Світлова чутливість людського ока
Здатність ока сприймати світло і розпізнавати різного ступеня його яскравості називається світловідчуттям, а здатність риспосабливаться до різної яскравості освітлення адаптацією ока; світлова чутливість оцінюється величиною порога світлового подразника. Людина з гарним зором здатна розглянути вночі світло від свічки на відстані кількох кілометрів. Максимальна світлова чутливість досягається після тривалої темнової адаптації. Її визначають під впливом світлового потоку в тілесному куті 50° за довжини хвилі 500 нм (максимум чутливості ока). У цих умовах порогова енергія світла близько 10-9 ерг/с, що еквівалентно потоку кількох квантів оптичного діапазону за секунду через зіницю. Вклад зіниці у регулювання чутливості ока вкрай незначний. Весь діапазон яскравостей, які наш зоровий механізм здатний сприйняти, величезний: від 10-6 кдм² для ока, повністю адаптованого до темряви, до 106 кдм² для ока, повністю адаптованого до світла Механізм такого широкого діапазону чутливості криється в розкладанні та відновленні фоточутливих пігментів у фоторецепторах сітківки – колбочках та паличках. В оці людини містяться два типи світлочутливих клітин (рецепторів): високочутливі палички, що відповідають за сутінковий (нічний) зір, та менш чутливі колбочки, що відповідають за кольоровий зір.
У сітківці ока людини є три види колб, максимуми чутливості яких припадають на червоний, зелений і синій ділянки спектра. Розподіл типів колб у сітківці нерівномірно: «сині» колбочки знаходяться ближче до периферії, у той час як «червоні» і «зелені» розподілені випадковим чином. Відповідність типівколб трьом «основним» кольорам забезпечує розпізнавання тисяч кольорів та відтінків. Криві спектральної чутливості трьох видів колб частково перекриваються, що сприяє явищу метамерії (рис.10).
Дуже сильне світло збуджує всі 3 типи рецепторів, і тому сприймається як випромінювання сліпучо-білого кольору.
Рівномірне подразнення всіх трьох елементів, що відповідає середньозваженому денному світлу, також викликає відчуття білого кольору. За колірний зір людини відповідають гени, що кодують світлочутливі білки опсини (Таблиця 1). На думку прихильників трикомпонентної теорії, наявність трьох різних білків, що реагують на різні довжини хвиль, є достатньою для колірного сприйняття. У більшості ссавців таких генів лише два, тому вони мають чорно-білий зір. Чутливий до червоного світла опсин кодується у людини геном OPN1LW. Інші опсини людини кодують гени OPN1MW, OPN1MW2 та OPN1SW, перші два з них кодують білки, чутливі до світла із середніми довжинами хвилі, а третій відповідає за опсин, чутливий до короткохвильової частини спектру.
Поле зору - простір, одночасно сприймається оком при нерухомому погляді та фіксованому положенні голови. Воно має певні межі, що відповідають переходу оптично діяльної частини сітківки оптично сліпу. Поле зору штучно обмежується виступаючими частинами обличчя - спинкою носа, верхнім краєм очної ямки. Крім того, його межі залежать від положення очного яблука у очниці. Крім цього, у кожному оці здорової людини існує область сітківки,не чутлива до світла, яка називається сліпою плямою. Нервові волокна від рецепторів до сліпої плями йдуть поверх сітківки і збираються в зоровий нерв, який проходить крізь сітківку на інший бік. Таким чином, тут відсутні світлові рецептори.
На цьому конфокальному мікрознімку диск зорового нерва показаний чорним, клітини, що вистилають кровоносні судини червоним, а вміст судин зеленим. Клітини сітківки відобразилися синіми плямами (рис 11).
Сліпі плями у двох очах перебувають у різних місцях (симетрично). Цей факт, а також те, що мозок коригує зображення, що сприймається, пояснює, чому при нормальному використанні обох очей вони непомітні. Кожен з нас зможе спостерігати у себе сліпу пляму, якщо розмістить перед собою малюнок 12 і закривши праве око і лівим оком подивиться на правий хрестик, обведений кружечком. При цьому особу необхідно тримати вертикально. Не зводячи погляду з правого хрестика, наближайте (або віддаляйте) обличчя від зображення і одночасно стежте за лівим хрестиком (не переводячи погляд). Певного моменту він зникне. Цим способом можна також оцінити приблизний кутовий розмір сліпої плями.
Виділяють парацентральні відділи поля зору. Залежно від участі у зорі одного чи обох очей, розрізняють монокулярне та бінокулярне поле зору. У клінічній практиці зазвичай досліджують монокулярне поле зору.
Бінокулярний та Стереоскопічний зір.
Зоровий аналізатор людини у нормальних умовах забезпечує бінокулярний зір, тобто зір двома очима з єдиним зоровим сприйняттям. Основним рефлекторним механізмом бінокулярного зорує рефлекс злиття зображення - фузійний рефлекс (фузія), що виникає при одночасному подразненні функціонально неоднакових нервових елементів сітківки обох очей. Внаслідок цього виникає фізіологічне двоїння предметів, що знаходяться ближче або далі фіксованої точки (бінокулярне фокусування). Фізіологічне двоїння (фокус) допомагає оцінювати віддаленість предмета від очей і створює відчуття рельєфності або стереоскопічності зору. При зорі одним оком сприйняття глибини (рельєфної віддаленості) здійснюється гол. обр. завдяки вторинним допоміжним ознакам віддаленості (видима величина предмета, лінійна та повітряна перспективи, загородження одних предметів іншими, акомодація ока тощо).
1 - Ліва половина зорового поля, 2 - Права половина зорового поля, 3 - Око, 4 - Сітківка, 5 - Зорові нерви, 6 - Окоруховий нерв, 7 - Хіазма, 8 - Зоровий тракт, 9 - Латеральне колінчасте тіло, 10 - Верхні горби четверогір'я, 11 - Неспецифічний зоровий шлях, 12 - Зорова кора головного мозку. [2]
Те, що людина бачить не очима, а за допомогою очей добре видно на рис. світу, що ми бачимо. Всі ці органи і складають наш зоровий аналізатор або зорову систему.
Саме тому сучасна наука визначає колір як відчуття, що виникає в органі зору людини при впливі на неї кольору. У свій час Ньютон довів досвідченим шляхом, що світло - це видима людиною область.електромагнітних випромінювань від головного джерела світла нашої Сонячної системи – Сонця. Від Сонця виходить кілька видів електромагнітних випромінювань, ці випромінювання представлені у таблиці 2 нижче. Як бачите, людина сприймає лише малу частину – видиме світло.
Спрощено, око людини є радіоприймачем, здатним приймати електромагнітні хвилі певного (оптичного) діапазону частот (рис 13).