Изображение на сетчатке глаза размер
Строение глаза. Глаз как оптическая
система состоит из следующих элементов,
см. рис. 3.9
1.Склера — достаточно прочная внешняя
белковая оболочка белого цвета, защищающая
глаз и придающая ему постоянную форму.
2. Роговица — передняя часть склеры,
более выпуклая и прозрачная; действующая
как собирающая линз, оптическая сила
которой — примерно 40 дптр; роговица —
наиболее сильно преломляющая часть
(обеспечивает до 75 % фокусирующей
способности глаза), толщина которой
0,6-1 мм, п = 1,38.
3. Сосудистая оболочка — с внутренней
стороны склера выстлана сосудистой
оболочкой (темные пигментные клетки,
препятствующие рассеиванию света в
глазу).
4. Радужная оболочка — в передней части
сосудистая оболочка переходит в радужную.
5. Зрачок — круглое отверстие в радужной
оболочке, диаметр, которого может
изменяться в пределах от 2 до 8 мм (радужная
оболочка и зрачок, который выполняют
роль диафрагмы, регулирующей доступ
света внутрь глаза), площадь отверстия
изменяется в 16 раз.
6. Хрусталик — природная прозрачная
двояковыпуклая линза диаметром 8-10 мм,
имеющая слоистую структуру, наибольший
показатель преломления в слоях хрусталика
п = 1,41; хрусталик находится за радужной
оболочкой, примыкает к зрачку, оптическая
сила его равна 20-30 дптр.
7. Кольцевая мышца — она охватывает
хрусталик и может изменять кривизну
поверхностей хрусталика.
8. Передняя камера — камера с водянистой
массой (n=1,33воды), которая
находится в передней части глаза за
роговицей, оптическая сила 2-4 дптр.
9. Зрительный нерв — подходя к глазу,
разветвляется, образуя на задней стенке
сосудистой оболочки светочувствительный
слой — сетчатку.
10. Сетчатка — светочувствительный слой,
она представляет собой разветвление
зрительного нерва с нервными окончаниями
в виде палочек и колбочек, из них колбочки
(их примерно 10 млн. клеток) служат для
различения мелких деталей предмета и
восприятия цветов. Палочки же (20 млн.
клеток) не дают возможности различать
цвета и мелкие предметы, но они
высокочувствительны к слабому свету.
С помощью палочек человек различает
предметы в сумерки и ночью. Палочки и
колбочки очень малы. Диаметр палочки 2
• 10~3 мм, длина 6 • 10-3мм, диаметр
же колбочки 7 • 10-3мм, а длина около
35 • 10-3мм. Палочки и колбочки
распределены неравномерно: в средней
части сетчатки преобладают колбочки,
а по краям — палочки.
11. Стекловидное тело — объем части глаза
(задняя глазная камера) между хрусталиком
и сетчаткой, заполненный прозрачным
стекловидным веществом, имеет оптическую
силу до 6 дптр.
12. Желтое пятно — самое чувствительное
место на сетчатке, то есть человек видит
ясно те предметы, изображение, которых
проектируется на желтое пятно.
13. Центральная ямка — наиболее
чувствительная часть желтого пятна;
это узкая область, в которой сетчатка
углублена, здесь палочки совсем
отсутствуют, а колбочки расположены
очень плотно; особенно хорошо различимы
детали, проектируемые на центральную
ямку (глаз различает те детали объекта,
угловое расстояние между которыми не
меньше углового расстояния между
соседними колбочками или палочками, в
центральной ямке плотность палочек
наибольшая, поэтому и различие деталей
здесь оказывается наилучшим).
Рисунок Глаз |
14. В том месте, где
зрительный нерв входит в глаз, нет ни
палочек, ни колбочек, и лучи, попадающие
на эту область, не вызывают ощущения
света, отсюда и название «слепое пятно».
15. Конъюнктива
— наружная оболочка глаза, выполняет
барьерную и защитную роль. Свет,
действующий на колбочки и палочки,
вызывает в них химические превращения.
Благодаря этому в нервном волокне,
соединяющем светочувствительные клетки
глаза с мозгом, возникают электрические
импульсы, которые все время передаются
в мозг, пока свет действует на глаз.
