Строение глаза и его функции как оптического прибора

По сути, наши глаза — это оптический прибор.

Объектив (роговица и хрусталик) строит на глазном дне перевернутое изображение наблюдаемого объекта.

Рассмотрим детально устройство этого прибора.

Глаза расположены в глазницах — впадинах черепа и удерживаются там с помощью мышц. Диаметр глазного яблока около 2,5 см. По форме оно представляет собой неидеальный шар. Наличие двух глаз позволяет сделать изображение объемным (трехмерным).

Наружная часть глаза состоит из склеры и роговицы.

Склера (белок глаза) — прочная наружная капсула глазного яблока.

Роговица — прозрачная выпуклая часть. Она вставлена в плотную склеру как часовое стекло в оправу матово-белого цвета. Роговица — это, образно говоря, объектив, окно в мир. За роговицей находится водная среда, которая как линза преломляет лучи света, попадающие на роговицу, и через зрачок передает изображение на заднюю поверхность глаза — сетчатку.

Радужка располагается позади прозрачной роговицы. Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Радужка представляет собой тонкую пленку, окрашенную в определенный цвет (серый, голубой, коричневый, зеленый) в зависимости от пигмента (меланина), содержащегося в ткани радужки и определяющего цвет глаз.

У людей, живущих на Севере и Юге, как правило, разный цвет глаз. У северян в основном глаза голубые, у южан — карие. Это объясняется тем, что в процессе эволюции у людей, проживающих в Южном полушарии, образуется больше темного пигмента в радужке, так как он защищает глаза от неблагоприятного действия ультрафиолетовой части спектра солнечного света.

В центре радужки имеется черное круглое отверстие — зрачок. Через него проходят лучи, достигающие сетчатки. Зрачок с помощью мышц регулирует количество поступающего света, что способствует ясности изображения. Диаметр зрачка может изменяться от 2 до 8 мм в зависимости от освещения. При ярком свете зрачок сужается, а при слабом свете — расширяется.

Хрусталик — «естественная линза» глаза. Он прозрачен, эластичен — может менять свою форму, почти мгновенно «наводя фокус», за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.

Специальные мышцы изменяют кривизну хрусталика, делают его более или менее выпуклым и на глазном дне строится резко именно то изображение, на которое мы сейчас смотрим.

Стекловидное тело — гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза. Мы видим объекты потому, что они отражают свет. Цвета, которые мы различаем, определяются тем, какую из частей видимого светового спектра отражает или поглощает предмет.

Сетчатка, — это часть глаза, воспринимающая изображение — внутренняя светочувствительная оболочка глаза, выстилающая глазное дно.

Пройдя сквозь хрусталик, а затем через прозрачное, словно чистейший хрусталь, стекловидное тело, которое заполняет собой всю внутреннюю часть глазного яблока, лучи света попадают на внутреннюю, очень тонкую оболочку глаза — сетчатку. Сетчатка состоит из мельчайших палочкообразных и колбочкообразных клеток, отличающихся друг от друга формой и весьма неравномерно распределенных по сетчатке. Эти световоспринимающие клетки называются зрительными рецепторами. В них под действием раздражения, вызываемого лучами света, возникает возбуждение, которое передается через клетки нейроны в зрительный нерв. По нему возбуждение попадает уже в головной мозг.

Расположенные в сетчатке зрительные рецепторы делятся, как мы сказали, на две отличающиеся друг от друга по строению и функциям группы — на так называемые палочки и колбочки.

Палочки раздражаются слабым сумеречным светом, но не обладают способностью воспринимать цвет.

Колбочки раздражаются только ярким светом и способны воспринимать цвета.

В середине сетчатки, прямо напротив зрачка, находится маленькое круглое возвышение — так называемое желтое пятно, представляющее собой скопление колбочек. Оттого наиболее ясно мы видим те предметы, которые находятся прямо против зрачка.

Каждая колбочка соединена со своим собственным индивидуальным нейроном. Палочки такого индивидуального нейрона не имеют и вынуждены группироваться целыми скоплениями вокруг одного нейрона.

Так как несколько палочек посылают свою информацию в одну и ту же нервную клетку, то в сумерки очень слабо возбужденные палочки общими усилиями могут возбудить свой нейрон и глаз все-таки что-то увидит, тогда как колбочки, которые адресуются лишь к своей собственной нервной клетке, в этом случае бессильны.

Именно из-за того, что в сумерках мы почти не пользуемся колбочками, объясняется то явление, что для человеческого глаза ночью все кошки серы.

Таким образом, к помощи палочек мы прибегаем лишь в сумерках, когда колбочки становятся просто помехой.

Мы могли бы видеть ночью гораздо лучше, если бы не привычка фокусировать изображение на желтом пятне — так называемая центральная фиксация. Поэтому ночью мы гораздо лучше видим предметы, изображение которых оказывается на боковых участках сетчатки, а это происходит, когда мы не смотрим прямо на предмет, который хотим увидеть. Чтобы хорошо видеть ночью, нужно лишь тренировать при сумеречном свете периферийные участки, то есть те, которые днем приносят нам мало пользы.