Il sistema ottico dell'occhio umano. Il sistema ottico dell'occhio è costituito da ...

La schiacciante porzione di informazioni che una persona riceve attraverso gli organi della vista - gli occhi. Il sistema ottico dell'occhio umano, sebbene inferiore nelle sue caratteristiche alla visione di alcuni animali, è in effetti abbastanza perfetto. Delle più alte creazioni della natura, solo l'uomo e i primati possono percepire i colori. È noto che il sistema ottico di un occhio umano adulto può distinguere fino a cento o più sfumature di colore. A proposito, per molto tempo la tecnica fotografica non ha potuto con l'organo visivo umano in termini di chiarezza e qualità dell'immagine.

Alcune nozioni di base dell'ottica

Focus, familiare dalle lezioni di fisica scolastica: due stanze oscurate, una delle quali ha fori passanti di diametro piccolo nelle pareti. Dietro il muro è posta una potente fonte di luce, come il sole. Invece del primo foro, che è progettato per fungere da sorgente puntiforme di raggi di luce, a volte utilizzare un dispositivo di illuminazione elettrica compatto.

Se tra una fonte di luce puntiforme e il secondo foro per posizionare una qualsiasi figura di materiale opaco, sul muro (schermo) dietro il secondo foro appare un'immagine dell'oggetto, ruotata di 180 °.

Lo stesso trucco, solo molto più qualitativamente, rende un collettivo (con una lente diffondente) con raggi di luce. Il fatto è che ogni più piccolo punto di qualsiasi oggetto, essendo illuminato da se stesso, diventa una fonte di illuminazione, un piccolo sole, che irradia in tutte le direzioni (riflettendo) una certa parte della luce che cade su di esso. Pertanto, gli oggetti che appaiono rossi assorbono tutte le onde luminose dell'intervallo visibile, ad eccezione del rosso. Le cose bianche e i materiali non assorbono quasi nulla dalla gamma visibile, riflettendo nello spazio circostante di grandi dimensioni parte del mondo e il nero, al contrario, usa quasi tutto ciò che è caduto su di loro per il riscaldamento.

Come gli occhi e gli altri sistemi ottici catturano la luce

Considera i principi fisici del dispositivo della fotocamera. Il fatto è che il sistema ottico dell'occhio funziona nello stesso modo. La fisica è ugualmente valida in dispositivi così diversi a prima vista. lente (collezionare lenti) raccoglie la luce proveniente da ogni punto di un oggetto e la mette a fuoco sullo schermo: la piastra fotosensibile.

La piastra è divisa in piccole sezioni: pixel. In una moderna fotocamera digitale, i pixel sono elementi sensibili alla luce, ognuno dei quali ricorda la sua luminosità e il colore. Quando tutti i punti vengono sommati come un mosaico, si ottiene un'immagine.

Più piccoli sono questi elementi, più si adattano per unità di superficie, di conseguenza si ottiene un'immagine di qualità migliore.

Organo della visione umano (ottica)

Stranamente, ma allo stesso modo della creazione di mani umane: la fotocamera, il sistema ottico dell'occhio funziona. La costruzione dell'immagine avviene secondo esattamente gli stessi principi.

L'immagine è raccolta e focalizzata dal nostro "obiettivo" naturale, che svolge il ruolo dell'obiettivo. A seconda della distanza alla quale è necessario mettere a fuoco l'occhio, può cambiare la sua curvatura, diventando più convesso quando si osservano oggetti vicini (infilare un ago) o meno convessi se osserviamo la distanza.

Prima di raggiungere l'obiettivo, i raggi di luce passano attraverso un foro nel "diaframma" - l'iride dell'occhio. E il diametro del foro dipende dall'intensità dell'illuminazione - può aumentare in caso di illuminazione insufficiente di notte o diminuire in una luminosa giornata di sole, proteggendo la retina da eccessive radiazioni.