Рассматривание предмета целиком
происходит следующим образом. Изображение
отдельных деталей предмета фиксируются
на желтое пятно и даже на центральную
ямку. Поле зрения этих предметов не
велико. Так, на желтое пятно одновременно
может проектироваться картина, занимающая
по горизонтальному направлению около
8°, а по вертикальному — около 6°. Поле
зрения центральной ямки еще меньше и
равно 1-1,5° по горизонтальному и
вертикальному направлениям. Таким
образом, из всей фигуры человека, стоящего
на расстоянии 1 м, глаз может фиксировать
на желтое пятно, например, только его
лицо, а на центральную ямку — поверхность,
немного большую глаза. Все остальные
части фигуры проектируются на
периферическую часть сетчатки и рисуются
в виде смутных деталей. Однако глаз
обладает способностью быстро перемещаться
(поворачиваться) в своей орбите, так что
за короткий промежуток времени глаз
может последовательно (сканируя объект)
фиксировать большую поверхность. Все
изображение регистрируется за счет
последовательного просматривания
(яркий пример — чтение текста на странице
— глаз последовательно просматривает
каждую букву). Благодаря этой особенности
глаза человек не замечает ограниченности
поля ясного зрения. Общее поле зрения
у глаза человека по вертикальному и
горизонтальному направлениям составляет
120-150°, то есть больше чем у хороших
оптических инструментов. Светопроводящая
часть глаза образована роговицей,
жидкостью передней камеры, хрусталиком,
стекловидным телом. Спереди она ограничена
воздухом, сзади — стекловидным телом.
Главная оптическая ось проходит через
центры роговицы, зрачка, хрусталика
(глаз — центрированная оптическая
система). Световоспринимающая часть
(рецепторный аппарат) — сетчатка, в
которой находятся светочувствительные
зрительные клетки. Направление наибольшей
чувствительности глаза определяет его
зрительная ось, которая проходит через
центры роговицы и желтого пятна. В
направлении этой оси глаз имеет наилучшую
разрешающую способность. Угол между
оптической и зрительной осью составляет
5°. Оптическая сила глаза представляет
собой алгебраическую сумму оптических
сил всех основных преломляющих сред:
роговица (D = 42-43 дптр), хрусталик (D = 19-33
дптр), передняя камера (D = 2-4 дптр),
стекловидное тело (D = 5-6 дптр). Первые
три среды подобны собирающим линзам,
последняя — рассеивающей. В покое
оптическая сила всего глаза — около 60
дптр, при напряжении (рассматривании
близких предметов) D > 70 дптр.
Аккомодация.
Из
формулы линзы следует, что изображения
предметов, удаленных от линзы на различные
расстояния, получаются также на различных
расстояниях от нее. Однако мы знаем, что
для «нормального» глаза изображения
различно удаленных предметов дают на
сетчатке одинаково резкие изображения.
Это означает, что существует механизм,
позволяющий глазу приспосабливаться
к изменению расстояния до наблюдаемых
предметов. Этот механизм называется
аккомодацией. Аккомодация — приспособление
глаза к четкому видению различно
удаленных предметов («наводка на
резкость»). Аккомодацию можно осуществить
двумя способами: • первый — изменяя
расстояние от хрусталика до сетчатки
(по аналогии с фотоаппаратом); • второй
— изменяя кривизну хрусталика и,
следовательно, меняя фокусное расстояние
глаза. Для глаза реализуется второй
способ, который обеспечивает четкое
изображение предметов, удаленных от
глаза на расстояния от 12 см до ос. Ближний
предел аккомодации связан с максимальным
напряжением кольцевой мышцы.В
норме при приближении предмета к глазу
на расстояние до 25 см аккомодация
совершается без существенного напряжения.
Это расстояние называется расстоянием
наилучшего зрения — а0
.Светочувствительность глаза изменяется
в широких пределах благодаря зрительной
адаптации — способности глаза
приспосабливаться к различным яркостям.
Угол
зрения.
