Оптична система ока людини. Оптична система ока складається з

Переважну частку інформації людина одержує через органи зору – очі. Оптична система ока людини, хоча і поступається за своїми характеристиками зору деяких тварин, насправді досить досконала. З вищих творінь природи лише людина і примати можуть сприймати кольору. Відомо, що оптична система ока дорослої людини дозволяє розрізняти до ста і більше колірних відтінків. До речі сказати, досить довго фотографічна техніка не могла змагатися з людським органом зору чіткості і якості зображення.

Трохи основ оптики

Фокус, знайомий з уроків шкільної фізики: два затемнених приміщення, одне з яких має наскрізні отвори невеликого діаметру в стінах. За стіною поміщається потужне джерело світла, наприклад, сонце. Замість першого отвору, яке покликане служити точковим джерелом світлових променів, іноді використовують компактний електричний освітлювальний прилад. Якщо між точковим джерелом світла і другим отвором помістити якусь фігуру з непрозорого матеріалу, то на стіні (екрані) за другим отвором з'являється зображення цього предмета, перевернутому на 180°. Той же фокус, тільки набагато якісніше, проробляє зі світловими променями збиральна (бувають і розсіюючі) лінза. Справа в тому, що кожна найдрібніша точка будь-якого предмета, будучи освітленій сама, стає джерелом освітлення, маленьким сонечком, випромінюючи в усі сторони (відображаючи) деяку частину впав на неї світла. Так, предмети, які здаються нам червоними, поглинають світлові хвилі видимого діапазону, крім червоних. Білі речі і матеріали майже нічого не поглинають з видимого діапазону, відображаючи в навколишній простір більшу частину світла, а чорні, навпаки, використовують для нагрівання майже все, що на них впало.

Як очі та інші оптичні системи ловлять світло

Розглянемо фізичні принципи пристрою фотоапарата. Справа в тому, що точно так само працює оптична система ока. Фізика однаково діє у таких різних на перший погляд пристроях. Об'єктив (збираюча лінза) вловлює світло, що виходить від кожної точки будь-якого предмета, і фокусує його на екрані – фоточутливої пластині. Пластина поділена на дрібні ділянки – пікселі. В сучасному цифровому фотоапараті пікселями є світлочутливі елементи, кожен з яких запам'ятовує свої яскравість і колір. Коли всі точки складаються разом, як мозаїка, виходить зображення. Чим дрібніше ці елементи, чим більше їх поміщається на одиницю площі, тим більш якісна картинка виходить у результаті.

Орган зору людини (оптика)

Як не дивно, але точно так само, як влаштовано творіння рук людських – фотоапарат, працює і оптична система ока. Побудова зображення відбувається за тим же принципам. Зображення збирається і фокусується нашим природним «об'єктивом», роль якого виконує кришталик. В залежності від відстані, на якому необхідно сфокусувати погляд, він може змінювати свою кривизну, стаючи більш опуклим при розгляданні близьких предметів (вдевание нитки в голку) менш опуклим, якщо ми дивимося вдалину.
Перш ніж потрапити на кришталик, світлові промені проходять через отвір в «діафрагмі» – райдужній оболонці ока. Причому діаметр отвору залежить від інтенсивності освітлення – він може збільшуватися при недостатньому освітленні в нічний час або зменшуватися яскравим сонячним днем, захищаючи сітківку ока від зайвого випромінювання. І, звичайно ж, оптична система ока не може обійтися без екрана – світлочутливої пластини, її роль грає сітківка, на яку проектується зображення.

Біологія людського органа зору

Проте людське око – не технічний інструмент, а насамперед – біологічний орган. Крім елементів, які безпосередньо беруть участь в побудові зображення, оптична система ока утворена: - рогівкою, за якої розташована передня камера, заповнена рідиною, на 99% складається зі звичайної води; - склоподібним тілом - володіє хорошою світлопропускною здатністю, але має низький коефіцієнт заломлення і тому у формуванні зображення не бере; - цинновими зв'язками - передають зусилля від особливих м'язів, які, напружуючись і розслабляючись, змінюють кривизну кришталика, таким чином оптична система ока «настроюється» на близькі або далекі предмети; - очним нервом – це своєрідний «кабель-канал, по якому зображення передається мозку; в оболонці очного нерва також проходять судини, що забезпечують кров'ю очей. Втім, деякі складові очі заслуговують окремої розмови.

Об'єктив людського ока – кришталик

Оптична система ока складається з різних тканин, але унікальна, мабуть, та, з якої складається «об'єктив» нашої зорової системи – кришталик. Цей орган не містить ні нервових волокон, ні судин, він володіє феноменальною прозорістю, має ледь жовтуватий колір. Рогове речовина, з якої складається кришталик, має дуже високий коефіцієнт заломлення. Якщо порівнювати його з збільшувальним склом, то його сила буде близько 18 діоптрій. Однак тіло кришталика не зовсім однорідне, воно складається з переплетених в різних напрямках волокон.
Саме цим пояснюється те, що людина, дивлячись на далеку зірку (абсолютну точку для людського ока), бачить відходять від неї промені.

Сітківка

Отже, зображення захоплено кришталиком і сфокусовано на сітківці. Як же вона влаштована? Будова її нагадує матрицю цифрового фотоапарата. Замість світлочутливих одиниць (пікселів) очне дно вистилає особливими світлочутливими клітинами – паличками і колбочками. Вважається, що палички задіюються в умовах недостатнього освітлення і не розрізняють кольорів. Кольорове зір анатоми пов'язують з колбочками. Таким чином, оптична система ока має два паралельних канали для денного і нічного бачення.

Чудеса зору в природі

Особливим зором володіють змії, більшість з них реагує на інфрачервоне випромінювання. Це пристосування дозволяє їм з успіхом полювати на теплокровних тварин в абсолютній темряві. А от зір метеликів «занесло» їх в іншу сторону: завдяки тому, що чешуйчатокрилие сприймають частину ультрафіолетового діапазону, вони з легкістю виявляють квітковий пилок – свою основну їжу. Прекрасно бачать у темряві і гекони. Але не в інфрачервоному кольорі, як змії, а в тому ж спектральному діапазоні, що і людина. Різниця в тому, що сітківка геконов чутливіші до світла в 350 разів! Просто повноцінний прилад нічного бачення, створений природою! Справжній наглядова прилад має в своєму розпорядженні хамелеон. Мало того, що він може оглядати, не повертаючи голови, всі 360° навколишнього світу, так він ще може одним оком, як далекоміром, вимірювати відстань до предметів. А ось володарем найбільших у світі очей є гігантський кальмар. Справа в тому, що середовище його існування – океанська безодня від кілометра і глибше. Сонячного світла в такій безодні практично немає, але своїми очима розміром з середній кавун кальмар бачить свого заклятого ворога кашалота на відстані до 1000 метрів.