Лабораторная работа № 1 восприятие разных участков солнечного спектра человеческим глазом

Цель работы: определить остроту зрения и чувствительность своих глаз к различным участкам солнечного спектра. Материалы: цветные таблицы и рисунки.

Пояснения к работе

Излучения Солнца, достигающие почвы или растительного покрова, подразделяются на коротковолновую (Л = 0,3 - 4,0 мкм) и длинноволновую радиацию (Л> 0,3 - 4,0 мкм). Для жизнедеятельности организма преобла­дающее значение имеет коротковолновая радиация, которая в свою очередь условно подразделяется на ультрафиолетовую (Л = 0,4 мкм), видимую (Л = = 0,39 - 0,76 мкм) и близкую инфракрасную (Л = 0,76 - 4,0 мкм) радиацию. Диапазон электромагнитных колебаний, воспринимаемых человеческим гла­зом (видимая радиация), почти совпадает с областью так называемой физио­логической радиации (л=0,35-0,75 мкм), которая в экологическом аспекте представляет наибольший интерес, поскольку в ней заключено около поло­вины всего излучения Солнца.

Орган зрения (глаз) - важнейший из органов чувств. В многообразной трудовой деятельности людей, в выполнении многих самых тонких работ глазу принадлежит первостепенное значение. Глаз тесно связан с головным мозгом, из которого он и развивается. Глаз (oculus) состоит из глазного яб­лока (bulbus oculi) и вспомогательного аппарата. Из глазного яблока выходит зрительный нерв (n.opticus), соединяющий его с головным мозгом (рис. 1).

Глазное яблоко имеет форму шара, более выпуклого спереди. Оно ле­жит в полости глазницы и состоит из внутреннего ядра и окружающих его трех оболочек: наружной, средней и внутренней. Светочувствительные ре­цепторы глаза (фоторецепторы) - колбочки и палочки - располагаются в на­ружном слое сетчатки. Фоторецепторы контактируют с биполярными нейро­нами, а те, в свою очередь, - с ганглиозными. Образуется цепочка клеток, ко­торые под действием света генерируют и проводят нервный импульс. Отро­стки ганглиозных нейронов образуют зрительный нерв.

Рис. 1. Горизонтальный разрез глазного яблока и механизм аккомодации (схема): 1 - зрительный нерв; 2 - сетчатка; 3 - сосудистая оболочка; 4 - склера; 5 - хрусталик; 6 - роговица; 7 - передняя камера; 8 - радужка; 9 - рес­ничная мышца, ресничные отростки и ресничная связка (ценнова); 10 -стекловидное тело; 11 - центральная ямка; в левой половине хрусталик (7) уплощен при рассматривании далекого предмета, а справа он стал более выпуклым за счет аккомодационного усилия при рассматрива­нии близкого предмета

Адекватным раздражителем для глаза является свет - электромагнит­ные волны длиной 0,4 - 0,75 мкм. Более короткие - ультрафиолетовые лучи (УФЛ) и более длинные - инфракрасные (ИФК) глазом человека не воспри­нимаются.

В сетчатке насчитывают около 7 млн. колбочек и примерно 130 млн. палочек. Более чувствительны к свету палочки, их называют аппаратом су­меречного зрения. Колбочки, чувствительность к свету которых в 50 раз меньше, - это аппарат дневного и цветового видения. Цветоощущение, мир красок доступны рыбам, амфибиям, рептилиям и птицам. Доказывается это возможностью выработать у них условные рефлексы на различные цвета. Не воспринимают цвета собаки и копытные животные. Из млекопитающих только обезьяны и люди способны воспринимать цвета.

Острота зрения. Остротой зрения называется способность глаза ви­деть раздельно две точки. Остроту зрения определяют по специальным таб­лицам, на которых изображены 12 рядов букв. С левой стороны каждой строки написано, с какого расстояния она должна быть видна человеку с нормальным зрением. Испытуемого помещают на определенном расстоянии от таблицы и находят строку, которую он прочитывает без ошибок. Острота зрения увеличивается при яркой освещенности и очень низка при слабом свете.