Размер
изображения на сетчатке зависит от
размера предмета и его удаления от
глаза, то есть от угла, под которым виден
предмет (рис. 3.10). Этот угол называют
углом зрения. Угол зрения — это угол
между лучами, идущими от крайних точек
предмета через узловую точку (оптический
центр глаза).
Рис.
3.10. Изображение, даваемое глазом, и угол
зрения /3
При
построении изображения, даваемого
глазом, используют узловую точку N,
которая аналогична оптическому центру
тонкой линзы.Разным
телам (В и В1)
может соответствовать один и тот же
угол зрения.
Из
рис. 3.10 следует, что = B/L = b/l. Учитывая эти
соотношения, можно записать следующую
формулу для размера изображения:
(3.13)
Для
малых углов зрения (/3 < 0,1 рад) справедлива
приближенная формула: tg
.
Принимается, что l
17 мм.
Разрешающая
способность.
Разрешающая
способность — это способность глаза
различать две близкие точки предмета
раздельно. Для количественной
характеристики разрешающей способности
глаза используют величину — наименьший
угол зрения
.
Наименьший угол зрения — такой угол
зрения, при котором человеческий глаз
еще различает две точки предмета по
раздельности. Принято считать, что для
нормального глаза наименьший угол
зрения глаза равен(3*10-4рад).
Поясним это значение. Две точки предмета
будут восприниматься раздельно, если
их изображения попадают в соседние
колбочки сетчатки. В этом случае размер
изображения (b)
на сетчатке равен расстоянию между
соседними колбочками, которое составляет
около 5 мкм (5 • 10-6
м). Используя рис. 3/10
и приближенное соотношение tg
,
находим
Если
изображение двух точек на сетчатке
займет линию короче 5 мкм, то эти точки
не будут разрешаться, то есть глаз их
не различит. Наряду с наименьшим углом
зрения используют и другую характеристику
разрешающей способности глаза — предел
разрешения. Предел разрешения (Z)
глаза — это наименьшее расстояние между
двумя точками предмета, рассматриваемого
с расстояния наилучшего зрения, при
котором они различимы как отдельные
объекты. Предел разрешения глаза связан
с наименьшим углом зрения простым
соотношением:
(3.14)
подставляют
в радианах.
Для
нормального глаза взрослого человека
а0
= 0,25 м, =
= 3 • 10-4
рад., Z = 75- 10-6
м. = 75 мкм.
Соседние файлы в папке Физика лекции
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
У этого термина существуют и другие значения, см. Глаз (значения).
Основная статья: Глаз
Глаз человека — парный сенсорный орган (орган Зрительной системы) человека, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. Глаза расположены в передней части головы и вместе с веками, ресницами и бровями, являются важной частью лица. Область лица вокруг глаз активно участвует в мимике.
Максимальный оптимум дневной чувствительности человеческого глаза приходится на максимум непрерывного спектра солнечного излучения, расположенный в «зелёной» области 550 (556) нм. При переходе от дневного освещения к сумеречному происходит перемещение максимума световой чувствительности по направлению к коротковолновой части спектра, и предметы красного цвета (например, мак) кажутся чёрными, синего (василёк) — очень светлыми (феномен Пуркинье).
Строение глаза человека[править | править код]
Глаз, или орган зрения, состоит из глазного яблока, зрительного нерва. Отдельно существуют вспомогательные органы (веки, слёзный аппарат, мышцы глазного яблока).
Он легко вращается вокруг разных осей: вертикальной (вверх-вниз), горизонтальной (влево-вправо) и так называемой оптической оси. Вокруг глаза расположены три пары мышц, ответственных за перемещение глазного яблока (и обладающих активной подвижностью): 4 прямые (верхняя, нижняя, внутренняя и наружная) и 2 косые (верхняя и нижняя). Этими мышцами управляют сигналы, которые нервы глаза получают из мозга. В глазу находятся, пожалуй, самые быстродействующие двигательные мышцы в организме человека. Так, при рассматривании (сосредоточенной фокусировке) иллюстрации глаз совершает за сотую долю секунды огромное количество микродвижений]. Если взгляд задержан (сфокусирован) на одной точке, глаз при этом непрерывно совершает небольшие, но очень быстрые движения-колебания. Их количество доходит до 123 в секунду.
