Еще на уроках физике в 9 классе мы встречали оптические системы, всем нам говорили, что глаз это тоже сложнейшая оптическая система. И вправду глаз - это сложный и важный орган, который позволяет нам познавать визуальную составляющую нашего мира, но как же в самом деле выглядит орган чувств с точки зрения физики? В этой статье мы попытаем рассказать просто о сложном, чтобы было весело и интересно одновременно. :)
Глаз в виде схемы
Выглядит сложно, очень заумно и так далее. Нас же все таки интересуют части составляющие оптической системы, но тем не менее некоторые моменты здесь стоит пояснить.
Склера - это такая наружная защитная оболочка глаза, выполняющая также опорную функцию.
Роговица - напарник склеры. Это первое препятствие, что встречает свет на своем пути. Это прозрачная оболочка, которая в купе со своим непрозрачным товарищем (склерой) образуют форму глаза, защищают его и служат местом крепления глазодвигательных мышц.
Радужная оболочка - это диафрагма, которая ограничивает проходящий пучок лучей. А отверстие в этой радужной оболочке, что делает ее менее радужной в центре, называется зрачком, через который как раз и проходит этот световой пучок.
Хрусталик представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу, которая крепится на мышцах ресничного тела. Это самое ресничное тело изменяет форму хрусталика (для чего? Скоро узнаем!). Хрусталик разделяет внутреннюю поверхность глаза на две камеры: переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом.
Сетчатка - это светочувствительная поверхность глаза. Когда на эту поверхность попадает свет, он раздражает наши нервишки и они доставляют информацию до мозга).
Сосудистая оболочка - область заполненная кровянистыми сосудами, которые питают наши глазки, так сказать местная столовая. Находится между склерой и сетчаткой.
Наверное вы устали уже читать, пора перейти к небольшой практической части, не все же зубрить всякие определения!
Поговорим с вами о слепом пятне - это место где все нервные волокна от рецепторов идут к слепому пятну поверх сетчатки и собираются в зрительный нерв, где все они вместе садятся на автобус до нашего головного мозга, транспортный узел так сказать. :) Поэтому это место не является чувствительным к свету, если пучок света попадает на эту область, мы не различаем объект от которого отражается этот свет.
Между прочим каждый человек может доказать на практике наличие этого транспортного узла у себя. Давайте проведем практическую работу:
Чтобы наблюдать у себя слепое пятно, закройте правый глаз и левым глазом посмотрите на правый крестик, который обведён кружочком. Держите лицо и монитор вертикально. Не сводя взгляда с правого крестика, приближайте (или отдаляйте) лицо от монитора и одновременно следите за левым крестиком (не переводя на него взгляд). В определённый момент он исчезнет. Аналогичный опыт можно провести и с правым глазом. (Можете приближать и отодвигать смартфон)
Попробовали? Мы сами были в шоке!
Немного выше расположено желтое пятно – участок наиболее ясного видения. Это пятно будет скучней чем его слепой брат ¯\_(ツ)_/¯
Что то мы задержались на скучных определениях. Но как бы то ни было это нам стоит знать, чтобы примерно понимать поле боя со световыми лучами.
Перейдем теперь к оптической схеме!
Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и попадает на сетчатку глаза, притом изображение получается перевернутое и уменьшенное (но наш мозг настолько хорош, что он переворачивает это же изображение и мы воспринимаем его как прямое).
Так как среда глаза имеет показатель преломления отличный от единицы, то пучок света мало того что проходит через роговицу (представляющую собой местную собирающую линзу) и остальные части глаза, тем самым преломляясь, он еще изменяет свой ход из за того что соответственно проходит через собирающую линзу. Поэтому получается то, что показано на рисунке.
Это конечно же все прекрасно, но ведь мы же все понимаем, что человек то видит картинку всегда четко, как же так получается? На это влияет совокупность факторов и наших с вами человеческих особенностей, которые позволяют нам непроизвольно изменять нашу оптическую систему, дабы видеть офигенную картинку!
Адаптация
Адаптация, хм, адаптация. Что это такое? Но давайте начнем не сколько с адаптации, сколько со света. Радужная оболочка - это своего рода барьер препятствующий прохождению света, а зрачок - просто отверстие для светового потока.Человек каждый день бывает в десятках мест. А в разных местах, разное что? Правильно! Интенсивность светового потока. Мне кажется это и ежу понятно, что есть определенная разница между кромешной тьмой в подвале дачного дома, где вы храните закатки с огурцами и хорошо освещенной комнатой. Поэтому чтобы хоть что то видеть в кромешной тьме, глаз человека должен приспосабливаться к недостатку света, он расширяет зрачки, тем самым увеличивая проходимый световой поток, благодаря чему спустя минуту мы уже видим очертания наших банок с огурцами и помидорками. А если нам посветить фонариком в глаза, зрачок сужается, зачем на столько света?! Ей богу!
Поэтому способность глаза приспосабливаться к различным условиям освещения называется адаптацией! С физической точки зрения можно назвать это контролем количества света, который принимают наши глазки)
Аккомодация
С разными условиями освещения разобрались. Теперь разберемся с оптической силой наших глаз. Мы все с вами прыгаем, бегаем, носимся, в общем изменяем нашу координату в пространстве. Взять допустим пределы комнаты 5 на 5, зафиксируем наш взгляд на одном объекте и будем изменять наши координаты, не меняя объекта для наблюдения. Походили вокруг до около и заметили, что картинка то четенькая, а расстояние до объекта меняется.
Что же такое делает глаз? Ну мы уже знаем, что у нас есть такая клевая штука, как хрусталик. Он же представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу, которая под действием ресничных мышц, изменяет свою форму, тем самым меняя оптическую силу, отсюда меняя расстояние до изображения падающего на сетчатку. Можно это описать изменения формулой из школьного курса физики:
Однако у хрусталика то все же есть свои пределы. Эти пределы называются:
Дальняя точка ясного видения - это максимальное расстояние, на котором глаз четко видит предмет. (для нормального глаза - ~ 5 метров)
Ближняя точка ясного видения - это минимальное расстояние, на котором глаз четко видит предмет. (~ 10 см)
А расстоянием наилучшего зрения называется расстояние, на котором глаз человека видит четко предмет, без напряжения, когда хрусталик может отдохнуть. Это примерно 25 см, расстояние до книги при чтении!!
Глаз - сложнейшая оптическая система и одновременно безумно интересная! Как же все таки удивителен наш мир! Надеюсь вам было интересно читать эту статью, и что вы узнали что то новое для себя! Соблюдайте расстояние наилучшего зрения и узнавайте каждый день что то новое! :)
Больше интересного в Telegram канале: https://t.me/obychaitec
