Heitke pilk oma ruumis ringi – mida näete? Seinad, aknad, värvilised esemed – see kõik tundub nii tuttav ja enesestmõistetav. Lihtne on unustada, et me näeme ümbritsevat maailma vaid tänu footonitele – objektidelt peegelduvatele ja silma võrkkestale langevatele valgusosakestele.
Iga meie silma võrkkestas on ligikaudu 126 miljonit valgustundlikku rakku. Aju dešifreerib nendelt rakkudelt saadud teabe neile langevate footonite suuna ja energia kohta ning muudab selle ümbritsevate objektide erinevateks kujunditeks, värvideks ja valgustuse intensiivsuseks.
Inimese nägemisel on omad piirid. Seega ei ole meil võimalik näha elektrooniliste seadmete kiirgavaid raadiolaineid ega ka kõige pisemaid baktereid palja silmaga.
Tänu füüsika ja bioloogia edusammudele on võimalik määratleda loomuliku nägemise piirid. "Igal objektil, mida me näeme, on teatud "lävi", millest allpool me ei erista seda," ütleb New Yorgi ülikooli psühholoogia ja neuroteaduse professor Michael Landy.
Mõelgem esmalt sellele künnisele, pidades silmas meie võimet eristada värve – võib-olla see on esimene võime, mis nägemisega seoses meelde tuleb.
Meie võime eristada näiteks violetset magentast on seotud silma võrkkesta tabanud footonite lainepikkusega. Võrkkestas on kahte tüüpi valgustundlikke rakke – vardad ja koonused. Koonused vastutavad värvide tajumise eest (nn päevanägemine), vardad aga võimaldavad näha halli varjundeid hämaras – näiteks öösel (öine nägemine).
Inimsilmas on kolme tüüpi koonuseid ja vastav arv opsiinide tüüpe, millest igaüks on eriti tundlik teatud valguse lainepikkuste vahemikuga footonite suhtes.
S-tüüpi koonused on tundlikud nähtava spektri violetse-sinise lühikese lainepikkuse osa suhtes; M-tüüpi koonused vastutavad rohelise-kollase (keskmise lainepikkusega) ja L-tüüpi koonused kollase-punase (pikk lainepikkusega).
Kõik need lained ja ka nende kombinatsioonid võimaldavad meil näha vikerkaares kogu värvigamma. "Kõik inimesele nähtava valguse allikad, välja arvatud mitmed tehislikud (näiteks murdumisprisma või laser), kiirgavad lainepikkuste segu," ütleb Landy.
Kõigist looduses eksisteerivatest footonitest on meie koonused võimelised tabama ainult neid, mida iseloomustab lainepikkus väga kitsas vahemikus (tavaliselt 380–720 nanomeetrit) – seda nimetatakse nähtava kiirguse spektriks. Sellest vahemikust allpool on infrapuna- ja raadiospektrid – viimaste madala energiaga footonite lainepikkus varieerub millimeetrist mitme kilomeetrini.
Nähtava lainepikkuse vahemiku teisel poolel on ultraviolettspekter, millele järgneb röntgenikiirgus ja seejärel gammakiirgusspekter footonitega, mille lainepikkus ei ületa triljondikuid meetrist.
Kuigi enamiku meist nägemine on piiratud nähtava spektriga, on inimesed, kellel on afakia – läätse puudumine silmas (katarakti operatsiooni või harvem sünnidefekti tõttu) –, võime näha ultraviolettkiirgust. lained.
Terves silmas lääts blokeerib ultraviolettkiirguse lainepikkusi, kuid selle puudumisel on inimene võimeline tajuma kuni umbes 300 nanomeetriseid lainepikkusi sini-valge värvina.
2014. aasta uuring märgib, et teatud mõttes võime me kõik näha ka infrapuna footoneid. Kui kaks sellist footonit tabavad sama võrkkesta rakku peaaegu samaaegselt, võib nende energia liita, muutes näiteks 1000 nanomeetrised nähtamatud lainepikkused nähtavaks 500 nanomeetriseks lainepikkuseks (enamik meist tajub selle lainepikkuse lainepikkusi külma rohelise värvina).
Mitu värvi me näeme?
Terves inimese silmas on kolme tüüpi käbisid, millest igaüks on võimeline eristama umbes 100 erinevat värvitooni. Sel põhjusel hindab enamik teadlasi eristatavate värvide arvuks umbes miljon. Värvitaju on aga väga subjektiivne ja individuaalne.
Jameson teab, millest räägib. Ta uurib tetrakromaatide nägemist – inimesi, kellel on tõeliselt üliinimlikud võimed värve eristada. Tetrakromaatiat esineb harva, enamasti naistel. Geneetilise mutatsiooni tulemusena on neil täiendav, neljandat tüüpi koonused, mis võimaldab neil ligikaudsete hinnangute kohaselt näha kuni 100 miljonit värvi. (Värvipimedatel inimestel ehk dikromaatidel on ainult kahte tüüpi koonuseid – nad ei näe rohkem kui 10 000 värvi.)
Mitu footonit on meil vaja valgusallika nägemiseks?
Üldiselt vajavad koonused optimaalseks toimimiseks palju rohkem valgust kui vardad. Sel põhjusel langeb vähese valguse korral meie võime värve eristada ja pulgad hakkavad tööle, pakkudes must-valget nägemist.
Ideaalsetes laboritingimustes võivad koonused võrkkesta piirkondades, kus vardad suures osas puuduvad, vallandada, kui neid tabab vaid mõni footon. Pulgad teevad aga veelgi paremat tööd ka kõige nõrgema valguse püüdmisel.
Nagu 1940. aastatel esmakordselt läbi viidud katsed näitavad, piisab ühest valguskvandist, et meie silm seda näeks. "Inimene on võimeline nägema ainult ühte footonit," ütleb Stanfordi ülikooli psühholoogia ja elektrotehnika professor Brian Wandell. "Suuremal võrkkesta tundlikkusel pole lihtsalt mõtet."