Поле зрения. Все пространство, видимое глазу при неподвижно уст­ремленном вперед взоре, называют полем зрения. Различают центральное и периферическое зрение. Наибольшая острота зрения - в области центральной ямки. Здесь только колбочки, диаметр их небольшой, они тесно примыкают друг к другу. Каждая колбочка связана с одним биполярным нейроном, а тот, в свою очередь, - с одним ганглиозным, от которого отходит отдельное нерв­ное волокно, передающее импульсы в головной мозг. Периферическое зрение отличается меньшей остротой. Это объясняется тем, что на перифе­рии сетчатки колбочки окружены палочками и каждая уже не имеет отдель­ного пути к мозгу. Группа колбочек заканчивается на одной биполярной клетке, а множество таких клеток посылают свои импульсы к одной гангли-озной. В зрительном нерве примерно 1 млн. волокон, а рецепторов в глазу около 140 млн. Периферия сетчатки плохо различает детали предмета, но хорошо воспринимает их движение. Боковое зрение имеет большое значение для восприятия внешнего мира. Для водителей различного вида транспорта нарушения его недопустимы.

Поле зрения определяют при помощи особого прибора - периметра (рис. 2), состоящего из полукруга, разделенного на градусы, и подставки для подбородка. Испытуемый, закрыв один глаз, вторым фиксирует белую точку в центре дуги периметра впереди себя. Для определения границ поля зрения по дуге периметра, начиная от ее конца, медленно продвигают белую марку и определяют тот угол, под которым она видна неподвижным глазом. Поле зрения наибольшее кнаружи, к виску - 90°, к носу, кверху и книзу - около 70°. Можно определить границы цветового зрения и п ри этом убедиться в удивительных фактах: периферические части сетчатки не воспринимают цвета: цветовые поля зрения не совпадают для различных цветов, самое уз­кое имеет зеленый цвет.

Восприятие цвета. Цветовое зрение помимо эстетического удовольст­вия, радости, испытываемой при рассмотрении цветовой гаммы, имеет большое практическое значение: оно улучшает видимость предметов и обес­печивает дополнительную информацию о них. Восприятие цвета обеспечи­вается колбочками. В сумерках, когда функционируют только палочки, цвета не различаются. Существует 7 видов колбочек, реагирующих на лучи раз­личной длины и вызывающих ощущения различных цветов. В анализе цвета принимают участие не только рецепторы глаза, но и центральная нервная система.

Нарушение цветового зрения называется дальтонизмом. Им страдают примерно 8 % мужчин и 0,5 % женщин. Различают форму нарушения цвето­вого зрения, при которой отсутствует восприятие красного цвета, - протано-пию, зеленого - дейтеранопию и фиолетового - тританопию (встречается редко). Очень редко выявляется полная слепота на цвета - ахромазия. Для та­ких людей мир окрашен во все оттенки серого, как на бесцветной фотогра­фии. Не воспринимающие красный цвет не отличают светло-красный от темно-зеленого, а пурпурный и фиолетовый от синего; те, у кого отсутствует восприятие зеленого цвета, смешивают зеленые цвета с темно-красными.

Нарушения цветового зрения устанавливают при помощи специальных таблиц. Люди, страдающие дальтонизмом, не могут быть водителями транс­порта, так как не различают цветовых дорожных сигналов.

Адаптация глаза. При выходе из темного помещения на яркий свет мы вначале ослеплены и даже можем испытывать боль в глазах. Очень быст­ро эти явления проходят, глаза привыкают к яркому освещению. Уменьше­ние чувствительности рецепторов глаза к свету называется адаптацией. При этом происходит выцветание зрительного пурпура. Заканчивается световая адаптация в первые 4-6 минут. При переходе из светлого помещения в тем­ное происходит темновая адаптация, продолжающаяся 45 минут. Чувстви­тельность палочек при этом возрастает в 200000 - 400000 раз. В общих чер­тах это явление можно наблюдать при входе в зрительный кинозал. Для изу­чения хода адаптации существуют специальные приборы - адаптомеры.

Задание

1. Для определения чувствительности своих глаз к восприятию кратковременной зрительной информации внимательно рассмотреть цветные таблицы, демонстрируемые преподавателем, и зафиксировать в таблице результатов теста количество и качество фигур.

2. Проверить достоверность своих наблюдений при повторной более длительной демонстрации таблиц.

3. Рассчитать эффективность, %, восприятия зрительной информациив каждом задании по формуле

100%

где Э - эффективность, N - количество зафиксированных фигур, N₀ - количе­ство фигур в демонстрируемой таблице.

4. Данные тестов представить в виде табл. 1.

Таблица 1

Данные результатов тестов

Вид зрительной информации	Количество фигур		Эффективность восприятия
	Увиденное	Нарисованное

5. По эффективности восприятия зрительной информации сделать вывод о чувствительности своих глаз к восприятию различных цветов радуги и остроте зрения.