E, naturalmente, il sistema ottico dell'occhio non può fare a meno di uno schermo - una piastra fotosensibile, il suo ruolo è giocato dalla retina, su cui è proiettata l'immagine.

Biologia dell'organo umano della visione

Tuttavia, l'occhio umano non è uno strumento tecnico, ma soprattutto un organo biologico.

Oltre agli elementi direttamente coinvolti nella costruzione dell'immagine, si forma il sistema ottico dell'occhio:

- la cornea, dietro la quale c'è una camera anteriore piena di liquido, costituita dal 99% di acqua normale;

- corpo vitreo - ha una buona trasmissione luminosa, ma ha un basso indice di rifrazione e quindi non partecipa alla formazione dell'immagine;

- Legamenti Zinn - Trasmettono la forza da muscoli speciali, che, tendendo e rilassando, cambiano la curvatura della lente, quindi il sistema ottico dell'occhio "si sintonizza" su oggetti vicini o distanti

- il nervo ottico è una sorta di "canale via cavo" attraverso il quale l'immagine viene trasmessa al cervello; nella guaina del nervo ottico passano anche i vasi sanguigni che forniscono all'occhio sangue.

Tuttavia, alcune componenti dell'occhio meritano una discussione separata.

La lente dell'occhio umano - l'obiettivo

Il sistema ottico dell'occhio è costituito da vari tessuti, ma il più singolare, forse, quello che costituisce la "lente" del nostro sistema visivo è l'obiettivo. Questo organo non contiene né fibre nervose, né vasi, ha una trasparenza fenomenale, ha un colore leggermente giallastro. Lo strato corneo di cui è composto il cristallino ha un indice di rifrazione molto alto. Se la confronti con una lente d'ingrandimento, la sua forza sarà di circa 18 diottrie. Tuttavia, il corpo della lente non è completamente uniforme, è costituito da fibre intrecciate in diverse direzioni.

Questo spiega il fatto che una persona, guardando una stella lontana (il punto assoluto per l'occhio umano), vede i raggi allontanarsi da essa.

retina

Quindi, l'immagine viene catturata dall'obiettivo e focalizzata sulla retina. Come è organizzato?

La sua struttura assomiglia a una matrice di fotocamere digitali. Invece di unità sensibili alla luce (pixel) eyeground Foderato con cellule fotosensibili speciali - coni e bastoncelli. Si ritiene che i bastoncini siano usati in condizioni di scarsa illuminazione e non distinguano i colori. Gli anatomisti associano la visione a colori con i coni. Pertanto, il sistema ottico dell'occhio ha due canali paralleli per la visione diurna e notturna.

Meraviglie di visione in natura

I serpenti hanno una visione speciale, la maggior parte rispondono alla radiazione infrarossa. Questo adattamento consente loro di cacciare con successo animali a sangue caldo nell'assoluta oscurità.

Ma la vista delle farfalle li ha "portati" dall'altra parte: poiché gli uccelli alati in fiocco percepiscono una parte dell'intervallo ultravioletto, trovano facilmente il polline, il loro cibo principale.

Perfettamente vedere nel buio e gechi. Ma non nel colore infrarosso, come i serpenti, ma nella stessa gamma spettrale della persona. La differenza è che la retina dei gechi è 350 volte più sensibile alla luce! Solo un dispositivo per visione notturna completa, creato dalla natura!

Questo dispositivo di osservazione ha a disposizione un camaleonte. Non solo può osservare, senza voltare la testa, l'intero 360 ° del mondo circostante, ma può ancora misurare la distanza dagli oggetti con un occhio come un telemetro.

Ma il proprietario gli occhi più grandi del mondo si tratta di calamaro gigante Il fatto è che il suo habitat è la profondità dell'oceano da un chilometro e più in profondità. Non c'è praticamente luce del sole in un tale abisso, ma con i suoi occhi le dimensioni di un cocomero medio, il calamaro vede il suo capodoglio nemico giurato ad una distanza di fino a 1000 metri.