1941. aastal viisid Columbia ülikooli teadlased läbi eksperimendi – katsealused toodi pimedasse ruumi ja nende silmadele anti teatud kohanemisaega. Pulgade täieliku tundlikkuse saavutamiseks kulub mitu minutit; seepärast kaotame ruumis valgust kustutades mõneks ajaks võime midagi näha.
Seejärel suunati objektide nägudele vilkuv sinakasroheline tuli. Tavalisest suurema tõenäosusega registreerisid katses osalejad valgussähvatuse, kui võrkkesta tabas vaid 54 footoni.
Valgustundlikud rakud ei registreeri kõiki võrkkestani jõudvaid footoneid. Seda asjaolu arvestades jõudsid teadlased järeldusele, et sähvatuse nägemiseks piisab vaid viiest footonist, mis aktiveerivad võrkkesta viit erinevat varrast.
Väikseimad ja kaugeimad nähtavad objektid
Teid võib üllatada järgmine tõsiasi: meie võime näha objekti ei sõltu üldse selle füüsilisest suurusest või kaugusest, vaid sellest, kas meie võrkkesta tabab vähemalt paar selle kiirgavat footonit.
"Ainus asi, mida silm midagi nägemiseks vajab, on teatud hulk valgust, mida objekt kiirgab või peegeldub sellele tagasi," ütleb Landy. "Kõik taandub võrkkestani jõudvate footonite arvule. eksisteerib murdosa teiseks, me näeme seda ikka veel, kui see kiirgab piisavalt footoneid."
Psühholoogiaõpikutes on sageli kirjas, et pilvitu pimedal ööl on küünla leek näha kuni 48 km kauguselt. Tegelikkuses pommitatakse meie võrkkesta pidevalt footonitega, nii et üksainus kaugelt kiirgav valguskvant kaob nende taustal lihtsalt ära.
Et kujutada ette, kui kaugele me näeme, heidame pilgu tähtedega täis öötaevasse. Tähtede suurused on tohutud; paljud neist, keda me palja silmaga näeme, on miljonite kilomeetrite läbimõõduga.
Kuid isegi meile lähimad tähed asuvad Maast enam kui 38 triljoni kilomeetri kaugusel, mistõttu on nende näiv suurus nii väike, et meie silmad ei suuda neid eristada.
Teisest küljest vaatleme tähti endiselt eredate punktvalgusallikatena, sest nende kiirgavad footonid ületavad meid eraldavaid hiiglaslikke vahemaid ja tabavad võrkkesta.
Kõik üksikud nähtavad tähed öötaevas asuvad meie galaktikas – Linnutees. Meist kõige kaugemal asuv objekt, mida inimene palja silmaga näeb, asub väljaspool Linnuteed ja on ise täheparv – see on Andromeeda udukogu, mis asub 2,5 miljoni valgusaasta ehk 37 kvintiljoni km kaugusel. Päike. (Mõned inimesed väidavad, et eriti pimedatel öödel võimaldab terav nägemine neil näha kolmnurga galaktikat, mis asub umbes 3 miljoni valgusaasta kaugusel, kuid see väide jääb nende südametunnistusele.)
Andromeeda udukogu sisaldab triljonit tähte. Suure kauguse tõttu sulanduvad kõik need valgustid meie jaoks vaevu eristatavaks valguskübaraks. Samal ajal on Andromeeda udukogu suurus kolossaalne. Isegi sellisel hiiglaslikul kaugusel on selle nurga suurus kuus korda suurem täiskuu läbimõõdust. Sellest galaktikast jõuab meieni aga nii vähe footoneid, et seda on öötaevas vaevu näha.
Nägemisteravuse piirang
Miks me ei näe Andromeeda udukogus üksikuid tähti? Fakt on see, et nägemise eraldusvõimel või teravusel on oma piirangud. (Nägemisteravus viitab võimele eristada selliseid elemente nagu punkt või joon eraldi objektidena, mis ei sulandu naaberobjektidega ega taustaga.)
Tegelikult võib nägemisteravust kirjeldada samamoodi nagu arvutimonitori eraldusvõimet – pikslite minimaalse suuruse poolest, mida me veel üksikute punktidena suudame eristada.
Nägemisteravuse piirid sõltuvad mitmest tegurist – näiteks võrkkesta üksikute koonuste ja varraste vahelisest kaugusest. Samavõrd olulist rolli mängivad silmamuna enda optilised omadused, mille tõttu ei taba iga footon valgustundlikku rakku.
Teoreetiliselt näitavad uuringud, et meie nägemisteravus on piiratud meie võimega näha umbes 120 pikslit nurga kraadi kohta (nurga mõõtühik).
Inimese nägemisteravuse piiride praktiliseks illustratsiooniks võib olla küünesuurune objekt, mis asub käeulatuses, millele on kantud 60 horisontaalset ja 60 vertikaalset valget ja musta värvi vahelduvat joont, mis moodustavad malelaua sarnasuse. "See on ilmselt väikseim joonistus, mida inimsilm suudab veel eristada," ütleb Landy.
Sellel põhimõttel põhinevad silmaarstide poolt nägemisteravuse kontrollimiseks kasutatavad tabelid. Venemaa kuulsaim Sivtsevi tabel koosneb valgel taustal mustade suurtähtede ridadest, mille kirjasuurus muutub iga reaga väiksemaks.
Inimese nägemisteravus määratakse fondi suuruse järgi, mille puhul ta enam tähtede kontuure selgelt ei näe ja hakkab neid segamini ajama.
Just nägemisteravuse piir seletab asjaolu, et me ei näe palja silmaga bioloogilist rakku, mille suurus on vaid paar mikromeetrit.
