зрение - процесс, беспрестанно корректирующийся мозгом, который получает как посредством глаз, так и с помощью других органов чувств.
Интересный опыт был проведен Дж. Стреттоном - психологом из Америки (1896 г.). Ученый надел на себя очки, которые действовали на сетчатку так, что окружающая картинка на ней становилась не перевернутой, а «нормальной».

Вследствие произошло следующее: мир перевернулся в прямом смысле слова, предметы расположились вверх тормашками. Это вызвало дисбаланс в функционировании органов зрения и иных органов чувств. Будучи в этих очках, Дж. Стреттон три дня испытывал тошноту.

И только на четвертый день ученый пришел в себя - его мозг принял новые нестандартные условия и картинка нормализовалась.

Однако, когда он снял очки, изображение снова перевернулось. Восстановилось нормальное восприятие уже по истечения полтора часа.

Интересно то, что приспособиться подобным образом может лишь мозг человека. Когда такой эксперимент проводили на обезьяне, животное получило мощнейший психологический улар и впало в кому.

Глаза и

На фото: объяснение особенностей аккомодации

Когда человек переводит взгляд с далеко находящегося на близко расположенный предмет - изображение не теряет свою четкость. Почему это происходит? Потому, что мышцы, которым окружен хрусталик, влияют на кривизну поверхностей хрусталика, а, соответственно, и на оптическую силу органа.

При сосредоточенности взгляда наотдаленных объектах, мышцы расслабляются, а искривление хрусталика - относительно небольшое. Когда же человек переводит глаза на близлежащие предметы, те самые мышцы сжимают хрусталик, отчего кривизна увеличивается, а вместе с ней и оптическая сила.

Навык такого приспособления носит название «аккомодация».

Важно помнить: слишком близкое рассматривание объекта усиливает работу мышц и деформацию хрусталика, глаза утомляются. Потому оптимальным расстоянием от глаза до предмета (книга, компьютер) считается не менее 25 см.

Функции наших глаз

Благодаря тому, что человек имеет два, а не один орган зрения, он может давать оценку расположению предметов: насколько близко или далеко наблюдаемый объект.
А все потому, что сетчатки обеих глаз воспринимают одно и то же изображение по-разному (с разных сторон).

Чем ближе объект, тем более явственны различия. Такая способность глаз дает возможность воспринимать объемную (а не плоскую) картинку.

И еще одно преимущество двух глаз - увеличение поля зрения, то есть, возможность видеть больше вокруг себя.

Описание основных функций глаз

Можно ли видеть и при этом быть невидимым

Зрение - процесс, беспрестанно корректирующийся мозгом, который получает как посредством глаз, так и с помощью других органов чувств

Это, пожалуй, самый интересный вопрос, касающийся глаз и зрения. Первым на него попытался дать ответ Герберт Уэлс - английский писатель, произведший на свет роман «Человек-невидимка». Какова же суть ответа?

Человек может стать невидимым при условии, что его вещество превратится в прозрачную оптическую плоскость, такую же, как воздух. Так, световое отражение и преломление, которое возникает на границах абриса человека с воздухом, исчезнет. Появится человек-невидимка.
Чтобы было понятней, приведем пример: толченое стекло, похожее на белый порошок, моментально исчезает из поля зрения при помещении в воду. Почему? Потому, что вода имеет аналогичную стеклу оптическую плотность.

Еще один интересный эксперимент провел ученый Шпальтегольц (Германия). Он взял препарат мертвой ткани животного и напитал ее специальным веществом собственного приготовления. Затем опустил препарат в емкость, наполненную таким же веществом. Препарат стал невидимым.

Но с человеком такой эксперимент будет невозможен. Ведь ему необходимо быть незаметным на воздухе, но не находясь в емкости с каким-то веществом.

И даже если представить, что человек стал прозрачным, все равно возникнет вопрос: сможет ли видеть этот человек других? По всей видимости, нет, поскольку его органы зрения не смогут больше преломлять лучи света. Таким образом, сетчатка не воспринимет никаких картинок.

К тому же, чтобы в человеческом сознании сформировывались зримые образы, сетчатка должна поглощать свет, питаясь его энергией. Последняя нужна, чтобы возникали сигналы, доставляемые зрительным нервом в мозг. А поскольку невидимка станет обладателем прозрачных глаз, вышеописанный процесс не произойдет, он лишится восприятия через органы зрения - попросту ослепнет.

Этого факта писатель не учел, потому герой романа - обладатель вполне видящих глаз, и зрение остается с ним, даже несмотря на то, что сам он невидимый.