Глазное яблоко отделено от остальной части глазницы плотным фиброзным — теноновой капсулой (фасцией), позади которой находится жировая клетчатка. Под жировой клетчаткой скрыт капиллярный слой.
Конъюнктива — соединительная (слизистая) оболочка глаза в виде тонкой прозрачной плёнки покрывает заднюю поверхность век и переднюю часть глазного яблока поверх склеры до роговицы (образует при открытых веках — глазную щель). Обладая богатым сосудисто-нервным аппаратом, конъюнктива реагирует на любые раздражения (конъюнктивальный рефлекс).
Собственно глаз, или глазное яблоко (лат. bulbus oculi), — парное образование неправильной шарообразной формы, расположенное в каждой из глазных впадин (орбит) черепа человека и других животных.
Внешнее строение человеческого глаза[править | править код]
Для осмотра доступен только передний, меньший, наиболее выпуклый отдел глазного яблока — роговица, и окружающая его часть (склера); остальная, большая, часть залегает в глубине глазницы.
Глаз имеет не совсем правильную шарообразную (почти сферическую) форму, диаметром примерно 24 мм. Длина его сагиттальной оси в среднем равна 24 мм, горизонтальной — 23,6 мм, вертикальной — 23,3 мм. Объём у взрослого человека в среднем равен 7,448 см³. Масса глазного яблока 7—8 г.
Размер глазного яблока в среднем одинаков у всех людей, различаясь лишь в долях миллиметров.
В глазном яблоке различают два полюса: передний и задний. Передний полюс соответствует наиболее выпуклой центральной части передней поверхности роговицы, а задний полюс располагается в центре заднего сегмента глазного яблока, несколько снаружи от места выхода зрительного нерва.
Линия, соединяющая оба полюса глазного яблока, называется наружной осью глазного яблока. Расстояние между передним и задним полюсами глазного яблока является его наибольшим размером и равно примерно 24 мм.
Другой осью в глазном яблоке является внутренняя ось — она соединяет точку внутренней поверхности роговицы, соответствующую её переднему полюсу, с точкой на сетчатке, соответствующей заднему полюсу глазного яблока, её размер в среднем составляет 21,5 мм.
При наличии более длинной внутренней оси лучи света после преломления в глазном яблоке собираются в фокусе впереди сетчатки. При этом хорошее зрение предметов возможно только на близком расстоянии — близорукость, миопия.
Если внутренняя ось глазного яблока относительно короткая, то лучи света после преломления собираются в фокусе позади сетчатки. В этом случае видение вдаль лучше, чем вблизи, — дальнозоркость, гиперметропия.
Наибольший поперечный размер глазного яблока у человека в среднем равен 23,6 мм, а вертикальный — 23,3 мм. Преломляющая сила оптической системы глаза(при покое аккомодации (зависит от радиуса кривизны преломляющих поверхностей (роговица, хрусталик — передняя и задняя поверхности обоих, — всего 4) и от отстояния их друг от друга) составляет в среднем 59,92 D. Для рефракции глаза имеет значение длина оси глаза, то есть расстояние от роговицы до жёлтого пятна; оно составляет в среднем 25,3 мм (Б. В. Петровский). Поэтому Рефракция глаза зависит от соотношения между преломляющей силой и длиной оси, что определяет положение главного фокуса по отношению к сетчатке и характеризует оптическую установку глаза. Различают три основные рефракции глаза: «нормальную» рефракцию (фокус на сетчатке), дальнозоркость (за сетчаткой) и близорукость (фокус спереди кнаружи).
Выделяют также зрительную ось глазного яблока, которая простирается от его переднего полюса до центральной ямки сетчатки.
Линия, соединяющая точки наибольшей окружности глазного яблока во фронтальной плоскости, называется экватором. Он находится на 10—12 мм позади края роговицы. Линии, проведённые перпендикулярно экватору и соединяющие на поверхности яблока оба его полюса, носят название меридианов. Вертикальный и горизонтальный меридианы делят глазное яблоко на отдельные квадранты.