Kuid ärge muretsege selle pärast. Võimalus eristada miljonit värvi, koguda üksikuid footoneid ja näha mõne kvintiljoni kilomeetri kaugusel asuvaid galaktikaid on väga hea tulemus, arvestades, et meie nägemist tagavad paar tarretiselaadset kuuli silmakoobastes, mis on ühendatud ühega. poolteist kilogrammi poorset massi koljus.
Anatoomilised küsimused on alati pakkunud erilist huvi. Need puudutavad ju meist igaühte otseselt. Peaaegu igaüks vähemalt korra, kuid tundis huvi, millest silm koosneb. Lõppude lõpuks on see kõige tundlikum meeleorgan. Silmade kaudu, visuaalselt, saame umbes 90% teabest! Ainult 9% - kuulmise abil. Ja 1% - teiste elundite kaudu. Noh, silma struktuur on tõesti huvitav teema, seega tasub seda võimalikult üksikasjalikult kaaluda.
Karbid
Alustame terminoloogiaga. Inimsilm on paaris sensoorne organ, mis tajub elektromagnetilist kiirgust valguse lainepikkuse vahemikus.
See koosneb membraanidest, mis ümbritsevad elundi sisemist südamikku. Mis omakorda hõlmab vesivedelikku, objektiivi ja Aga sellest lähemalt hiljem.
Rääkides sellest, millest silm koosneb, tuleks erilist tähelepanu pöörata selle kestadele. Neid on kolm. Esimene on väline. Selle külge on kinnitatud tihedad, kiulised, silmamuna välised lihased. See kest täidab kaitsefunktsiooni. Ja just tema määrab silma kuju. Koosneb sarvkestast ja sklerast.
Keskmist kihti nimetatakse ka vaskulaarseks kihiks. Ta vastutab ainevahetusprotsesside eest, annab silmadele toitumise. Koosneb iirisest ja soonkestast. Keskel on õpilane.
Ja sisemist kesta nimetatakse sageli võrguks. Silma retseptorosa, milles tajutakse valgust ja edastatakse informatsioon kesknärvisüsteemi. Üldiselt võib selle lühidalt öelda. Kuid kuna selle keha iga komponent on äärmiselt oluline, tuleb neid kõiki eraldi puudutada. Seega on parem õppida, millest silm koosneb.
Sarvkest
Niisiis on see silmamuna kõige kumeram osa, mis moodustab selle väliskesta, aga ka valgust murdev läbipaistev keskkond. Sarvkest näeb välja nagu kumer-nõgus lääts.
Selle põhikomponent on sidekoe strooma. Eespool on sarvkest kaetud kihistunud epiteeliga. Teaduslikke sõnu pole aga kuigi lihtne mõista, seega on parem teemat rahvapäraselt selgitada. Sarvkesta peamised omadused on sfäärilisus, peegeldus, läbipaistvus, suurenenud tundlikkus ja veresoonte puudumine.
Kõik ülaltoodu määrab selle kehaosa "määramise". Tegelikult on silma sarvkest sama, mis digikaamera objektiiv. Isegi ehituselt on nad sarnased, sest nii üks kui ka teine on lääts, mis kogub ja fokusseerib valguskiiri vajalikus suunas. See on murdumiskeskkonna funktsioon.
Rääkides sellest, millest silm koosneb, ei saa jätta puudutamata tähelepanu ja negatiivseid mõjusid, millega ta peab toime tulema. Näiteks sarvkest on väliste stiimulite suhtes kõige vastuvõtlikum. Täpsemalt – kokkupuude tolmuga, valgustuse muutused, tuul, mustus. Niipea, kui midagi väliskeskkonnas muutub, silmalaud sulguvad (vilguvad), valgusfoobia ja pisarad hakkavad voolama. Seega võib öelda, et kaitse kahjustuste eest on aktiveeritud.
Kaitse
Paar sõna tuleks öelda pisarate kohta. See on looduslik bioloogiline vedelik. Seda toodab pisaranääre. Iseloomulik tunnus on kerge opalestsents. Tegemist on optilise nähtusega, mille tõttu hakkab valgus intensiivsemalt hajuma, mis mõjutab nägemise kvaliteeti ja ümbritseva pildi tajumist. 99% koosneb veest. Üks protsent on anorgaanilisi aineid, milleks on magneesiumkarbonaat, naatriumkloriid ja ka kaltsiumfosfaat.
Pisaratel on antibakteriaalsed omadused. Nad pesevad silmamuna. Ja selle pind jääb seega kaitstuks tolmuosakeste, võõrkehade ja tuule eest.
Teine silma komponent on ripsmed. Ülemisel silmalaul on nende arv ligikaudu 150-250. Altpoolt - 50-150. Ja ripsmete põhifunktsioon on sama, mis pisarate oma – kaitsev. Need takistavad mustuse, liiva, tolmu ja loomade puhul isegi väikeste putukate sattumist silma pinnale.
iiris
Niisiis, eespool räägiti sellest, millest välimine koosneb. Nüüd saame rääkida keskmisest. Loomulikult räägime iirisest. See on õhuke ja liigutatav diafragma. See asub sarvkesta taga ja silmakambrite vahel – otse läätse ees. Huvitav on see, et see valgust praktiliselt ei lase.
Iiris koosneb pigmentidest, mis määravad selle värvi, ja ümmargustest lihastest (nende tõttu pupill kitseneb). Muide, see silma osa sisaldab ka kihte. Neid on ainult kaks - mesodermaalne ja ektodermaalne. Esimene vastutab silma värvi eest, kuna see sisaldab melaniini. Teine kiht sisaldab fustsiiniga pigmendirakke.
Kui inimesel on sinised silmad, siis on tema ektodermaalne kiht lahti ja sisaldab vähe melaniini. See varjund on stroomas valguse hajumise tulemus. Muide, mida madalam on selle tihedus, seda küllastunud on värv.
