Görme, insanoğlunun en değerli duyularından biridir. Görsel sistem beynin nispeten karmaşık bir parçası olsa da, süreç mütevazi bir optik unsur tarafından yönlendirilir: göz. Işığın fotoreseptörler tarafından emildiği retinada görüntüler oluşturur. Onların yardımıyla, elektrik sinyalleri daha sonraki işlemler için görsel kortekse iletilir.
Gözün optik sisteminin ana unsurları: kornea ve lens. Işığı algılar ve retinaya yansıtırlar. Göz cihazının, benzerliğinde oluşturulan çoklu lensli kameralardan çok daha basit olduğunu belirtmekte fayda var. Gözdeki merceğin rolünü sadece iki elementin oynamasına rağmen, bu bilgi algısını bozmaz.
Işık
Işığın doğal yapısı, gözün optik sisteminin bazı özelliklerini de etkiler. Örneğin, retina, Güneş'in radyasyon spektrumuna karşılık gelen görünür spektrumun algılanması için merkezi kısımda en hassastır. Işık enine olarak görülebilirelektromanyetik dalga. Yaklaşık mavi (400 nm) ile kırmızı (700 nm) arasındaki görünür dalga boyları elektromanyetik spektrumun yalnızca küçük bir kısmını oluşturur.
Işık parçacığının (foton) doğasının da belirli koşullar altında görüşü etkileyebileceğini belirtmek ilginçtir. Fotonların absorpsiyonu, fotoreseptörlerde rastgele bir sürecin kurallarına göre gerçekleşir. Özellikle, her bir fotoreseptöre ulaşan ışığın yoğunluğu, yalnızca bir fotonun soğurulma olasılığını belirler. Bu, düşük parlaklıkta görme yeteneğini sınırlar ve gözü karanlığa adapte eder.
Şeffaflık
Yapay optik sistemlerde şeffaf malzemeler kullanılır: kırılma sabitleyicili cam veya plastik. Benzer şekilde, insan gözünün canlı doku kullanarak büyük ölçekli, yüksek çözünürlüklü görüntüler oluşturması gerekir. Retinaya yansıtılan görüntü çok bulanıksa, bulanıksa görme sistemi düzgün çalışmayacaktır. Bunun nedeni göz ve nöron hastalıkları olabilir.
Göz anatomisi
İnsan gözü sıvı dolu yarı küresel bir yapı olarak tanımlanabilir. Gözün optik sistemi üç doku katmanından oluşur:
- dış (sklera, kornea);
- iç (retina, siliyer cisim, iris);
- orta (koroid).
Yetişkin insanlarda göz, yaklaşık 24 mm çapında bir küredir ve ektodermal ve mezodermal germ hattından türetilen birçok hücresel ve hücresel olmayan bileşenden oluşur.kaynaklar.
Gözün dışı, şeffaf korneanın ışığın göz bebeğine girmesine izin verdiği ön kısım hariç, sklera adı verilen dayanıklı ve esnek bir doku ile kaplıdır. Skleranın altındaki diğer iki katman: besin sağlamak için koroid ve ışığın görüntü oluşumundan sonra fotoreseptörler tarafından emildiği retina.
Görsel ortamı yakalamak ve taramak için altı dış kasın hareketi nedeniyle göz dinamiktir. Göze giren ışık kornea tarafından kırılır: orta kısımda yaklaşık 12 mm çapında ve yaklaşık 0,55 mm kalınlığında, kan damarı içermeyen ince şeffaf bir tabaka. Korneadaki su gözyaşı filmi en iyi görüntü kalitesini garanti eder.
Gözün ön odası sıvı bir madde ile doldurulur. Büyüklüğü kasılmaya bağlı olan merkezi bir deliğe sahip iki grup kas olan iris, pigmentlerin miktarına ve dağılımına bağlı olarak karakteristik bir renge sahip bir diyafram gibi davranır.
Gözbebeği, göze giren ışık miktarını düzenleyen irisin merkezindeki deliktir. Boyutları parlak ışıkta 2 mm'den az, karanlıkta 8 mm'den fazladır. Öğrenci ışığı algıladıktan sonra, kristal lens kornea ile birleşerek retinada görüntü oluşturur. Kristal bir mercek şeklini değiştirebilir. Elastik bir kapsül ile çevrilidir ve siliyer gövdeye zonüllerle bağlıdır. Siliyer cisimdeki kasların hareketi, merceğin gücünü artırıp az altmasını sağlar.
Retina ve kornea
Retinada merkezi bir çöküntü vardır.en fazla sayıda reseptör içerir. Çevresel parçaları daha az çözünürlük sağlar, ancak göz hareketi ve nesne algılama konusunda uzmanlaşmıştır. Doğal görüş alanı yapay olana göre oldukça geniştir ve 160×130°'dir. Makula yakınlarda bulunur ve bir ışık filtresi görevi görür ve sözde mavi ışınları tarayarak retinayı dejeneratif hastalıklardan korur.