Итак, теперь мы знаем о глазах и зрении все. И совсем необязательно стремиться быть невидимкой. Ведь самой важной особенностью человек уже обладает - он может видеть и воспринимать окружающую красоту. Главное условие сохранения зрения: посещение окулиста для проведения и .

Предлагаем вам узнать об удивительных свойствах нашего зрения - от способности видеть далекие галактики до возможности улавливать невидимые, казалось бы, световые волны.

Окиньте взглядом комнату, в которой находитесь – что вы видите? Стены, окна, разноцветные предметы – все это кажется таким привычным и само собой разумеющимся. Легко забыть о том, что мы видим окружающий нас мир лишь благодаря фотонам - световым частицам, отражающимся от объектов и попадающим на сетчатку глаза.

В сетчатке каждого из наших глаз расположено примерно 126 млн светочувствительных клеток. Мозг расшифровывает получаемую от этих клеток информацию о направлении и энергии попадающих на них фотонов и превращает ее в разнообразие форм, цветов и интенсивности освещения окружающих предметов.

У человеческого зрения есть свои пределы. Так, мы не способны ни увидеть радиоволны, излучаемые электронными устройствами, ни разглядеть невооруженным глазом мельчайшие бактерии.

Благодаря прогрессу в области физики и биологии можно определить границы естественного зрения. "У любых видимых нами объектов есть определенный "порог", ниже которого мы перестаем их различать", - говорит Майкл Лэнди, профессор психологии и нейробиологии в Нью-Йоркском университете.

Сперва рассмотрим этот порог с точки зрения нашей способности различать цвета - пожалуй, самой первой способности, которая приходит на ум применительно к зрению.

Наша способность отличать, например, фиолетовый цвет от пурпурного связана с длиной волны фотонов, попадающих на сетчатку глаза. В сетчатке имеются два типа светочувствительных клеток - палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цветовосприятие (так называемое дневное зрение), а палочки позволяют нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении - например, ночью (ночное зрение).

В человеческом глазе есть три вида колбочек и соответствующее им число типов опсинов, каждый из которых отличается особой чувствительностью к фотонам с определенным диапазоном длин световых волн.

Колбочки S-типа чувствительны к фиолетово-синей, коротковолновой части видимого спектра; колбочки M-типа отвечают за зелено-желтую (средневолновую), а колбочки L-типа - за желто-красную (длинноволновую).

Все эти волны, а также их комбинации, позволяют нам видеть полный диапазон цветов радуги. "Все источники видимого человеком света, за исключением ряда искусственных (таких, как преломляющая призма или лазер), излучают смесь волн различной длины", - говорит Лэнди.

Из всех существующих в природе фотонов наши колбочки способны фиксировать лишь те, которые характеризуются длиной волн в весьма узком диапазоне (как правило, от 380 до 720 нанометров) – это и называется спектром видимого излучения. Ниже этого диапазона находятся инфракрасный и радиоспектры – длина волн низкоэнергетических фотонов последнего варьируется от миллиметров до нескольких километров.

По другую сторону видимого диапазона волн расположен ультрафиолетовый спектр, за которым следует рентгеновский, а затем - спектр гамма-излучения с фотонами, длина волн которых не превышает триллионные доли метра.

Хотя зрение большинства из нас ограничено видимым спектром, люди с афакией - отсутствием в глазу хрусталика (в результате хирургической операции при катаракте или, реже, вследствие врожденного дефекта) - способны видеть ультрафиолетовые волны.

В здоровом глазе хрусталик блокирует волны ультрафиолетового диапазона, но при его отсутствии человек способен воспринимать волны длиной примерно до 300 нанометров как бело-голубой цвет.

В исследовании 2014 г. отмечается, что в каком-то смысле мы все можем видеть и инфракрасные фотоны. Если два таких фотона практически одновременно попадут на одну и ту же клетку сетчатки, их энергия может суммироваться, превратив невидимые волны длиной, скажем, в 1000 нанометров в видимую волну длиной в 500 нанометров (большинство из нас воспринимает волны этой длины как холодный зеленый цвет).

Сколько цветов мы видим?

В глазе здорового человека три типа колбочек, каждый из которых способен различать около 100 различных цветовых оттенков. По этой причине большинство исследователей оценивает количество различаемых нами цветов примерно в миллион. Однако восприятие цвета очень субъективно и индивидуально.

