Раздел 4. Основы светологии.

4.1. Глаз. Зрение.

Свет и всё, что с ним связано, невозможно понять, если не говорить о глазе. Глаз – орган зрения, воспринимающий световые раздражения. Глаз состоит из глазного яблока и вспомогательных частей. Как физический прибор глаз – подобие фотоаппарата, т.е. представляет собой тёмную камеру, в передней части которой имеется отверстие – зрачок, пропускающий в неё световые лучи. Внутренняя поверхность покрыта сетчатой оболочкой, состоящей из элементов, воспринимающих световые лучи и перерабатывающей их энергию в нервное раздражение, которое передается в мозг по зрительному нерву. Передняя часть глазного яблока образует радужную оболочку, выполняющую роль диафрагмы фотоаппарата. В центре отверстия – зрачок, через которое в полость глазного яблока проникают световые лучи. В ткани радужной оболочки две мышцы: одна расширяет зрачок, другая – сужает, тем самым регулируя количество проникающих в глаз лучей (мышцы действуют независимо от нашей воли). Пигментные клетки радужной оболочки определяют цвет глаз и задерживают лучи и принимают участие в выработке веществ, необходимых для световоспринимающих элементов сетчатки.

Внутренняя оболочка глазного яблока – сетчатка имеет сложное строение и состоит главным образом из нервных клеток. По своему происхождению и назначению сетчатка – выдвинутая далеко вперёд часть мозга, от неё берут начало волокна зрительного нерва. В сетчатке расположены световоспринимающие элементы – палочки и колбочки (называемые так по их форме). Количество палочек достигает 130 миллионов, а колбочек – около 7. Палочки способны воспринимать очень слабые сигналы и являются органами сумеречного зрения, колбочки – органы дневного зрения; кроме того, они воспринимают цвет. В палочках и колбочках находятся особые химические вещества (зрительные): в палочках – родопсин, в колбочках – иодопсин, под действием света эти вещества разлагаются, начиная цепь химических реакций, обуславливающих возникновение нервного импульса, передаваемого в мозг. Родопсин важнее при сумеречном зрении (в его состав входит витамин А, недостаток которого ведёт к куриной слепоте).

Оптическую часть глаза составляют светопреломляющие среды – роговица, хрусталик, стекловидное тело (студнеобразное вещество, заполняющее внутреннюю полость глазного яблока), преломляющие лучи и дающие четкое изображение на сетчатке. Эластичный хрусталик – двояковыпуклая линза, изменяющая выпуклость в зависимости от расстояния, на котором расположен рассматриваемый предмет. Изменяя степень преломления лучей, хрусталик добивается точного попадания изображения на сетчатку (процесс называется аккомодацией). Система мышц, сокращаясь, обуславливает изменение кривизны хрусталика. При рассматривании далёких предметов хрусталик становится площе, близких – выпуклее. Другие группы мышц обуславливают синхронные повороты обоих глаз в разные стороны.

Зрительный нерв – соединение трёх пучков: один от внешней – височной части сетчатки, второй – от внутренней (носовой) и третий – от центральной области, в каждом мозговом полушарии имеются нервные волокна обоих глаз.

Зрение – процесс восприятия внешнего мира при помощи органа зрения – глаза. В основе этих восприятий лежит действие света, отражаемого или излучаемого предметами внешнего мира. Сущность этого процесса в том, что лучи света, попадая на сетчатку, вызывают в её клетках – палочках и колбочках фотохимическую реакцию – распад светочувствительных веществ, в результате которого световая энергия превращается в нервное возбуждение.

Нервные импульсы передаются в головной мозг, в котором воспринимаются в виде определённых образов. Колбочки – элементы дневного зрения, палочки – ночного. Такое двойственное зрение обеспечивает глазу огромную широту – диапазон восприятия от едва мерцающего света до такого мощного, как Солнце. Вся сетчатка воспринимает форму предметов, но её разные части воспринимают её по - разному (различают центральное и периферическое зрение). Получить чёткое изображение глаз может при его попадании в так называемое жёлтое пятно, состоящее только из колбочек (глаз автоматически устанавливается так, чтобы изображение попадало на это пятно). Периферическое зрение помогает ориентироваться в пространстве.

У разных людей разная острота зрения, определяющая способность различать две точки при минимальном расстоянии между ними.

Орган зрения способен воспринимать цвет предметов, различать их яркости, соединять изображения, получаемые двумя глазами в одно (бинокулярное зрение). Будучи подвижным, глаз воспринимает пространство.

Среди органов чувств человека глаз – важнейший орган познания внешнего мира, он вооружает нас точными знаниями об окружающей природе, увеличивая нашу власть над ней. До 80% информации мы получаем через глаз.

4.2. Понятие света. Спектр. Характеристики света.

Свет – электро - магнитные волны так называемой «оптической» области спектра. Эта область оказывает биологическое действие и вызывает зрительные реакции, одной из которых является ощущение цвета. Цвет – особенность зрительного восприятия, позволяющая распознать свет по спектральному составу (по разному реагировать на волны разной длины).

Световая среда – совокупность видимых (от 380 до 800 нанометров), инфракрасных (длина волны более 800 нм) и ультрафиолетовых (с длиной волны менее 380 нм) лучей, генерируемых источниками естественного и искусственного света.

Световая среда – важнейшая составляющая жизненной среды живых организмов и растений. Она определяется световыми потоками от источников света и воспринимается по распределению света и цвета в пространстве.

Глаз человека хорошо приспособился к Солнцу как источнику света (сквозь хрусталик к сетчатке проходят лучи света, не наносящие вреда организму). Сетчатка обладает большой чувствительностью: при дневном интенсивном освещении чувствительность снижается, при ночном возрастает. Изображение создаётся на сетчатке, каждый участок которой состоит из элементов, которые по-разному воспринимают энергию разных длин волн (это определяет различие в цвете). Предмет определяется не только благодаря яркости, но и благодаря цветовому контрасту. Мы можем рассматривать глаз как прибор, реагирующий на свет и анализирующий его по спектру (составу длин волн). Характеристика глаза как зрительного анализатора представлены в таблице 7:

Таблица 7.