Kornea, katmanlı yapısı nedeniyle ön eğrilik yarıçapı 7,8 mm, arka eğrilik yarıçapı 6,5 mm ve homojen olmayan kırılma indeksi 1,37 olan küresel bir kesittir.
Göz boyutu ve odak
Ortalama statik gözün toplam eksenel uzunluğu 24,2 mm'dir ve uzaktaki nesneler tam olarak retinanın merkezine odaklanır. Ancak göz büyüklüğündeki sapmalar durumu değiştirebilir:
- miyopi, görüntüler retinanın önünde odaklandığında,
- ileri görüşlülük onun arkasında olduğunda.
Gözün optik sisteminin işlevleri, astigmatizm - merceğin yanlış eğriliği durumunda da ihlal edilir.
Retinadaki görüntü kalitesi
Gözün optik sistemi mükemmel bir şekilde odaklandığında bile mükemmel bir görüntü üretmez. Bunu birkaç faktör etkiler:
- gözbebeğindeki ışığın kırınımı (bulanıklık);
- optik sapmalar (göz bebeği ne kadar büyükse, görüş o kadar kötü olur);
- göz içinde saçılma.
Belirli göz merceği şekilleri, kırılma indisi varyasyonları ve geometri özellikleri, gözün optik sisteminin eksiklikleridir.yapay meslektaşları ile karşılaştırıldığında. Normal göz en az altı kat daha düşük kalitededir ve her biri mevcut sapmalara bağlı olarak orijinal bir bitmap oluşturur. Örneğin, yıldızların algılanan şekli kişiden kişiye değişecektir.
Çevresel görüş
Retinanın merkezi alanı en yüksek uzaysal çözünürlüğü verir, ancak daha az uyanık olan çevresel kısım da önemlidir. Çevresel görüş sayesinde, bir kişi karanlıkta gezinebilir, hareket eden nesnenin kendisi ve şekli değil, hareket faktörü arasında ayrım yapabilir ve uzayda gezinebilir. Hayvanlarda ve kuşlarda periferik görme baskındır. Ayrıca, bazıları daha yüksek bir hayatta kalma şansı için 360 ° görüş açısına sahiptir. Görsel yanılsamalar, çevresel görüşün özelliklerine göre hesaplanır.
Sonuç
İnsan gözünün optik sistemi basit ve güvenilirdir ve çevredeki dünyanın algısına mükemmel şekilde uyarlanmıştır. Görünenin kalitesi gelişmiş teknik sistemlere göre daha düşük olsa da organizmanın gereksinimlerini karşılar. Gözler, potansiyel optik sınırlamaların bazılarını ihmal edilebilir bırakan bir dizi telafi edici mekanizmaya sahiptir. Örneğin, kromatik bulanıklaştırmanın büyük olumsuz etkisi, uygun renk filtreleri ve bant geçiş spektral duyarlılığı ile ortadan kaldırılır.
Son on yılda, adaptif kullanarak göz bozukluklarını düzeltme olasılığıoptik. Bu, şu anda laboratuvarda göz içi lensler gibi düzeltici cihazlarla teknik olarak mümkündür. Düzeltme, görme yeteneğini geri yükleyebilir, ancak bir nüans var - fotoreseptörlerin seçiciliği. Keskin görüntüler retinaya yansıtılsa bile, algılanacak en küçük harfin doğru şekilde yorumlanması için birden fazla fotoreseptör gerekir. Karşılık gelen görme keskinliğinden daha küçük harflerin resimleri ayırt edilmeyecektir.
Ancak, ana görme bozuklukları zayıf sapmalardır: odaklanma ve astigmatizma. Bu durumlar, silindirik lenslerin icat edildiği on üçüncü yüzyıldan bu yana çeşitli teknolojik gelişmelerle kolayca düzeltildi. Modern yöntemler, hastanın optik sisteminin yapısını düzenlemek için kontakt ve göz içi lenslerin kullanımını veya lazer refraktif cerrahi prosedürlerini içerir.
Oftalmolojinin geleceği umut verici görünüyor. Fotonik ve aydınlatma teknolojisi bunda önemli bir rol oynayacak. Gelişmiş optoelektroniklerin kullanımı, yeni protezlerin, şu anda olduğu gibi canlı dokuyu çıkarmadan uzak görüşlü gözleri geri kazanmasını sağlayacaktır. Yeni optik koherens tomografi, gözün tam ölçekli gerçek zamanlı 3D görselleştirmesini sağlayabilir. Bilim, gözün optik sistemi her birimizin dünyayı tüm ihtişamıyla görmemizi sağlaması için hareketsiz durmaz.