Inimestel, kellel on HERC2 geeni mutatsioon, on sinised silmad. Nad toodavad minimaalselt melaniini. Sel juhul on strooma tihedus suurem kui eelmisel juhul.
Rohelistes silmades on kõige rohkem melaniini. Muide, punaste juuste geen mängib selle varju kujunemisel olulist rolli. Puhas roheline on väga haruldane. Kuid kui sellele varjundile on vähemalt "vihje", siis nimetatakse neid selliseks.
Kuid siiski leidub enamik melaniini pruunides silmades. Nad neelavad kogu valguse. Nii kõrged kui ka madalad sagedused. Ja peegeldunud valgus annab pruuni varjundi. Muide, algselt, palju tuhandeid aastaid tagasi, olid kõik inimesed pruunisilmsed.
Samuti on must. Selle tooni silmad sisaldavad nii palju melaniini, et kogu neisse sisenev valgus neeldub täielikult. Ja, muide, sageli põhjustab selline "koostis" silmamuna hallika varjundi.
soonkesta
Seda tuleb ka tähelepanelikult märkida, öeldes, millest inimese silm koosneb. See asub otse sklera (valgumembraani) all. Selle peamine vara on majutus. See tähendab, et võime kohaneda dünaamiliselt muutuvate välistingimustega. Sel juhul puudutab see murdumisvõime muutust. Lihtne illustreeriv näide majutusest: kui on vaja lugeda, mis on väikeses kirjas pakendil kirjas, saame tähelepanelikult vaadata ja sõnu eristada. Kas on vaja midagi kaugelt näha? Meie saame ka hakkama. See võime on meie võime selgelt tajuda teatud kaugusel asuvaid objekte.
Rääkides sellest, millest inimsilm koosneb, ei saa loomulikult unustada pupilli. See on ka üsna "dünaamiline" osa sellest. Pupilli läbimõõt ei ole fikseeritud, vaid pidevalt kitseneb ja laieneb. See on tingitud asjaolust, et silma siseneva valguse hulk on reguleeritud. Pupill, mille suurus muutub, "lõikab ära" eriti selgel päeval liiga ereda päikesevalguse ja jääb uduse ilmaga või öösel nende maksimumist puudu.
Peaks teadma
Tasub keskenduda sellisele hämmastavale silma komponendile nagu pupill. See on võib-olla arutlusel oleva teema kõige ebatavalisem. Miks? Kasvõi juba sellepärast, et vastus küsimusele, millest silmapupill koosneb, on selline – eimillestki. Tegelikult on! Pupill on ju auk silmamuna kudedes. Kuid selle kõrval on lihased, mis võimaldavad tal ülalmainitud funktsiooni täita. See tähendab, et reguleerida valguse voolu.
Ainulaadne lihas on sulgurlihas. See ümbritseb iirise äärmist osa. Sulgurlihas koosneb omavahel põimunud kiududest. Samuti on olemas laiendaja - lihas, mis vastutab õpilase laienemise eest. See koosneb epiteelirakkudest.
Väärib märkimist veel üks huvitav fakt. Keskmine koosneb mitmest elemendist, kuid pupill on kõige hapram. Meditsiinilise statistika kohaselt on 20% elanikkonnast patoloogia, mida nimetatakse anisokoriaks. See on seisund, mille korral pupillide suurus on erinev. Samuti võivad need deformeeruda. Kuid mitte kõigil neist 20% -l pole väljendunud sümptomit. Enamik isegi ei tea anisokoria olemasolust. Paljud inimesed saavad sellest teadlikuks alles pärast arsti külastamist, mille üle inimesed otsustavad, udutunnet, valu jne. Kuid mõnel inimesel on diploopia – “kaksipupill”.
Võrkkesta
See on see osa, mis vajab erilist tähelepanu, rääkides sellest, millest inimsilm koosneb. Võrkkesta on õhuke membraan, mis asub klaaskeha lähedal. Mis omakorda täidab 2/3 silmamunast. Klaaskeha annab silmale korrapärase ja muutumatu kuju. Samuti murrab see võrkkesta sisenevat valgust.
Nagu juba mainitud, koosneb silm kolmest kestast. Kuid see on vaid vundament. Lõppude lõpuks koosneb võrkkest veel 10 kihist! Ja kui täpsem olla, siis selle visuaalne osa. On ka "pime", milles fotoretseptoreid pole. See osa jaguneb tsiliaarseks ja vikerkaareks. Kuid tasub minna tagasi kümne kihi juurde. Esimesed viis on: pigmentaarne, fotosensoorne ja kolm välist (membraanne, granulaarne ja põimik). Ülejäänud kihid on nime poolest sarnased. Need on kolm sisemist (ka graanulit, põimikut ja membraani), samuti veel kaks, millest üks koosneb närvikiududest ja teine ganglionrakkudest.
Aga mis täpselt vastutab nägemisteravuse eest? Silma moodustavad osad on huvitavad, aga ma tahan teada kõige olulisemat. Niisiis, võrkkesta keskne fovea vastutab nägemisteravuse eest. Seda nimetatakse ka "kollaseks täpiks". See on ovaalse kujuga ja asub pupilli vastas.
Fotoretseptorid
Huvitav meeleorgan on meie silm. Millest see koosneb - foto on ülalpool. Kuid fotoretseptorite kohta pole veel midagi öeldud. Ja täpsemalt, võrkkesta peal olevate kohta. Kuid see on ka oluline komponent.
Just need aitavad kaasa valguse ärrituse muutumisele teabeks, mis siseneb kesknärvisüsteemi nägemisnärvi kiudude kaudu.
Koonused on valguse suhtes väga tundlikud. Ja seda kõike nendes sisalduva jodopsiini tõttu. See on pigment, mis tagab värvinägemise. On ka rodopsiin, kuid see on jodopsiini täielik vastand. Kuna see pigment vastutab hämaras nägemise eest.