Внутреннее строение глазного яблока[править | править код]
Глазное яблоко состоит из оболочек, которые окружают внутреннее ядро глаза, представляющее его прозрачное содержимое — стекловидное тело, хрусталик, водянистая влага в передней и задней камерах.
Ядро глазного яблока окружают три оболочки: наружная, средняя и внутренняя.
- Наружная — очень плотная фиброзная оболочка глазного яблока (tunica fibrosa bulbi), к которой прикрепляются наружные мышцы глазного яблока, выполняет защитную функцию и благодаря тургору обусловливает форму глаза. Она состоит из передней прозрачной части — роговицы, и задней непрозрачной части белесоватого цвета — склеры.
- Средняя, или сосудистая, оболочка глазного яблока (tunica vasculosa bulbi), играет важную роль в обменных процессах, обеспечивая питание глаза и выведение продуктов обмена. Она богата кровеносными сосудами и пигментом (богатые пигментом клетки хориоидеи препятствуют проникновению света через склеру, устраняя светорассеяние). Она образована радужкой, ресничным телом и собственно сосудистой оболочкой. В центре радужки имеется круглое отверстие — зрачок, через которое лучи света проникают внутрь глазного яблока и достигают сетчатки (величина зрачка изменяется (в зависимости от интенсивности светового потока: при ярком свете он у́же, при слабом и в темноте — шире) в результате взаимодействия гладких мышечных волокон — сфинктера и дилататора, заключённых в радужке и иннервируемых парасимпатическим и симпатическим нервами; при ряде заболеваний возникает расширение зрачка — мидриаз, или сужение — миоз). Радужка содержит различное количество пигмента, от которого зависит её окраска — «цвет глаз».
- Внутренняя, или сетчатая, оболочка глазного яблока (tunica interna bulbi), — сетчатка — это рецепторная часть зрительного анализатора, здесь происходит непосредственное восприятие света, биохимические превращения зрительных пигментов, изменение электрических свойств нейронов и передача информации в центральную нервную систему.
С функциональной точки зрения оболочки глаза и её производные подразделяют на три аппарата: рефракционный (светопреломляющий) и аккомодационный (приспособительный), формирующие оптическую систему глаза, и сенсорный (рецепторный) аппарат.
Светопреломляющий аппарат[править | править код]
Светопреломляющий аппарат глаза представляет собой сложную систему линз, формирующую на сетчатке уменьшенное и перевёрнутое изображение внешнего мира, включает в себя роговицу (диаметр роговицы — около 12 мм, средний радиус кривизны — 8 мм), камерную влагу — жидкости передней и задней камер глаза (периферия передней камеры глаза, так называемый угол передней камеры (область радужно-роговичного угла передней камеры), имеет важное значение в циркуляции внутриглазной жидкости), хрусталик, а также стекловидное тело, позади которого лежит сетчатка, воспринимающая свет. То, что мы ощущаем мир не перевёрнутым, а таким, какой он есть на самом деле, связано с обработкой изображения в мозге. Опытами, начиная с опытов Стрэттона в 1896—1897 годах,[1] показано, что человек может за несколько дней адаптироваться к перевёрнутому изображению (то есть прямому на сетчатке), даваемому инвертоскопом, однако, после его снятия, мир также в течение нескольких дней будет выглядеть перевёрнутым[2].
Аккомодационный аппарат[править | править код]
Аккомодационный аппарат глаза обеспечивает фокусировку изображения на сетчатке, а также приспособление глаза к интенсивности освещения. Он включает в себя радужку с отверстием в центре — зрачком — и ресничное тело с ресничным пояском хрусталика.
Фокусировка изображения обеспечивается за счёт изменения кривизны хрусталика, которая регулируется цилиарной мышцей. При увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет, настраиваясь на видение близко расположенных объектов. При расслаблении мышцы хрусталик становится более плоским, и глаз приспосабливается для видения удалённых предметов.
Зрачок представляет собой отверстие переменного размера в радужке. Он выполняет роль диафрагмы глаза, регулируя количество света, падающего на сетчатку. При ярком свете кольцевые мышцы радужки сокращаются, а радиальные расслабляются, при этом зрачок сужается, и количество света, попадающего на сетчатку, уменьшается, это предохраняет её от повреждения. При слабом свете наоборот сокращаются радиальные мышцы, и зрачок расширяется, пропуская в глаз больше света.
