Зрение человека


МНОГОСЛОЙНОЕ ОКНО

Взгляните в окно. Вы видите дом, дерево, машину, человека, потому что они отражают лучи солнца или электрического света. Оконное стекло прозрачно, и лучи проникают в комнату.

В глаз эти лучи попадают тоже через «оконца». Они стоят одно за другим, как зимняя и летняя оконные рамы. В этом многослойном окне глаза есть твердые и жидкие слои.

Первый слой — твердая прозрачная роговица. Снаружи она постоянно протирается мигающим веком и промывается соленой слезой, которая содержит вещество, убивающее бактерий. Все это поддерживает безупречную чистоту и прозрачность наружного оконца глаза. Второй слой жидкий. Чистая кристально-прозрачная жидкость называется водянистой влагой. Третий слой опять твердый. Это хрусталик — прозрачное тело, похожее на лупу — двояковыпуклую линзу. Здесь происходит преломление лучей. Подойдя к хрусталику широким потоком, они выходят из него все более сближаясь.

Наконец, четвертый слой — вещество, похожее на студень или желатину, но только гораздо более прозрачное. Оно заполняет всю внутреннюю полость глазного яблока и называется стекловидным телом.

Световые лучи должны пройти через все эти прозрачные слои, прежде чем достигнут задней стенки глаза — сетчатки. Сетчатка глаза — это и есть орган зрительного чувства.

 

В ПОМОЩЬ ХРУСТАЛИКУ

Хрусталик глаза обладает поразительным свойством. Он может под действием специальных маленьких мышц делаться то более плоским, то более выпуклым. От изменения формы хрусталика изменяется и его способность преломлять лучи, а от этого изменяется расстояние, на котором они собираются в фокусе. Иначе говоря, хрусталик представляет собой линзу с легко меняющимся фокусным расстоянием. Благодаря этому на сетчатке могут одинаково хорошо фокусироваться и далекие, и близкие предметы.

Но способность хрусталика изменять кривизну имеет свои границы. Посмотрите на эту страницу, отодвинув книгу на расстояние вытянутой руки. Если у вас нормальное зрение, то вы хорошо увидите буквы. Начните теперь приближать книгу к лицу. Вы продолжаете хорошо различать текст, потому что по мере приближения его к глазу хрусталик становится все выпуклее и по-прежнему хорошо собирает лучи на сетчатке. Но вот вы уже настолько приблизили книгу к глазам, что почти уткнулись в нее носом. Вам кажется, что буквы расплылись, стали бесформенными, и вы уже ничего не можете прочитать. На таком близком расстоянии хрусталик уже не в состоянии фокусировать лучи на сетчатке.

Часто глаза обладают недостатком: хрусталик плохо фокусирует изображение предметов, отдаленных от глаза или, наоборот, отстоящих от него недалеко, не далее чем на расстоянии вытянутой руки. В первом случае говорят о близорукости, во втором — о дальнозоркости. Эти недостатки глаза легко исправляются очками.

Чтобы избежать нарушений в нормальной работе глаза и развития близорукости, надо соблюдать правила гигиены зрения. Не следует читать, слишком низко склонившись над книгой. Нельзя читать лежа. Необходимо нормально освещать книги или тетради при чтении и письме, предметы труда во время работы, например при сборке мелких деталей, вышивании и т. п. В течение жизни глаз должен одинаково упражняться в разглядывании предметов, находящихся на близком и отдаленном расстоянии. Близорукие люди редко встречаются среди моряков, рыбаков, сельских жителей. Чаще это горожане и в особенности любители постоянно находиться в комнате. Их глаза привыкают к рассматриванию лишь близких предметов, а чтобы увидеть что-нибудь в отдалении, приходится прибегать к очкам.

 

РЕГУЛИРОВЩИК СВЕТА

Попросите товарища смотреть на освещенное окно или лампу. Прикройте ладонью его глаза. Затем отнимите ладонь и быстро взгляните на глаза. Вы увидите, что их зрачки сузятся. При ослаблении освещения зрачки расширяются, при усилении — суживаются.

Таким путем регулируется количество света, попадающего в глаз.

Зрачок — это отверстие в сосудистой оболочке глаза, окруженное маленькими мышцами. Сокращаясь или расслабляясь, они могут увеличивать или уменьшать размеры отверстия.

Сосудистая оболочка около зрачка содержит красящее вещество — пигмент. Он придает этой оболочке и глазу тот или иной цвет — синий, голубой, серый, коричневый, поэтому ее принято называть радужной оболочкой. При отсутствии пигмента, что бывает у альбиносов (белых мышей, белых кроликов), радужная оболочка не окрашена и через тонкие стенки кровеносных сосудов просвечивает красная кровь.

 

СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Строение сетчатки сложное; главную роль в ней играют светочувствительные приборчики — палочки и колбочки.