Джемесон знает, о чем говорит. Она изучает зрение тетрахроматов – людей, обладающих поистине сверхчеловеческими способностями к различению цветов. Тетрахроматия встречается редко, в большинстве случаев у женщин. В результате генетической мутации у них имеется дополнительный, четвертый вид колбочек, что позволяет им, по грубым подсчетам, видеть до 100 млн цветов. (У людей, страдающих цветовой слепотой, или дихроматов, всего два типа колбочек - они различают не более 10 000 цветов.)

Сколько нам нужно фотонов, чтобы увидеть источник света?

Как правило, колбочкам для оптимального функционирования требуется гораздо больше света, чем палочкам. По этой причине при низком освещении наша способность различать цвета падает, а за работу принимаются палочки, обеспечивающие черно-белое зрение.

В идеальных лабораторных условиях на тех участках сетчатки, где палочки по большей части отсутствуют, колбочки могут активироваться при попадании на них всего нескольких фотонов. Однако палочки справляются с задачей регистрации даже самого тусклого света еще лучше.

Как показывают эксперименты, впервые проведенные в 1940-х гг., одного кванта света достаточно для того, чтобы наш глаз его увидел. "Человек способен увидеть один-единственный фотон, - говорит Брайан Уонделл, профессор психологии и электротехники в Стэнфордском университете. – В большей чувствительности сетчатки просто нет смысла".

В 1941 г. исследователи из Колумбийского университета провели эксперимент – испытуемых заводили в темную комнату и давали их глазам определенное время на адаптацию. Для достижения полной чувствительности палочкам требуется несколько минут; именно поэтому, когда мы выключаем в помещении свет, то на какое-то время теряем способность что-либо видеть.

Затем в лицо испытуемым направляли мигающий сине-зеленый свет. С вероятностью выше обычной случайности участники эксперимента регистрировали вспышку света при попадании на сетчатку всего 54 фотонов.

Не все фотоны, достигающие сетчатки, регистрируются светочувствительными клетками. Учитывая это обстоятельство, ученые пришли к выводу, что всего пяти фотонов, активирующих пять разных палочек в сетчатке, достаточно, чтобы человек увидел вспышку.

Самый маленький и самый удаленный видимые объекты

Следующий факт может вас удивить: наша способность увидеть объект зависит вовсе не от его физических размеров или удаления, а от того, попадут ли хотя бы несколько излучаемых им фотонов на нашу сетчатку.

"Единственное, что нужно глазу, чтобы что-то увидеть, - это определенное количество света, излученного или отраженного на него объектом, - говорит Лэнди. – Все сводится к числу достигших сетчатки фотонов. Каким бы миниатюрным ни был источник света, пусть даже он просуществует доли секунды, мы все равно способны его увидеть, если он излучает достаточное количество фотонов".

В учебниках по психологии часто встречается утверждение о том, что в безоблачную темную ночь пламя свечи можно заметить с расстояния до 48 км. В реальности же наша сетчатка постоянно бомбардируется фотонами, так что один-единственный квант света, излученный с большого расстояния, просто затеряется на их фоне.

Чтобы представить себе, насколько далеко мы способны видеть, взглянем на ночное небо, усеянное звездами. Размеры звезд огромны; многие из тех, что мы наблюдаем невооруженным взглядом, достигают миллионов км в диаметре.

Однако даже самые близкие к нам звезды расположены на расстоянии свыше 38 триллионов километров от Земли, поэтому их видимые размеры настолько малы, что наш глаз не способен их различить.

С другой стороны, мы все равно наблюдаем звезды в виде ярких точечных источников света, поскольку испускаемые ими фотоны преодолевают разделяющие нас гигантские расстояния и попадают на нашу сетчатку.

Все отдельные видимые звезды на ночном небосклоне находятся в нашей галактике – Млечном Пути. Самый удаленный от нас объект, который человек в состоянии разглядеть невооруженным глазом, расположен за пределами Млечного Пути и сам представляет собой звездное скопление – это Туманность Андромеды, находящаяся на расстоянии в 2,5 млн световых лет, или 37 квинтильонов км, от Солнца. (Некоторые люди утверждают, что особо темными ночами острое зрение позволяет им увидеть Галактику Треугольника, расположенную на удалении около 3 млн световых лет, но пусть это утверждение останется на их совести.)

Туманность Андромеды насчитывает один триллион звезд. Из-за большой удаленности все эти светила сливаются для нас в едва различимое пятнышко света. При этом размеры Туманности Андромеды колоссальны. Даже на таком гигантском расстоянии ее угловой размер в шесть раз превышает диаметр полной Луны. Однако до нас долетает настолько мало фотонов из этой галактики, что она едва различима на ночном небе.

