Изображение предметов попадает на сетчатку глаза перевернутым ответы
Глаз человека – удивительный орган. Он способен превращать электромагнитное излучение (свет) в картинку. Мы видим окружающий мир благодаря многоступенчатого процессу, протекающему в глазах и в мозге.
Оптическая система глаза — как устроена
Человеческий глаз устроен настолько сложно, что различает миллион цветовых оттенков, определяет величину предмета и расстояние до него, меняет фокус при взгляде на дальние и ближние объекты, регулирует объем поступающего света. Ювелирная работа глаз обеспечивается их сложным строением.
Глаз подобен айсбергу. На виду остаются только передняя зона, покрытая роговицей – прочной оболочкой, не имеющей кровеносных сосудов. Под ней расположена передняя камера, в центре которой находится радужка со зрачком в центре. За зрачком располагается хрусталик. За ним лежит объемное стекловидное тело, составляющее большую часть глаза. Оно состоит из гелеобразного вещества, служит для поддержания формы глазного яблока и проведения световых лучей.
На задней поверхности глаза, за стекловидным телом, находится сетчатка – светочувствительный слой клеток, воспринимающий картинку. К ней подходит зрительный нерв, соединяющийся с головным мозгом. Нерв передает импульсы в центральную нервную систему.
Так выглядит оптическая система глаза в упрощенном виде.
Работа глаз
Световой луч падает на какой-либо предмет в окружающем мире и отражается от него, попадая на роговицу, а затем в зрачок. Тот, расширяясь или сужаясь, регулирует поток света, отсеивая лишние лучи. Благодаря работе зрачка человек может видеть как на ярком свету, так и в темноте.
Через зрачок луч попадает на хрусталик – двояковыпуклую линзу. Задача этого органа – преломить луч и направить его на сетчатку. Благодаря хрусталику человеческий глаз способен к аккомодации. Так называется изменение кривизны лучей для обеспечения видимости на дальних и ближних расстояниях. Аккомодация позволяет видеть звезды на ночном небе и мелкие пылинки вблизи.
Пройдя через хрусталик и изменив траекторию, световой луч достигает сетчатки – самой сложной глазной структуры. Она состоит из клеток-фоторецепторов, способных принимать фотоны. На ней формируется изображение, но оно меньше настоящего и перевернуто вверх ногами.
Фоторецепторы превращают световые лучи в электрические импульсы, которые по волокнам зрительного нерва передаются на кору полушарий головного мозга. При этом каждый глаз воспринимает собственную картинку, а мозг накладывает их друг на друга и превращает в одну.
Почему изображение отпечатывается на сетчатке перевернутым
Ответ на этот вопрос можно получить, если вспомнить школьный курс физики, раздел «Оптика». Согласно законам этой науки любой световой луч, проходящий через криволинейную поверхность, преломляется, и при этом изображение с обратной стороны становится перевернутым.
В глазах сразу две криволинейные поверхности: роговица и хрусталик. Поэтому преломление происходит целых три раза:
- первое – при переходе света через роговицу (картинка переворачивается);
-
второе – при прохождении через переднюю поверхность хрусталика (картинка становится нормальной); - третье – при прохождении через заднюю выпуклую часть хрусталика (изображение снова переворачивается и поступает в таком виде на сетчатку).
Тройное переворачивание – не необходимость, а просто следствие естественных физических законов. Световой луч не может пройти через линзу, не изменив траекторию, и не сформировав перевернутую картинку.
Удивительно, насколько тонко работает наш мозг. Он приспособился возвращать изображению нормальность. Иначе мы бы видели небо внизу, а землю наверху.
Процессы преломления и восприятия происходят мгновенно. Были проведены эксперименты, показавшие, что от попадания луча на роговицу до восприятия правильного изображения мозгом проходит 13 миллисекунд. Глазные яблоки делают 3 движения в секунду, смотря на разные объекты. Мозг должен успевать за ними: трансформировать картинку в правильную, делать выводы и отдавать команду, куда смотреть дальше.
Таким образом, мы видим все в перевернутом виде, и лишь сложная работа мозга позволяет привести поступающую от глаза картинку в соответствие с реальностью.
Теперь вы можете представить, насколько тонкий зрительный прибор находится у нас в организме. За его здоровьем необходимо следить, иначе он, как и любой прибор, может прийти в негодность. Помочь привести в порядок ваш зрительный аппарат способны врачи клиники Клин Вью. Здесь к вашим услугам самая современная техника и грамотные специалисты! Обращайтесь!
Источник
Зрение человека — сложная оптическая система, способная преобразовывать электромагнитные излучения светового диапазона в видимую картинку. Однако световые лучи, попадающие на сетчатку, изначально формируют перевернутое и уменьшенное изображение, и лишь после обработки мозгом мы наблюдаем мир в привычном виде. Почему же так происходит?
Как устроены и работают наши глаза?
Зрительные органы человека имеют сложное строение. Именно благодаря способности видеть мы воспринимаем до 90% информации об окружающем мире. Человек может различать миллионы оттенков, а также наделен бинокулярным зрением и способен определить величину предмета, расстояние до него, соотнести по размеру окружающие объекты. Кроме того, наш глаз умеет менять фокус для зрения на дальние и ближние расстояния — это называется аккомодацией, регулировать объем поступающего в него света, корректировать хроматические и сферические аберрации и т.д.
Как же происходит процесс восприятия изображения? Световой луч, отраженный от окружающих предметов, проходит через прозрачную выпуклую полусферу переднего отдела глаза — роговицу. Затем он попадает в зрачок — отверстие, расположенное в центре радужной оболочки. Именно благодаря способности зрачка сужаться или расширяться человеческий глаз может приспосабливаться к освещению различной интенсивности.