Hea 100% nägemisega inimesel on ligikaudu 6-7 miljonit koonust. Huvitaval kombel on nad valguse suhtes vähem tundlikud (umbes 100 korda halvemad) kui pulgad. Kiired liigutused on aga paremini tajutavad. Muide, pulki on rohkem - umbes 120 miljonit. Need sisaldavad lihtsalt kurikuulsat rodopsiini.
Just pulgad tagavad inimese visuaalse võime pimedas. Koonused ei ole öösel üldse aktiivsed – sest nende tööks on vaja vähemalt minimaalset footonite voogu (kiirgust).
lihaseid
Neid tuleb ka rääkida, arutledes silma moodustavate osade üle. Lihased on need, mis hoiavad õunad silmakoopas sirgena. Kõik need pärinevad kurikuulsast tihedast sidekoerõngast. Suuremaid lihaseid nimetatakse kaldusteks lihasteks, kuna need kinnituvad silmamuna külge nurga all.
Teemat on kõige parem seletada lihtsate sõnadega. Iga silmamuna liigutus sõltub sellest, kuidas lihased on fikseeritud. Võime vaadata vasakule ilma pead pööramata. See on tingitud asjaolust, et otsesed motoorsed lihased langevad oma asukohas kokku meie silmamuna horisontaaltasapinnaga. Muide, need pakuvad koos kaldustega ringikujulisi pöördeid. Mis hõlmab iga silmade võimlemist. Miks? Sest selle harjutuse sooritamisel on kaasatud kõik silmalihased. Ja kõik teavad, et selleks, et see või teine trenn (ükskõik millega see seotud on) hea efekti annaks, peab iga keha komponent tööle hakkama.
Kuid see pole muidugi veel kõik. Samuti on pikisuunalised lihased, mis hakkavad tööle sel hetkel, kui vaatame kaugusesse. Sageli tunnevad valu silmis inimesed, kelle tegevus on seotud vaevarikka või arvutitööga. Ja see muutub lihtsamaks, kui neid masseerida, sulgeda, pöörata. Mis põhjustab valu? Lihaspinge tõttu. Mõned neist töötavad pidevalt, teised puhkavad. See tähendab, et samal põhjusel, miks käed võivad haiget teha, kui inimene kandis mingit rasket asja.
objektiiv
Rääkides sellest, millistest osadest silm koosneb, on võimatu seda "elementi" tähelepanuga mitte puudutada. Objektiiv, millest juba eespool juttu oli, on läbipaistev korpus. Lihtsamalt öeldes on see bioloogiline lääts. Ja vastavalt valgust murdva silmaaparaadi kõige olulisem komponent. Muide, objektiiv näeb isegi välja nagu lääts – see on kaksikkumer, ümar ja elastne.
Sellel on väga habras struktuur. Väljaspool on lääts kaetud kõige õhema kapsliga, mis kaitseb seda välistegurite eest. Selle paksus on vaid 0,008 mm.
Objektiiv on vastuvõtlik erinevatele haigustele. Halvim on katarakt. Selle haigusega (reeglina vanusega seotud) näeb inimene maailma hämaralt, uduselt. Ja sellistel juhtudel on vaja lääts uue, kunstliku vastu välja vahetada. Õnneks on see meie silmas sellises kohas, et seda saab vahetada ilma ülejäänud osasid puudutamata.
Üldiselt, nagu näete, on meie peamise meeleorgani struktuur väga keeruline. Silm on väike, kuid sisaldab vaid tohutul hulgal elemente (pidage meeles, et vähemalt 120 miljonit varda). Ja selle komponentidest võiks veel pikalt rääkida, aga mul õnnestus kõige elementaarsemad loetleda.
Silmad- elund, mis võimaldab inimesel elada täisväärtuslikku elu, imetleda ümbritseva looduse ilu ja mugavalt ühiskonnas eksisteerida. Inimesed mõistavad, kui olulised on silmad, kuid harva mõtlevad sellele, miks nad pilgutavad, ei saa suletud silmadega aevastada ja muud huvitavad faktid, mis on seotud ainulaadse elundiga.
10 huvitavat fakti inimsilma kohta
Silmad on meid ümbritseva maailma kohta teabe edastaja.
Lisaks nägemisele on inimesel kompimis- ja haistmisorganid, kuid just silmad on need, mis juhivad 80% ümber toimuvast jutustavat informatsiooni. Silmade omadus pilte fikseerida on väga oluline, kuna just visuaalsed kujutised hoiavad mälu kauem. Konkreetse inimese või objektiga uuesti kokku puutudes aktiveerib nägemisorgan mälestusi ja annab pinnast järelemõtlemiseks.
Teadlased võrdlevad silmi kaameraga, mille kvaliteet on mitu korda kõrgem tipptehnoloogiast. Heledad ja rikkaliku sisuga pildid võimaldavad inimesel teda ümbritsevas maailmas hõlpsasti navigeerida.
Silma sarvkest on ainus kude kehas, mis ei saa verd.
Silma sarvkest saab hapnikku otse õhust.
Sellise elundi nagu silm unikaalsus seisneb selles, et selle sarvkesta ei satu verd. Kapillaaride olemasolu mõjutaks negatiivselt silmaga fikseeritud pildi kvaliteeti, mistõttu hapnik, ilma milleta ükski inimkeha organ ei saa tõhusalt töötada, saab hapnikku otse õhust.
Väga tundlikud andurid, mis edastavad signaali ajju
Silm on miniatuurne arvuti
Oftalmoloogid (nägemisvaldkonna spetsialistid) võrdlevad silmi miniatuurse arvutiga, mis kogub teavet ja edastab selle koheselt ajju. Teadlased on välja arvutanud, et nägemisorgani "RAM" suudab tunni jooksul töödelda umbes 36 tuhat bitti teavet, programmeerijad teavad, kui suur see maht on. Samal ajal on miniatuursete kaasaskantavate arvutite kaal vaid 27 grammi.
