Глаз и зрение. Оптические приборы

Более 90 % информации об окружающем мире мы получаем посредством зрения с помощью глаз. Наши глаза – уникальный, универсальный зрительный орган, подаренный нам природой. Глаза позволяют видеть в сумерках и при ярком освещении, различать огромное число цветовых оттенков, позволяют видеть близкое и далекое.
Наши глаза расположены вблизи мозга и связаны с мозгом, с центральной нервной системой множеством нервных волокон – зрительных нервов, которые передают информацию в мозг.
Глаз представляет собой тело шарообразной формы (глазное яблоко) диаметром примерно 23 – 24 мм. Глаз окружен прочной твердой оболочкой белого цвета – склерой (в народе называют «белком глаза»).

Передняя часть склеры прозрачная, она называется роговицей. За роговицей располагается радужная оболочка с отверстием в середине, называемым зрачком. Радужная оболочка глаза – сложная сосудистая ткань, соединенная со склерой. Она определяет цвет глаз человека. Цвет же зрачка у всех людей одинаков – черный (это связано с тем, что попавший в глаз свет, поглощается сетчаткой и обратно не отражается). В радужной оболочке содержатся специальные волокна, которые связаны с мозгом и независимо от нашей воли, рефлекторно, уменьшают размеры зрачка при ярком свете и расширяют его при слабом свете. Размеры зрачка могут меняться от 2 до 8 мм в диаметре. Это живые диафрагмы глаза. За радужной оболочкой  находится хрусталик – прозрачное тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы. При помощи окружающих его мышц он прикреплен к склере. Сокращение мышц могут менять кривизну поверхности хрусталика, тем самым менять фокусное расстояние для рассматривания близких и далеких предметов. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость, а позади хрусталика глазное яблоко заполнено прозрачным студенистым   веществом – стекловидным телом. Роговица, водянистая жидкость, хрусталик и стекловидное тело – это оптическая часть глаза, сложный объектив глаза, через который свет попадает на зрительную часть глаза – сетчатую оболочку, или просто сетчатку. Оптическая система глаза дает действительное, уменьшенное перевернутое изображение рассматриваемого объекта на сетчатке. Наше зрение (восприятие увиденного) основано на том, что свет от увиденного предмета попадает на сетчатку глаза (сложная нервная ткань, содержащая более 130 млн. светочувствительных нервных окончаний, которые раздражаются и предают информацию в мозг). Отметим некоторые особенности нашего зрения. Наши глаза не могут одновременно видеть четко и близкие, и далекие предметы (видим близкие четко, удаленные – нечетко и наоборот). При чтении, разглядывании мелких предметов, при письме мы рефлекторно располагаем предметы на расстоянии наилучшего зрения, около 25 см. Зрение двумя глазами позволяет нам ощутить глубину пространства (левым глазом мы видим предмет чуть больше слева, а правым – чуть больше справа. Это в нашем восприятии дает объемность предмета). Эта способность называется стереоскопическим зрением. Когда световое раздражение прекращается, зрительное впечатление исчезает не сразу: оно продолжается еще около 0,1 с. На этом свойстве глаза – инерции зрения – основано кино. Главное свойство зрения – аккомодация – способность глаза при помощи мышц менять кривизну хрусталика, является признаком нормального зрения. Если же по каким –то причинам лучи в глазу пересекаются ближе сетчатки, это «близорукость» - человек видит только близкие предметы, все остальное – «в тумане». Если же лучи в глазу пересекаются за сетчаткой, это «дальнозоркость» человек видит четко только далекие предметы.

Для исправления «близорукости» и используют очки с рассеивающими линзами. Для исправления «дальнозоркости» (лучи пересекаются за сетчаткой), применяются очки с собирающими линзами.
Подробнее остановимся на конструктивных особенностях многочисленных оптических приборов. Все оптические приборы можно разделить на две группы:
1)    приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране (проекционные аппараты, фотоаппараты, кинопроекторы, слайпроекторы, мультимедиа);
2)    приборы, которые действуют только совместно с человеческим глазом и не образуют изображений на экране (лупа, микроскоп, телескоп, очки). Такие приборы называют   «визуальными».
Фотоаппарат – оптический сложный прибор для получения изображения предметов (действующего по схеме – системе «глаз»), хранения, дальнейшего преобразования в слайд, фотоснимок, проекцию) Проекционные аппараты используют для получения действительного увеличенного изображения рисунков, чертежей, фотографий, видеофильмов Лупа является простейшим прибором, позволяющим увеличить угол зрения. Это двояковыпуклая линза с небольшим фокусным расстоянием (от 1см до 10см) Микроскоп – оптический прибор для рассматривания очень мелких предметов (в биологии – клетки) Микроскоп основан на принципе последовательного увеличения угла зрения сначала объективом, а потом – окуляром. Телескоп предназначается для рассматривания очень удаленных предметов (Луны, планет, звезд). Оптическая часть телескопа состоит из объектива, который собирает свет и создает изображение источника и окуляра, который рассматривает созданное изображение и еще увеличивает угол зрения. Если телескоп использует в качестве объектива линзу, то он называется рефрактором. Если телескоп в качестве объектива использует вогнутое зеркало, то он называется рефлектором. У телескопа диаметр объектива во много раз больше диаметра зрачка, поэтому в телескоп можно увидеть слабые светящиеся объекты, т.к. «видимость» зависит от собранной световой энергии, которая пропорциональна площади светящегося объекта.