Рецепторный аппарат[править | править код]
Рецепторный аппарат глаза представлен зрительной частью сетчатки, содержащей фоторецепторные клетки (высокодифференцированные нервные элементы), а также тела и аксоны нейронов (проводящие нервное раздражение клетки и нервные волокна), расположенных поверх сетчатки и соединяющиеся в слепом пятне в зрительный нерв.
Сетчатка также имеет слоистое строение. Устройство сетчатой оболочки чрезвычайно сложное. Микроскопически в ней выделяют 10 слоёв. Самый наружный слой является свето-(цвето-)воспринимающим, он обращён к сосудистой оболочке (внутрь) и состоит из нейроэпителиальных клеток — палочек и колбочек, воспринимающих свет и цвета (у человека световоспринимающая поверхность сетчатки очень мала — 0,4-0,05 мм², следующие слои образованы проводящими нервное раздражение клетками и нервными волокнами).
Свет входит в глаз через роговицу, проходит последовательно сквозь жидкость передней и задней камеры, хрусталик и стекловидное тело, пройдя через всю толщу сетчатки, попадает на отростки светочувствительных клеток — палочек и колбочек. В них протекают фотохимические процессы, обеспечивающие цветовое зрение (подробнее см. Цвет и Цветоощущение). Сетчатка позвоночных анатомически «вывернута наизнанку», поэтому фоторецепторы расположены в задней части глазного яблока (конфигурацией «задом наперёд»). Чтобы достичь их, свету необходимо пройти через несколько слоёв клеток.
Областью наиболее чувствительного (центральног’) зрения в сетчатке является жёлтое пятно с центральной ямкой, содержащей только колбочки (здесь толщина сетчатки до 0,08—0,05 мм). В области жёлтого пятна сосредоточена также основная часть рецепторов, ответственных за цветовое зрение (цветоощущение). Световая информация, которая попадает на жёлтое пятно, передаётся в мозг наиболее полно. Место на сетчатке, где нет ни палочек, ни колбочек, называется слепым пятном; оттуда зрительный нерв выходит на другую сторону сетчатки и далее в мозг.
Заболевания глаз[править | править код]
Изучением заболеваний глаз занимается наука офтальмология.
Существует множество заболеваний, при которых происходит поражение органа зрения. При некоторых из них патология возникает первично в самом глазу, при других заболеваниях вовлечение в процесс органа зрения происходит как осложнение уже существующих заболеваний.
К первым относят врождённые аномалии органа зрения, опухоли, повреждения органа зрения, а также инфекционные и неинфекционные заболевания глаз у детей и взрослых.
Также поражение глаз происходит при таких общих заболеваниях как сахарный диабет, базедова болезнь, гипертоническая болезнь и других.
Инфекционные болезни глаз: трахома, туберкулёз, сифилис и др.
Паразитарные болезни глаз: демодекоз глаз, онхоцеркоз, офтальмомиаз (см. Миазы), телязиоз, цистицеркоз и др.
Некоторые из первичных заболевания глаз:
- Катаракта
- Глаукома
- Миопия (Близорукость)
- Отслоение сетчатки
- Ретинопатия
- Ретинобластома
- Дальтонизм
- Демодекоз
- Ожог глаза
- Бленнорея
- Кератит
- Иридоциклит
- Косоглазие
- Кератоконус
- Деструкция стекловидного тела
- Кератомаляция
- Выпадение глазного яблока
- Астигматизм
- Конъюнктивит
- Вывих хрусталика
См. также[править | править код]
- Радужная оболочка
- Видимое излучение
- Эффект Мандельбаума
- Эффект Пуркинье
- Диапазон яркостей изображения
- Эффект красных глаз
- Слеза
- Закон Тальбота
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Г. Е. Крейдлин. Жесты глаз и визуальное коммуникативное поведение // Труды по культурной антропологии М.: 2002. С. 236—251
Ссылки[править | править код]
- Глаз в символике
Источник