Mis annab inimesele silmade lähedase asukoha?
Inimene näeb ainult seda, mis toimub otse tema ees.
Silmade paiknemine loomadel, putukatel ja inimestel on erinev, seda ei seleta mitte ainult füsioloogilised protsessid, vaid ka elu iseloom ja elusolendi hall elupaik. Silmade tihe paigutus tagab pildi sügavuse ja objektide mahu.
Inimesed on täiuslikumad olendid, seetõttu on neil kvaliteetne nägemine, eriti võrreldes mereelu ja loomadega. Tõsi, sellisel paigutusel on miinus - inimene näeb ainult seda, mis toimub otse tema ees, ülevaade väheneb oluliselt. Paljudel loomadel võib eeskujuks olla hobune, silmad asuvad pea külgedel, see struktuur võimaldab teil rohkem ruumi "püüda" ja lähenevale ohule õigeaegselt reageerida.
Kas kõigil maakera elanikel on silmad?
Ligikaudu 95 protsendil meie planeedi elusolenditest on nägemisorgan.
Ligikaudu 95 protsendil meie planeedi elusolenditest on nägemisorgan, kuid enamikul neist on erinev silmade ehitus. Süvamere elanikel on nägemisorganiks valgustundlikud rakud, mis ei suuda eristada värvi ja kuju, kõik, milleks selline nägemine on võimeline, on tajuda valgust ja selle puudumist.
Mõned loomad määravad objektide mahu ja tekstuuri, kuid samal ajal näevad nad neid eranditult mustvalgena. Putukate iseloomulik tunnus on võime näha korraga palju pilte, samas kui nad ei tunne ära värvilahendust. Võimalus ümbritsevate objektide värve kvalitatiivselt edasi anda on ainult inimsilmas.
Kas vastab tõele, et inimese silm on kõige täiuslikum?
On müüt, et inimene suudab ära tunda vaid seitset värvi, kuid teadlased on valmis selle ümber lükkama. Ekspertide sõnul on inimese nägemisorgan võimeline tajuma üle 10 miljoni värvi, mitte ühelgi elusolendil pole sellist omadust. Siiski on ka teisi kriteeriume, mis pole inimsilmale omased, näiteks on osa putukaid võimelised ära tundma infrapunakiiri ja ultraviolettsignaale ning kärbeste silmadel on võime väga kiiresti liikumist tuvastada. Inimsilma võib nimetada kõige täiuslikumaks ainult värvituvastuse valdkonnas.
Kellel on planeedil kõige rohkem saare nägemust?
Veronica Seider - planeedi teravaima nägemisega tüdruk
Saksamaalt pärit üliõpilase Veronica Seider nimi on kantud Guinnessi rekordite raamatusse, tüdrukul on planeedi teravaim nägemine. Veronica tunneb inimese näo ära 1 kilomeetri 600 meetri kaugusel, see näitaja on normist umbes 20 korda kõrgem.
Miks inimene pilgutab?
Kui inimene ei pilgutaks, kuivaks ta silmamuna kiiresti ära ja kvaliteetsest nägemisest ei saanud juttugi olla. Pilgutamine põhjustab silma kattumist pisaravedelikuga. Päevas kulub inimesel silmi pilgutamiseks umbes 12 minutit – 1 kord 10 sekundi jooksul, mille jooksul silmalaud sulguvad üle 27 tuhande korra.
Inimene hakkab esimest korda silmi pilgutama kuue kuu vanuselt.
Miks inimesed aevastavad eredas valguses?
Inimese silmad ja ninaõõne on ühendatud närvilõpmetega, nii et sageli hakkame ereda valgusega kokku puutudes aevastama. Muide, avatud silmadega ei saa keegi aevastada, seda nähtust seostatakse ka närvilõpmete reaktsiooniga välistele rahustavatele ainetele.
Nägemise taastamine mereelukate abil
Teadlased on leidnud sarnasusi inimsilma ja mereloomade ehituses, antud juhul räägime haidest. Kaasaegse meditsiini meetodid võimaldavad inimese nägemist taastada hai sarvkesta siirdamise teel. Selliseid operatsioone tehakse Hiinas väga edukalt.
Lugupidamisega
Inimsilma tuuakse sageli näitena hämmastavast loodustehnoloogiast, kuid otsustades selle järgi, et see on üks 40 seadmest, mis on erinevates organismides evolutsiooni käigus ilmunud, peaksime oma antropotsentrismi leevendama ja tunnistama, et inimsilm pole siis täiuslik.
Lugu silmast on kõige parem alustada footonist. Elektromagnetilise kiirguse kvant lendab aeglaselt rangelt silma pahaaimamatule möödujale, kes kellegi kella ootamatust pilgust kissitab.
Silma optilise süsteemi esimene osa on sarvkest. See muudab valguse suunda. See on võimalik tänu sellisele valguse omadusele nagu murdumine, mis vastutab ka vikerkaare eest. Valguse kiirus on vaakumis konstantne – 300 000 000 m/s. Kuid ühest keskkonnast teise (antud juhul õhust silma) liikudes muudab valgus oma kiirust ja liikumissuunda. Õhu murdumisnäitaja on 1,000293, sarvkesta puhul 1,376. See tähendab, et sarvkesta valguskiir aeglustab selle liikumist 1,376 korda ja kaldub silma keskkohale lähemale.
Lemmikviis partisanide lõhestamiseks on särada neile näkku särav lamp. See teeb haiget kahel põhjusel. Ere valgus on võimas elektromagnetkiirgus: triljonid footonid ründavad võrkkesta ja selle närvilõpmed on sunnitud edastama ajju meeletul hulgal signaale. Ülepingest põlevad närvid nagu juhtmedki läbi. Vikerkesta lihased on sunnitud kokku tõmbuma nii kõvasti kui võimalik, püüdes meeleheitlikult pupilli sulgeda ja võrkkesta kaitsta.
