2.2. Восприятие света. Строение глаза

Энергия излучения информативна только в том случае, если она воздействует на зрительную систему. Физическая энергия, воздействуя на светочувствительную ткань, вызывает нервные импульсы, передающие сенсорную информацию. Функцию трансформации энергии излучения в нервные импульсы исполняет рецептор сенсорного анализатора. Рецептор зрительной системы – глаз. На рис. 2.1. представлен вертикальный разрез глаза человека.

Снаружи глазное яблоко покрыто белой непрозрачной оболочкой толщиной около 1 мм – склерой. На передней поверхности глаза склера переходит в прозрачную мембрану – роговицу. Роговица и хрусталик фокусируют попадающий в глаз свет на светочувствительной оболочке – сетчатке, выстилающей заднюю поверхность глазного яблока. Рецепторы сетчатки – фоторецепторы – превращают энергию света в нейронный импульс, который передается дальше в зрительную систему по волокнам зрительного нерва. Участок выхода зрительного нерва из глаза называется слепым пятном – это место лишено светочувствительных элементов. Еще одна глазная оболочка – сосудистая – состоит в основном из кровеносных сосудов и является основным источником, питающим глаз. Передняя часть сосудистой оболочки называется радужкой, которая представляет собой дискообразную окрашенную мембрану, состоящую из двух гладких мышц.

Позади сетчатки находится пигментный эпителий – темный пигментный слой, который обеспечивает абсорбцию света, прошедшего через сетчатку, но не поглощенного фоторецепторами, что предотвращает обратное рассеяние света через сетчатку и повышает резкость и контраст изображения.

Самой важной структурной областью сетчатки является ее центральная ямка (fovea retinae) – участок сетчатки, в котором мы имеем наилучшее пространственное и цветовое зрение. Центральная ямка занимает область с визуальным угловым размером 2^о в центре поля зрения. Центральная ямка защищена желтым фильтром, который называется макула или желтое пятно, который защищает ее от интенсивного коротковолнового излучения и понижает хроматические аберрации.

Зрительный нерв состоит из аксонов (исходящих отростков) ганглиозных клеток (см. раздел 2.5) – клеток верхнего уровня нейронных процессов в сетчатке. Зрительный нерв состоит примерно из 1 миллиона волокон, которые собирают информацию со 130 миллионов фоторецепторов. То есть, имеет место компрессия визуального сигнала, происходящая до его передачи в центральные отделы зрительного анализатора.

2.3. Оптическая система глаза. Аккомодация. Зрачковый рефлекс

Различение формы наблюдаемого предмета и отдельных его деталей обеспечивает оптическая система глаза, фокусирующая уменьшенное и перевернутое изображение предмета на поверхность сетчатой оболочки (см. рис. 2.2). К оптической системе глаза относятся радужка, преломляющие поверхности роговицы и хрусталика, а также среды передней камеры и стекловидного тела.

П ри расчетах изображения принято схематизировать оптику глаза, заменяя ее одной преломляющей поверхностью, отделяющей внешнее пространство от стекловидного тела. Такой глаз называется редуцированным, его параметры приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.3
Редуцированный глаз по Вербицкому ([7], стр. 11)
Параметр	Значение	Ед. изм.
Преломляющая сила	58,8	диоптрий
Длина глаза	23,4	мм
Радиус кривизны преломляющей поверхности	6,8	мм
Показатель преломления второй среды	1,4
Радиус кривизны поверхности сетчатой оболочки	10,2	мм
Переднее фокусное расстояние	17	мм
Заднее фокусное расстояние	23,8	мм
Положение главных точек относительно роговицы	0	мм
Положение узловых точек	6,8	мм

Увеличение преломляющей силы оптики глаза для обеспечения четкого изображения на сетчатке близко расположенных предметов называется аккомодацией. Изменение кривизны преломляющих поверхностей хрусталика в процессе аккомодации осуществляется под воздействием цилиарной мышцы (см. рис. 2.1). Чем ближе наблюдаемый предмет, тем сильнее сокращение цилиарной мышцы, тем выпуклее хрусталик и тем больше его преломляющая сила. Длительная аккомодация на ближнюю точку приводит к утомлению. Оптимальное расстояние, на котором глаз может длительное время наблюдать предметы, равно 0,25–0,3 м. Этому соответствует аккомодация 3-4 дптр. Быстрота аккомодации и ее глубина зависят от уровня яркости адаптации, повышаясь до некоторого предела с увеличением яркости.

Одна из функций оптической системы – регулирование количества света, попадающего в глаз. Эту функцию выполняет радужка, которая при плохом освещении сокращается, увеличивая зрачок. Зрачковый рефлекс – уменьшение диаметра зрачка при увеличении яркости поля зрения. У здорового взрослого человека диаметр зрачка меняется в пределах 2-9 мм.