Количество их чрезвычайно велико. Ученым удалось сосчитать в сетчатке до 130 млн. палочек и около 7 млн. колбочек. Каждая из них содержит светочувствительное вещество, в котором под действием света происходят электрохимические реакции. С помощью микроэлектродов отдельные палочки и колбочки соединялись с высокочувствительным гальванометром. Таким путем удалось обнаружить, что при действии света в палочках и колбочках возникает разность электрических потенциалов. Импульсы, возникнув в палочках и колбочках, переходят на волокна зрительного нерва, с которыми эти палочки и колбочки связаны. У зрительного нерва около 1 млн. волокон, следовательно, с каждым волоконцем связано около 140 палочек и колбочек. Импульсы распространяются по зрительному нерву и достигают головного мозга, где и возникает ощущение света.

Чувствительность сетчатки глаза к свету очень велика. Ученые установили, что при абсолютной прозрачности воздуха глаз может различить свет силой в одну свечу с расстояния в 200 км.

Но такой высокой чувствительностью глаз обладает только в том случае, если до этого он находился в абсолютной темноте. Если же глаз подвергнуть действию сильного света, то его чувствительность может снизиться в сотни тысяч раз. Этим объясняется, почему человек, опоздавший к началу киносеанса и вошедший в кинозал из ярко освещенного фойе, вначале ничего, кроме освещенного экрана, не видит. Однако чувствительность глаза в слабо освещенном помещении быстро начинает возрастать, и уже через несколько минут человек различает и ряды зрительного зала, и сидящих зрителей. Каждому известно также, что после перехода из темноты на свет последний кажется настолько ярким, что приходится закрывать глаза. Через некоторое время свет уже не кажется таким ярким. Такое изменение чувствительности глаза к свету носит название адаптации. Адаптацией обладают и другие органы чувств. Всякое раздражение вначале кажется сильным, но постепенно оно ослабевает вследствие понижения чувствительности органа чувств. Так, например, человек «привыкает» к запаху, не замечает прикосновения одежды и т. п.

 

СЛЕПОЕ ПЯТНО

Сетчатка не вся обладает светочувствительностью. В том месте, где от нее отходит зрительный нерв, нет ни палочек, ни колбочек, потому эта область лишена светочувствительности и называется слепым пятном.

В наличии слепого пятна легко убедиться на простом опыте. Закройте рукой левый глаз. Посмотрите правым глазом с близкого расстояния на крестик, который дан на рисунке; всмотритесь в него пристальнее. В какой-то момент вы заметите, что один из черных кружков, стоящих недалеко от крестика и до этого так хорошо видимый, вдруг исчез из вашего поля зрения. Этого круга как будто не стало: вы его не видите.

Опыт, который вы проделали, называется опытом Мариотта.

Когда вы смотрели на крестик, то повернули глаз таким образом, чтобы изображение крестика пришлось в самую центральную часть сетчатки, богатую светочувствительными элементами. Изображение же круга пришлось на слепое пятно, и поэтому круг оказался невидимым.

 

КАК СМОТРЕТЬ НА ЗВЕЗДУ?

Светочувствительные элементы — палочки и колбочки — распределены по сетчатке неравномерно. Когда вы смотрите на какой-нибудь предмет прямо, то его изображение приходится на центральную часть сетчатки, где много колбочек. Колбочки воспринимают главным образом дневной свет и все многообразие красок. Но чувствительность их к слабому свету мала, зато она велика у палочек, которые в меньшем количестве находятся в центральной части сетчатки и в большем — сбоку, на ее периферии. Поэтому если вы хотите рассмотреть очень слабо видимую звезду, то лучше смотреть не прямо на нее, а немного в сторону, на соседний с ней участок темного неба. Тогда вы вдруг увидите эту звезду значительно более яркой, потому что лучи от нее упадут на периферию сетчатки.

 

ТРИ ЦВЕТА

Палочки обладают только светочувствительностью, а колбочки также и цветочувствительностью. Благодаря им глаз может воспринимать бесчисленное разнообразие красок. Известно, что каждый цвет характеризуется определенной длиной световой волны. Самая длинная волна, воспринимаемая глазом, дает ощущение красного цвета, длина такой волны 0,7 мк, а самая короткая, 0,35 мк, соответствует фиолетовому цвету. Более длинные волны, чем 0,7 мк (инфракрасные), и более короткие, чем 0,35 мк (ультрафиолетовые), наш глаз не воспринимает. Зато очень хорошо он воспринимает все то, что лежит между этими длинами волн и что дает все известные нам цвета спектра: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Как же можно объяснить восприятие всего многообразия цветов? Можно подумать, что для каждого цвета есть свои специальные цветовоспринимающие колбочки. Но тогда нужно допустить необычайное разнообразие видов колбочек, из которых каждая обладает чувствительностью лишь к лучам какой-нибудь одной длины волны. На самом же деле оказалось, что все богатство восприятий цветов можно объяснить, предположив наличие только трех цветоощущающих аппаратов. Впервые идея о «трех материях дна ока» была высказана М. В. Ломоносовым, а затем тщательно разработана Г. Гельмгольцем. По этой идее в глазе содержится три вида колбочек: одни из них обладают максимальной чувствительностью к красным лучам спектра, другие — к зеленым, а третьи — к фиолетовым. Все другие цвета дают различную степень раздражения указанных трех видов колбочек. Например, желтые лучи сильнее раздражают колбочки, чувствительные к красному цвету, слабее — колбочки, чувствительные к зеленому, и совсем слабо — колбочки, чувствительные к фиолетовому цвету. Таким же образом можно объяснить ощущение синего цвета. Он сильно раздражает колбочки, чувствительные к фиолетовому, слабее — колбочки, чувствительные к зеленому, и совсем слабо — колбочки, чувствительные к красному цвету.