Ja lendab õpilase juurde. Temaga on kõik lihtne - see on auk iirises. Tänu ringikujulistele ja radiaalsetele lihastele võib iiris pupilli vastavalt kitsendada ja laiendada, reguleerides silma siseneva valguse hulka nagu kaamera diafragma. Inimese pupilli läbimõõt võib olenevalt valgustusest varieeruda 1 kuni 8 mm.
Läbi pupilli lennanud footon tabab läätse - teist läätse, mis vastutab selle trajektoori eest. Lääts murrab valgust vähem kui sarvkest, kuid see on liikuv. Objektiiv ripub silindriliste lihaste küljes, mis muudavad selle kumerust, võimaldades seeläbi keskenduda meist erineval kaugusel asuvatele objektidele.
Just keskendumisega seostatakse nägemispuudeid. Kõige levinumad on lühinägelikkus ja kaugnägelikkus. Kujutis ei keskendu mõlemal juhul võrkkestale, nagu peaks, vaid selle ette (lühinägelikkus) või selle taha (kaugnägelikkus). Selles on süüdi silm, mis muudab kuju ümarast ovaalseks ja siis võrkkest eemaldub läätsest või läheneb sellele.
Pärast läätse lendab footon läbi klaaskeha (läbipaistev tarretis - 2/3 kogu silma mahust, 99% - vesi) otse võrkkesta. Siin registreeritakse footonid ja saadetakse saabumise teated mööda närve ajju.
Võrkkesta on vooderdatud fotoretseptori rakkudega: kui valgust pole, toodavad nad erilisi aineid – neurotransmittereid, kuid niipea, kui footon neisse siseneb, lõpetavad fotoretseptori rakud nende tootmise – ja see on signaal ajule. Neid rakke on kahte tüüpi: vardad, mis on valguse suhtes tundlikumad, ja koonused, mis tuvastavad paremini liikumist. Meil on umbes sada miljonit varrast ja veel 6-7 miljonit koonust, kokku üle saja miljoni valgustundliku elemendi – see on rohkem kui 100 megapikslit, millest ükski "Hassel" ei osanud unistadagi.
Pimeala on läbimurdekoht, kus valgustundlikke rakke pole üldse. See on üsna suur - 1-2 mm läbimõõduga. Õnneks on meil binokulaarne nägemine ja aju, mis ühendab kaks täppidega pilti üheks normaalseks.
Signaali edastamise hetkel inimsilmas on probleem loogikaga. Veealune kaheksajalg, kes tegelikult nägemist ei vaja, on selles mõttes palju järjekindlam. Kaheksajalgadel tabab footon esmalt võrkkesta koonuste ja varraste kihti, mille taga ootab neuronite kiht ja edastab signaali ajju. Inimestel murrab valgus esmalt läbi neuronite kihtide – ja alles siis tabab fotoretseptoreid. Selle tõttu on silmas esimene koht – pimeala.
Teine koht on kollane, see on võrkkesta keskosa, mis asub otse pupilli vastas, nägemisnärvi kohal. Silm näeb selles kohas kõige paremini: siin on valgustundlike rakkude kontsentratsioon oluliselt suurenenud, mistõttu on meie nägemine vaatevälja keskel palju teravam kui perifeerses.
Võrkkesta kujutis on tagurpidi. Aju teab, kuidas pilti õigesti tõlgendada, ja taastab ümberpööratud pildi algse pildi. Lapsed näevad esimesel paaril päeval kõike tagurpidi, kuni nende aju Photoshopi seadistab. Kui panna ette prillid, mis pilti pööravad (seda tehti esmakordselt juba 1896. aastal), siis paari päevaga õpib meie aju sellist tagurpidi pilti õigesti tõlgendama.
Silma nimetatakse mõnikord elavaks kaameraks, kuna pilti loov silma optiline süsteem on sarnane kaamera objektiiviga, kuid see on palju keerulisem.
Inimese silm (ja paljud loomad) on peaaegu sfäärilise kujuga (joonis 163), seda kaitseb tihe kest, mida nimetatakse skleraks. Sklera esiosa – sarvkest 1 on läbipaistev. Sarvkesta (sarvkesta) taga on iiris 2, mis võib erinevatel inimestel olla erinevat värvi. Sarvkesta ja vikerkesta vahel on vesine vedelik.
Riis. 163. Inimese silm
Iirises on auk - pupilli 3, mille läbimõõt võib olenevalt valgustusest varieeruda umbes 2-8 mm. See muutub, kuna iiris suudab lahku minna. Pupilli taga on läbipaistev keha, mis on kujult sarnane koonduva läätsega - see on lääts 4, seda ümbritsevad lihased 5, mis kinnitavad selle kõvakesta külge.
Läätse taga on klaaskeha 6. See on läbipaistev ja täidab ülejäänud silma. Kõvakesta tagakülg – silmapõhja – on kaetud võrkkestaga 7 (võrkkest). Võrkkesta koosneb kõige peenematest kiududest, mis nagu villid katavad silmapõhja. Need on hargnenud nägemisnärvi otsad, mis on valgustundlikud.
Kuidas silm kujutist luuakse ja tajub?
Silma sattuv valgus murdub silma esipinnal, sarvkestas, läätses ja klaaskehas (st silma optilises süsteemis), mille tõttu tekib vaadeldavatest objektidest reaalne, vähendatud, ümberpööratud kujutis. moodustub võrkkestale (joon. 164).
Riis. 164. Kujutise moodustumine võrkkestale
Võrkkesta moodustavatele nägemisnärvi otstele langev valgus ärritab neid otste. Ärritus kandub mööda närvikiude ajju ning inimene saab visuaalse mulje, näeb esemeid. Nägemisprotsessi korrigeerib aju, nii et me tajume objekti otse.