Предел остроты зрения

Почему же мы не способны разглядеть отдельные звезды в Туманности Андромеды? Дело в том, что у разрешающей способности, или остроты, зрения есть свои ограничения. (Под остротой зрения подразумевается способность различать такие элементы, как точка или линия, как отдельные объекты, не сливающиеся с соседними объектами или с фоном.)

Фактически остроту зрения можно описывать так же, как и разрешение компьютерного монитора - в минимальном размере пикселей, которые мы еще способны различать как отдельные точки.

Ограничения остроты зрения зависят от нескольких факторов - таких как расстояние между отдельными колбочками и палочками сетчатки глаза. Не менее важную роль играют и оптические характеристики самого глазного яблока, из-за которых далеко не каждый фотон попадает на светочувствительную клетку.

В теории, как показывают исследования, острота нашего зрения ограничивается способностью различать около 120 пикселей на угловой градус (единицу углового измерения).

Практической иллюстрацией пределов остроты человеческого зрения может являться расположенный на расстоянии вытянутой руки объект площадью с ноготь, с нанесенными на нем 60 горизонтальными и 60 вертикальными линиями попеременно белого и черного цветов, образующими подобие шахматной доски. "По всей видимости, это самый мелкий рисунок, который еще в состоянии различить человеческий глаз", - говорит Лэнди.

На этом принципе основаны таблицы , используемые окулистами для проверки остроты зрения. Наиболее известная в России таблица Сивцева представляет собой ряды черных заглавных букв на белом фоне, размер шрифта которых с каждым рядом становится все меньше.

Острота зрения человека определяется по тому, на каком размере шрифта он перестает четко видеть контуры букв и начинает их путать.

Именно пределом остроты зрения объясняется тот факт, что мы не способны разглядеть невооруженным глазом биологическую клетку, размеры которой составляют всего несколько микрометров.

Но не стоит горевать по этому поводу. Способность различать миллион цветов, улавливать одиночные фотоны и видеть галактики на удалении в несколько квинтильонов километров – весьма неплохой результат, если учесть, что наше зрение обеспечивается парой желеобразных шариков в глазницах, соединенных с полуторакилограммовой пористой массой в черепной коробке.

Глаз иногда называют живым фотоаппаратом, так как оптическая система глаза, дающая изображение, сходна с объективом фотоаппарата, но она значительно сложнее.

Глаз человека (и многих животных) имеет почти шарообразную форму (рис. 163), он защищен плотной оболочкой, называемой склерой. Передняя часть склеры - роговая оболочка 1 прозрачна. За роговой оболочкой (роговицей) расположена радужная оболочка 2, которая у разных людей может иметь разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость.

Рис. 163. Глаз человека

В радужной оболочке есть отверстие - зрачок 3, диаметр которого в зависимости от освещения может изменяться примерно от 2 до 8 мм. Меняется он потому, что радужная оболочка способна раздвигаться. За зрачком расположено прозрачное тело, по форме похожее на собирающую линзу, - это хрусталик 4, он окружён мышцами 5, прикрепляющими его к склере.

За хрусталиком расположено стекловидное тело 6. Оно прозрачно и заполняет всю остальную часть глаза. Задняя часть склеры - глазное дно - покрыто сетчатой оболочкой 7 (сетчаткой). Сетчатка состоит из тончайших волокон, которые, как ворсинки, устилают глазное дно. Они представляют собой разветвлённые окончания зрительного нерва, чувствительные к свету.

Как получается и воспринимается глазом изображение?

Свет, падающий в глаз, преломляется на передней поверхности глаза, в роговице, хрусталике и стекловидном теле (т. е. в оптической системе глаза), благодаря чему на сетчатке образуется действительное, уменьшенное, перевёрнутое изображение рассматриваемых предметов (рис. 164).

Рис. 164. Формирование изображения на сетчатке глаза

Свет, падая на окончания зрительного нерва, из которых состоит сетчатка, раздражает эти окончания. Раздражения по нервным волокнам передаются в мозг, и человек получает зрительное впечатление, видит предметы. Процесс зрения корректируется мозгом, поэтому предмет мы воспринимаем прямым.

А каким образом создаётся на сетчатке чёткое изображение, когда мы переводим взгляд с удалённого предмета на близкий или наоборот?

В оптической системе глаза в результате его эволюции выработалось замечательное свойство, обеспечивающее получение изображения на сетчатке при разных положениях предмета. Что же это за свойство?

