Syn är ett av de mest värdefulla mänskliga sinnena. Medan det visuella systemet är en relativt komplex del av hjärnan, drivs processen av ett ödmjukt optiskt element: ögat. Det bildar bilder på näthinnan, där ljus absorberas av fotoreceptorer. Med deras hjälp överförs elektriska signaler till synbarken för vidare bearbetning.
Huvudelementen i ögats optiska system: hornhinnan och linsen. De uppfattar ljus och projicerar det på näthinnan. Det är värt att notera att ögats enhet är mycket enklare än kameror med flera linser skapade i dess likhet. Trots att endast två element spelar rollen som linser i ögat, försämrar detta inte uppfattningen av information.
Light
Ljusets inneboende natur påverkar också vissa egenskaper hos ögats optiska system. Till exempel är näthinnan känsligast i den centrala delen för uppfattningen av det synliga spektrumet, motsvarande solens strålningsspektrum. Ljus kan ses som tvärgåendeelektromagnetisk våg. Synliga våglängder från ungefär blått (400 nm) till rött (700 nm) utgör endast en liten del av det elektromagnetiska spektrumet.
Det är intressant att notera att naturen hos ljuspartikeln (foton) också kan påverka synen under vissa förhållanden. Absorptionen av fotoner sker i fotoreceptorer enligt reglerna för en slumpmässig process. Speciellt bestämmer ljusintensiteten som når varje fotoreceptor endast sannolikheten att absorbera en foton. Detta begränsar möjligheten att se vid låg ljusstyrka och anpassa ögat till mörker.
Transparency
I konstgjorda optiska system används transparenta material: glas eller plast med brytningsfixerare. På samma sätt måste det mänskliga ögat bilda storskaliga, högupplösta bilder med hjälp av levande vävnad. Om bilden som projiceras på näthinnan är för suddig, suddig, kommer det visuella systemet inte att fungera korrekt. Orsaken till detta kan vara ögon- och nervsjukdomar.
ögats anatomi
Det mänskliga ögat kan beskrivas som en vätskefylld kvasi-sfärisk struktur. Ögats optiska system består av tre lager av vävnader:
- extern (sklera, hornhinna);
- intern (näthinna, ciliärkropp, iris);
- intermediate (choroid).
Hos vuxna människor är ögat en ungefärlig sfär med en diameter på 24 mm och består av många cellulära och icke-cellulära komponenter som härrör från ektodermal och mesodermal könslinjekällor.
Ögats utsida är täckt av en motståndskraftig och flexibel vävnad som kallas sclera, förutom framsidan där den genomskinliga hornhinnan tillåter ljus att komma in i pupillen. Två andra lager under sclera: åderhinna för att ge näringsämnen och näthinnan där ljus absorberas av fotoreceptorer efter bildbildning.
Ögat är dynamiskt på grund av verkan av sex yttre muskler för att fånga och skanna den visuella miljön. Ljus som kommer in i ögat bryts av hornhinnan: ett tunt genomskinligt lager fritt från blodkärl, cirka 12 mm i diameter och cirka 0,55 mm tjockt i den centrala delen. Vattentårfilm på hornhinnan garanterar bästa bildkvalitet.
Ögats främre kammare är fylld med en flytande substans. Iris, två uppsättningar muskler med ett centr alt hål vars storlek beror på sammandragning, fungerar som ett diafragma med en karakteristisk färg beroende på mängden och fördelningen av pigment.
Pupillen är hålet i mitten av iris som reglerar mängden ljus som kommer in i ögat. Dess storlek sträcker sig från mindre än 2 mm i starkt ljus till mer än 8 mm i mörker. Efter att pupillen uppfattar ljus, kombineras den kristallina linsen med hornhinnan för att bilda bilder på näthinnan. En kristallin lins kan ändra sin form. Den är omgiven av en elastisk kapsel och fäst vid ciliarkroppen med zonuler. Verkan av musklerna i ciliärkroppen gör att linsen kan öka eller minska sin kraft.