Ja kuidas tekib võrkkestale selge pilt, kui nihutame oma pilgu kaugelt objektilt lähedasele või vastupidi?
Silma optilises süsteemis on selle evolutsiooni tulemusena välja kujunenud märkimisväärne omadus, mis annab võrkkestale kujutise objekti erinevates asendites. Mis see vara on?
Objektiivi kumerus ja seega ka optiline võimsus võivad muutuda. Kui vaatame kaugeid objekte, on läätse kumerus suhteliselt väike, kuna seda ümbritsevad lihased on lõdvestunud. Lähedal asuvaid objekte vaadates suruvad lihased läätse kokku, suureneb selle kumerus ja sellest tulenevalt optiline võimsus.
Silma võimet kohaneda nägemisega nii lähedalt kui kaugelt nimetatakse silma akommodatsiooniks (tõlkes ladina keelest "kohanemine"). Akommodatsioonipiir tekib siis, kui objekt on silmast 12 cm kaugusel. Parima nägemise kaugus (see on kaugus, millelt saab objekti detaile pingevabalt vaadelda) normaalse silma jaoks on 25 cm. Seda tuleks arvestada kirjutamisel, lugemisel, õmblemisel jne.
Esiteks näeme rohkem ruumi, st vaateväli suureneb. Teiseks võimaldab kahe silmaga nägemine eristada, milline objekt on meist lähemal ja kumb kaugemal. Fakt on see, et parema ja vasaku silma võrkkestal erinevad kujutised üksteisest, näib, et näeme objekte vasakul ja paremal. Mida lähemal objekt, seda märgatavam on see erinevus, see jätab mulje kauguste erinevusest, kuigi mõistagi sulanduvad kujundid meie mõtetes üheks. Tänu kahe silmaga nägemisele näeme objekti mahus, mitte tasapinnaliselt.
Küsimused
- Kuidas silm kujutist luuakse ja tajub?
- Kuidas tekib võrkkestale selge pilt, kui vaadata kaugelt objektilt lähedasele?
- Mis kasu on mõlema silmaga nägemisest?
Harjutus
- Täiendavat kirjandust ja Internetti kasutades joonistage skeem kaameras pildi konstrueerimiseks.
- Koosta ettekanne kaasaegsetest kaameratest ja nende kasutamisest igapäevaelus ja tehnikas.
See on uudishimulik...
Lühinägelikkus ja kaugnägelikkus. Prillid
Tänu majutusele saadakse vaatlusalustest objektidest pilt just silma võrkkestale. Seda tehakse, kui silm on normaalne.
Silma nimetatakse normaalseks, kui see pingevabas olekus kogub võrkkestale asetsevas punktis paralleelseid kiiri (joon. 165, a). Kaks kõige levinumat silmadefekti on lühinägelikkus ja kaugnägelikkus.
Müoopiaks nimetatakse sellist silma, mille puhul silmalihase rahulikus olekus fookus asub silma sees (joon. 165, b). Lühinägelikkus võib olla tingitud võrkkesta ja läätse vahelisest kaugusest võrreldes normaalse silmaga. Kui objekt asub lühinägelikust silmast 25 cm kaugusel, siis ei jää objekti kujutis võrkkestale (nagu tavalisel silmal), vaid läätsele lähemal, võrkkesta ees. Selleks, et kujutis võrkkestale ilmuks, tuleb objekt silmale lähemale tuua. Seetõttu on lühinägeliku silma puhul parima nägemise kaugus alla 25 cm.
Riis. 165. Visuaalsed vead
Nimetatakse kaugnägelikku silma, mille puhul silmalihase rahulikus olekus fookus asub võrkkesta taga (joon. 165, e).
Kaugnägelikkus võib olla tingitud sellest, et võrkkesta paikneb läätsele lähemal kui tavalise silmaga. Objekti kujutis saadakse sellise silma võrkkesta taga. Kui objekt silmast eemaldada, langeb kujutis võrkkestale, sellest ka selle defekti nimi - kaugnägelikkus.
Võrkkesta asukoha erinevus, isegi ühe millimeetri piires, võib viia juba märgatava lühinägelikkuse või hüperoopiani.
Inimesed, kellel oli nooruses normaalne nägemine, muutuvad vanemas eas kaugelenägelikuks. See on tingitud sellest, et läätse kokku suruvad lihased nõrgenevad ja kohanemisvõime väheneb. See juhtub ka läätse tihenemise tõttu, mis kaotab oma kokkutõmbumisvõime. Seetõttu saadakse pilt võrkkesta taga.
Lühinägelikkust ja kaugnägelikkust korrigeeritakse läätsedega. Prillide leiutamine oli nägemispuudega inimestele suureks õnnistuseks.
Milliseid läätsi tuleks nende nägemishäirete kõrvaldamiseks kasutada?
Müoopilise silma korral tekib pilt silma sees võrkkesta ees. Selleks, et see liiguks võrkkestale, on vaja vähendada silma murdumissüsteemi optilist võimsust. Selleks kasutatakse lahknevat läätse (joon. 166, a).
Riis. 166. Nägemispuudulikkuse korrigeerimine läätsede abil
Kaugnägemissüsteemi optilist võimsust, vastupidi, tuleb suurendada, et kujutis langeks võrkkestale. Selleks kasutage koonduvat objektiivi (joonis 166.6).
Niisiis kasutatakse lühinägelikkuse korrigeerimiseks nõgusate hajutavate läätsedega prille. Kui inimene kannab näiteks prille, mille optiline võimsus on -0,5 dioptrit (või -2 dioptrit, -3,5 dioptrit), siis on ta lühinägelik.
Kaugnägevate silmade jaoks mõeldud prillid kasutavad kumeraid koonduvaid läätsi. Sellistel klaasidel võib olla näiteks optiline võimsus +0,5 dioptrit, +3 dioptrit, +4,25 dioptrit.