Кривизна хрусталика, а значит, и его оптическая сила могут изменяться. Когда мы смотрим на дальние предметы, то кривизна хрусталика сравнительно невелика, потому что мышцы, окружающие его, расслаблены. При переводе взгляда на близлежащие предметы мышцы сжимают хрусталик, его кривизна, а следовательно, и оптическая сила увеличиваются.

Способность глаза приспосабливаться к видению как на близком, так и на далёком расстоянии называется аккомодацией глаза (в пер. с лат. «приспособление»). Предел аккомодации наступает, когда предмет находится на расстоянии 12 см от глаза. Расстояние наилучшего видения (это расстояние, при котором детали предмета можно рассматривать без напряжения) для нормального глаза равно 25 см. Это следует учитывать, когда пишете, читаете, шьёте и т. п.

Во-первых, мы видим большее пространство, т. е. увеличивается поле зрения. Во-вторых, зрение двумя глазами позволяет различать, какой предмет находится ближе и какой - дальше от нас. Дело в том, что на сетчатках правого и левого глаза получаются отличные друг от друга изображения, мы как бы видим предметы слева и справа. Чем ближе предмет, тем заметнее это различие, оно и создаёт впечатление разницы в расстояниях, хотя, конечно, изображения сливаются в нашем сознании в одно. Благодаря зрению двумя глазами мы видим предмет объёмным, не плоским.

Вопросы

1. Как получается и воспринимается изображение глазом?
2. Как создаётся чёткое изображение на сетчатке, когда переводят взгляд с удалённого предмета на близкий?
3. Какое преимущество даёт зрение двумя глазами?

Задание

1. Используя дополнительную литературу и Интернет, начертите схему построения изображения в фотоаппарате.
2. Подготовьте презентацию о современных фотоаппаратах и их использовании в быту и технике.

Это любопытно...

Близорукость и дальнозоркость. Очки

Благодаря аккомодации изображение рассматриваемых предметов получается как раз на сетчатке глаза. Это выполняется, если глаз нормальный.

Глаз называется нормальным, если он в ненапряжённом состоянии собирает параллельные лучи в точке, лежащей на сетчатке (рис. 165, а). Наиболее распространены два недостатка глаза - близорукость и дальнозоркость.

Близоруким называется такой глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит внутри глаза (рис. 165, б). Близорукость может быть обусловлена большим удалением сетчатки от хрусталика по сравнению с нормальным глазом. Если предмет расположен на расстоянии 25 см от близорукого глаза, то изображение предмета получится не на сетчатке (как у нормального глаза), а ближе к хрусталику, впереди сетчатки. Чтобы изображение оказалось на сетчатке, нужно приблизить предмет к глазу. Поэтому у близорукого глаза расстояние наилучшего видения меньше 25 см.

Рис. 165. Недостатки зрения

Дальнозорким называется глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит за сетчаткой (рис. 165, е).

Дальнозоркость может быть обусловлена тем, что сетчатка расположена ближе к хрусталику по сравнению с нормальным глазом. Изображение предмета получается за сетчаткой такого глаза. Если предмет удалить от глаза, то изображение попадает на сетчатку, отсюда и название этого недостатка - дальнозоркость.

Разница в расположении сетчатки даже в пределах одного миллиметра уже может приводить к заметной близорукости или дальнозоркости.

Люди, имевшие в молодости нормальное зрение, в пожилом возрасте становятся дальнозоркими. Это объясняется тем, что мышцы, сжимающие хрусталик, ослабевают и способность аккомодации уменьшается. Происходит это и из-за уплотнения хрусталика, теряющего способность сжиматься. Поэтому изображение получается за сетчаткой.

Близорукость и дальнозоркость устраняются применением линз. Изобретение очков явилось великим благом для людей, имеющих недостатки зрения.

Какие же линзы следует применять для устранения этих недостатков зрения?

У близорукого глаза изображение получается внутри глаза впереди сетчатки. Чтобы оно передвинулось на сетчатку, нужно уменьшить оптическую силу преломляющей системы глаза. Для этого применяют рассеивающую линзу (рис. 166, а).

Рис. 166. Коррекция недостатков зрения с помощью линз

Оптическую силу системы дальнозоркого глаза нужно, наоборот, усилить, чтобы изображение попало на сетчатку. Для этого используют собирающую линзу (рис. 166,6).

Итак, для исправления близорукости применяют очки с вогнутыми, рассеивающими линзами. Если, например, человек носит очки, оптическая сила которых равна -0,5 дптр (или -2 дптр, -3,5 дптр), то, значит, он близорукий.