Колбочки чувствительны к цветам только при ярком свете. При слабом освещении восприятие цветов резко ухудшается, и все предметы в сумерках кажутся серыми.

Встречаются, правда очень редко, люди с недостаточностью колбочкового аппарата глаза. Такие люди не различают цветов, и все предметы кажутся серыми. Это явление носит название дальтонизма, по имени физика Дальтона, который сам страдал недостаточностью цветоощущения.

 

ГЛАЗА—ЩУПАЛЬЦА

Глаза воспринимают не только свет и цвет. Они дают нам представление о форме предметов, их удаленности, размерах, высоте, ширине, глубине, иначе говоря, об их пространственном расположении. Как же это происходит?

Произведите с товарищем такой опыт. Попросите его смотреть на карандаш и наблюдайте при этом за положением его глаз. Приближайте карандаш к его носу. Вы увидите, как глаза будут поворачиваться внутрь. Отдаляйте теперь карандаш — глаза начнут движение наружу. Поднимайте карандаш кверху, книзу, отводите его влево, вправо — вы увидите, как глаза вашего товарища будут поворачиваться в направлении движения карандаша. Глаза редко бывают в полном покое. Глядя на какой-нибудь предмет, они как бы ощупывают его своими движениями.

Мышцы глаза имеют не только двигательные нервы, но и чувствующие. При каждом движении мышцы, ее сокращении или расслаблении происходит раздражение находящихся в ней специальных окончаний чувствующего нерва. Возникшее в них возбуждение передается по нерву в мозг. Таким путем возникают ощущения движений глазных мышц и их взаимного расположения, а так как движение и положение глаз связаны с движением и положением в пространстве рассматриваемых предметов, то на основе этих мышечных ощущений мы получаем представление о пространстве.

Большую роль в глазомере играет зрение двумя глазами, т. е. так называемое бинокулярное зрение, когда совместно двигаются оба глаза, отчего их зрительные оси то сближаются, то расходятся, то перемещаются параллельно. Кроме того, глядя на какой-нибудь предмет двумя глазами, мы видим его правым глазом немного более справа, а левым— немного более слева. От этого получается впечатление глубины, объемности предмета. Такое зрение носит название стереоскопического.

Точного представления о пространстве и, в частности, об удаленности от нас предмета одно зрение еще не дает. Человек научается правильно оценивать расстояние только тогда, когда ощущение напряжения глазных мышц сочетается с движениями мышц конечностей, которые происходят при приближении к рассматриваемому предмету. Следовательно, точный глазомер вырабатывается на основе движений, на основе жизненного опыта.

 

ОТДЕЛЬНО И ВМЕСТЕ

На столе стоит ваза с цветами. Вы видите сразу все: и стол, покрытый скатертью, и вазу, ярко освещенную со стороны окна, и краски цветов. В то же время вы можете разобраться в том, что освещено сильнее и что слабее, каковы размеры стола и форма вазы, что окрашено в красный, а что в желтый или зеленый цвет.

Теперь вы знаете, что глаз способен воспринимать и анализировать каждую деталь по отдельности: палочки главным образом анализируют степень освещенности, колбочки — окрашенность предмета, мышцы глаза — форму, размеры. От каждого самого малого чувствующего аппарата глаза по бесчисленным волоконцам зрительного нерва распространяются импульсы, сопровождаемые электрическими явлениями. Они достигают в конечном счете затылочной области коры больших полушарий. Нервные клетки этой области связаны друг с другом и с нервными клетками других областей, например двигательной. Эти связи могут быть прирожденными, но в большинстве случаев они возникают в течение жизни, закрепляя накапливающийся опыт. Такие связи носят название условнорефлекторных. Благодаря им совершается дополнительный тонкий анализ всех деталей рассматриваемой картины. Но, помимо анализа, совершается и синтез — соединение, сложение, объединение всех отдельных элементов в одно целое.

Как анализ — разделение по элементам, так и синтез — объединение в целое свойственны не только зрению, но и другим органам чувств. Каждый их чувствующий элемент, каждый рецептор воспринимает лишь один вид раздражителя, но в нервных центрах все раздражители могут восприниматься уже совместно.