Nethinna och hornhinna
Det finns en central depression i näthinnan därinnehåller det största antalet receptorer. Dess perifera delar ger mindre upplösning, men är specialiserade på ögonrörelser och föremålsdetektering. Det naturliga synfältet är ganska stort jämfört med det konstgjorda och är 160×130°. Gula fläcken ligger i närheten och fungerar som ett ljusfilter, som förmodligen skyddar näthinnan från degenerativa sjukdomar genom att sålla bort blå strålar.
Hornhinnan är en sfärisk sektion med en främre krökningsradie på 7,8 mm, en bakre krökningsradie på 6,5 mm och ett inhomogent brytningsindex på 1,37 på grund av den skiktade strukturen.
Ögonstorlek och fokus
Det genomsnittliga statiska ögat har en total axiell längd på 24,2 mm och avlägsna föremål fokuseras exakt i mitten av näthinnan. Men avvikelser i ögats storlek kan förändra situationen:
- myopi, när bilder fokuseras framför näthinnan,
- framsynthet när det händer bakom henne.
funktionerna i ögats optiska system kränks också vid astigmatism - en felaktig krökning av linsen.
Bildkvalitet på näthinnan
Även när ögats optiska system är perfekt fokuserat ger det ingen perfekt bild. Flera faktorer påverkar detta:
- diffraktion av ljus i pupillen (oskärpa);
- optiska aberrationer (ju större pupill, desto sämre sikt);
- spridning inuti ögat.
Specifika ögonlinsformer, brytningsindexvariationer och geometrifunktioner är brister i ögats optiska systemjämfört med artificiella motsvarigheter. Det normala ögat har minst sex gånger lägre kvalitet och var och en skapar en original bitmapp beroende på vilka avvikelser som finns. Så till exempel kommer den upplevda formen på stjärnor att variera från person till person.
Perifert syn
Det centrala fältet av näthinnan ger den största rumsliga upplösningen, men den mindre vaksamma perifera delen är också viktig. Tack vare perifert seende kan en person navigera i mörkret, skilja på rörelsefaktorn, och inte det rörliga objektet i sig och dess form, och navigera i rymden. Perifert seende är dominerande hos djur och fåglar. Dessutom har några av dem en betraktningsvinkel på hela 360° för en högre chans att överleva. Visuella illusioner beräknas på egenskaperna hos perifert syn.
Resultat
Det mänskliga ögats optiska system är enkelt och pålitligt och perfekt anpassat till omgivningens uppfattning. Även om kvaliteten på det synliga är lägre än i avancerade tekniska system, uppfyller det organismens krav. Ögonen har ett antal kompensatoriska mekanismer som lämnar några av de potentiella optiska begränsningarna försumbara. Till exempel elimineras den stora negativa effekten av kromatisk defokusering av lämpliga färgfilter och bandpassspektralkänslighet.
Under det senaste decenniet, möjligheten att korrigera ögonaberrationer med hjälp av adaptivoptik. Detta är för närvarande tekniskt möjligt i laboratoriet med korrigerande anordningar som intraokulära linser. Korrigering kan återställa förmågan att se, men det finns en nyans - selektiviteten hos fotoreceptorer. Även om skarpa bilder projiceras på näthinnan, kommer den minsta bokstaven som ska uppfattas att kräva flera fotoreceptorer för att tolka korrekt. Bilder av bokstäver som är mindre än motsvarande synskärpa kommer inte att särskiljas.
De huvudsakliga synstörningarna är dock svaga aberrationer: defokusering och astigmatism. Dessa fall har lätt korrigerats av olika tekniska utvecklingar sedan det trettonde århundradet, då cylindriska linser uppfanns. Moderna metoder involverar användning av kontaktlinser och intraokulära linser eller laserbrytningskirurgi för att redigera strukturen av patientens optiska system.
Framtiden för oftalmologi ser lovande ut. Fotonik och ljusteknik kommer att spela en nyckelroll i det. Användningen av avancerad optoelektronik skulle göra det möjligt för nya proteser att återställa långsynta ögon utan att ta bort levande vävnad, vilket är fallet för närvarande. Ny optisk koherenstomografi skulle kunna ge fullskalig 3D-visualisering av ögat i re altid. Vetenskapen står inte stilla så att ögats optiska system tillåter var och en av oss att se världen i all sin glans.