Далее луч проходит через хрусталик, функция которого — преломление и фокусировка изображения на сетчатке. Он также играет важнейшую роль в аккомодации — изменяет свою кривизну для обеспечения остроты зрения на дальних и ближних расстояниях. Благодаря такому уникальному органу человек при нормальном зрении может без особого труда разглядеть и звезды на ночном небе, и мелкий шрифт в книге. А затем световой луч, преломляясь о хрусталик и фокусируясь, достигает сетчатой оболочки. Это сложнейшая глазная структура, патологии которой приводят к необратимой потере зрения. В сетчатке содержится примерно 137 миллионов различных фоторецепторов, способных обрабатывать до 10 миллиардов фотонов. Именно на сетчатой оболочке формируется изображение, но оно меньше истинного размера и к тому же перевернуто вверх ногами. Благодаря работе фоторецепторов световые лучи трансформируются в электрические импульсы, преодолевают нервные волокна и через зрительный нерв передаются в определенные отделы головного мозга. При этом каждый глаз воспринимает видимое изображение по отдельности, но мозг объединяет их в единое целое, формируя привычную картинку.
Почему изображение попадает на сетчатку в перевернутом виде?
Рассмотрим данное явление подробнее. Почему же зримое нами нормальное изображение попадает на сетчатку вверх ногами? Из курса физики известно, что световые лучи в процессе прохождения через криволинейную поверхность преломляются, при этом изображение с обратной стороны становится перевернутым. Зрительные органы содержат две естественные преломляющие линзы — роговицу и хрусталик, через которые проходят световые лучи, прежде чем попасть на сетчатку. А вот преломляются они при этом целых три раза.
Первое преломление происходит, когда свет пересекает роговицу — видимая картинка переворачивается. Затем луч достигает хрусталика, представляющего собой двояковыпуклую линзу. При прохождении через его первую поверхность изображение опять переворачивается в привычный вид, а при следующем преломлении о заднюю выпуклую часть естественной линзы снова инвертируется и в таком перевернутом виде поступает на сетчатую оболочку.
После тройного переворачивания происходит сложнейший процесс преобразования клетками сетчатки полученной информации в электрические импульсы, которые по зрительному нерву передаются в специальные отделы-анализаторы головного мозга. Они формируют привычное нам изображение: небо находится вверху, а земля внизу. Происходит этот процесс мгновенно. Проведенный нейробиологами из Массачусетского университета эксперимент показал, что человеческий мозг способен обработать изображение минимум за 13 миллисекунд. Участникам нужно было подать сигнал, когда среди меняющихся со скоростью 13-80 миллисекунд картинок они видели определенные сюжеты, например, автомобиль или натюрморт. Ученые считают, что такая способность к оперативной обработке информации помогает выбирать нам объекты для рассмотрения. Глазные яблоки способны перемещать свое положение со скоростью до 3 движений в секунду, за это время мозг должен идентифицировать всю информацию в поле зрения, осознать увиденное и принять решение, куда смотреть дальше.
Как на самом деле видит предметы новорожденный?
Распространено мнение, что младенцы видят окружающий мир перевернутым. Это верно лишь отчасти. На самом деле в первые 30-50 дней зрение ребенка очень несовершенно. Его глазное яблоко имеет слегка приплюснутую форму, сетчатка продолжает формироваться, а желтое пятно (макула), отвечающее за остроту центрального зрения, еще отсутствует. Малыш способен различать только светлые и темные пятна. Например, если в темной комнате зажечь лампу, то новорожденный сможет распознать лишь световой ореол, но не более. Все остальное представляется для него в размытом виде.
Способность мозга к исправлению картинки, передаваемой глазом, требует опыта. Но поскольку малыш еще не способен фокусировать взгляд и четко видеть предметы, то и переворачивать ему, по сути, нечего. К двум месяцам жизни световая чувствительность сетчатки возрастает почти в пять раз, укрепляются глазодвигательные мышцы, объекты обретают свои контуры, хотя видны пока только в двух измерениях — в длину и ширину. Ребенок уже проявляет к ним интерес, тянется ручкой, соответственно, учится различать верх и низ.
Может ли человек научиться видеть мир вверх ногами?
Этот вопрос интересует многих людей. Первый подобный опыт на данную тему был проведен американским психологом Д.М. Стрэттоном. В 1896 году он создал инвертоскоп — оптический прибор, который выпрямляет перевернутое на сетчатке глаза изображение. Использование инвертоскопа позволяет видеть окружающий мир вверх ногами. Первые опыты показали, что человек приспосабливается к такому восприятию через несколько суток. Примерно после трех дней дезориентация уменьшилась, а на восьмой день эксперимента образовались новые зрительно-моторные координации. После того как инвертоскоп сняли с глаз, непривычным казался уже нормальный мир, и вновь требовалось некоторое время для адаптации. При этом подобная способность зафиксирована только у человека — аналогичный эксперимент с обезьяной привел ее в полную апатию, и только через неделю она начала понемногу реагировать на сильные раздражители, при этом оставаясь почти неподвижной.
В современной практике инвертоскоп используется для проведения различных экспериментов в области психологии. Иногда его применяют для космонавтов и моряков с целью тренировки вестибулярного аппарата и профилактики морской болезни.
Источник
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
Вот она, схема глаза
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:
Это наша лабораторная установка!
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:
Формула оптической силы линзы. D — оптическая сила. d — расстояние до объекта, f — расстояние до изображения
Наглядный пример аккомодации
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
Поделитесь статьей с друзьями!
Источник