В очках для дальнозорких глаз используют выпуклые, собирающие линзы. Такие очки могут иметь, например, оптическую силу +0,5 дптр, +3 дптр, +4,25 дптр.

Как видит человек?

Зрение человека - очень сложный многоуровневый процесс обработки изображений окружающих объектов, дающий возможность получить информацию об их форме, величине, цвете и расположении. Зрение следует рассматривать с точки зрения оптики, физиологии и психологии. Поэтому в двух словах объяснить, как видит человек, вряд ли возможно. Рассмотрим этот процесс подробно.

Оптическая природа зрения человека

Основными оптическими органами зрительной системы человека являются глаза, которые имеющимися в них фоторецепторами воспринимают лучи света, отраженные от различных предметов. Происходит это следующим образом: попадая в глаз через зрачок, лучи преломляются в хрусталике и падают на сетчатку, которая выстилает глазное дно. Именно в сетчатке и находятся особые клетки, которые способны воспринимать свет. Попадая на них, фотоны света вызывают в рецепторах ряд химических изменений, создавая тем самым нервные импульсы, которые по зрительным нервам передаются в головной мозг. В зрительном центре, который расположен в коре мозга, полученная закодированная информация расшифровывается, обрабатывается, в результате этого процесса и формируется изображение, которое мы видим.

Как видит человек: физиологическая точка зрения

• Хрусталик располагается напротив зрачка внутри глазного яблока и является маленькой двояковыпуклой биологической линзой, в которой преломляются лучи света. У здорового человека хрусталик очень эластичен и может менять свою преломляющую способность на целых 14 диоптрий. Это позволяет человеку одинаково четко видеть те предметы, что находятся у него буквально под носом, и те, которые удалены на большое расстояние. Минимальное расстояние, на котором мы можем хорошо рассмотреть предмет, приблизительно равно пяти сантиметрам, а максимальное сильно зависит от количества света, испускаемого объектом. Ученые утверждают, что фигуру человека можно различить на расстоянии трех километров, а пламя горящей свечи видно аж за семь километров. Иногда бывает так, что хрусталик теряет свою способность к аккомодации и не может правильно фокусировать изображение на сетчатке глаза. Если фокус изображения оказывается позади сетчатки, у человека диагностируют дальнозоркость, а если перед сетчаткой - то близорукость. Сейчас эти дефекты легко корректируются с помощью очков или контактных линз.
• Сетчатка глаза покрывает примерно 70% всей площади внутренней поверхности глазного яблока. Именно в ней расположены все светочувствительные клетки, подразделяющиеся на колбочки и палочки. Палочки ответственны за работу механизма ночного зрения. С помощью них человек может видеть в полутьме, но изображение, которое они обеспечивают, лишено цвета и напоминает картинку на экране черно-белого телевизора. Колбочки же активны при более интенсивном освещении и отвечают за дневное зрение, которое позволяет нам видеть цвет всех предметов.;

Как человек видит мир в цвете

В сетчатке находится три вида колбочек - рецепторов цвета, максимально чувствительных соответственно к красному, синему и зеленому участкам спектра. Соответствие колбочек этим трем основным цветам обеспечивает человеку возможность распознавать тысячи различных оттенков цвета. Если же в сетчатке из-за недостатка определенного вида палочек появляется проблема с восприятием одного из базовых цветов, у человека возникает недостаток зрения, называемый дальтонизмом. Он не видит определенную группу оттенков, и все они ему кажутся серыми. Теперь, когда мы рассказали о том, как видит человек, настало время поговорить об основных свойствах его зрения.

Основные свойства зрения человека

Стереоскопическое зрение

Помимо цвета, человек также способен видеть объем пространства. Достигается это за счет эффекта слияния изображения при взгляде на предмет двумя глазами. Такое зрение по-научному называется бинокулярным.

Световая чувствительность

Способность человеческого глаза распознавать различные степени яркости светового излучения называют светоощущением. Максимальная чувствительность глаза к свету достигается после длительной адаптации к темноте. Считается, что продолжительный взгляд на красный свет может повысить световую чувствительность глаз на некоторое время.

Острота зрения

Способность разных людей видеть различное количество деталей одного и того же предмета с одинакового расстояния называется остротой зрения. Острота зрения в основном предопределена генетически и зависит от возраста человека, ширины его зрачка, эластичности хрусталика и количества и величины колбочек, расположенных в сетчатке глаза.