Penglihatan ialah salah satu deria manusia yang paling berharga. Walaupun sistem visual adalah bahagian otak yang agak kompleks, prosesnya didorong oleh unsur optik yang sederhana: mata. Ia membentuk imej pada retina, di mana cahaya diserap oleh fotoreseptor. Dengan bantuan mereka, isyarat elektrik dihantar ke korteks visual untuk pemprosesan selanjutnya.
Unsur utama sistem optik mata: kornea dan kanta. Mereka melihat cahaya dan menayangkannya ke retina. Perlu diingat bahawa peranti mata adalah lebih mudah daripada kamera dengan pelbagai kanta yang dicipta dalam rupanya. Walaupun fakta bahawa hanya dua elemen memainkan peranan kanta dalam mata, ini tidak menjejaskan persepsi maklumat.
Cahaya
Sifat semula jadi cahaya juga mempengaruhi beberapa ciri sistem optik mata. Sebagai contoh, retina paling sensitif di bahagian tengah untuk persepsi spektrum yang boleh dilihat, sepadan dengan spektrum sinaran Matahari. Cahaya boleh dilihat sebagai melintanggelombang elektromagnet. Panjang gelombang yang boleh dilihat daripada kira-kira biru (400 nm) kepada merah (700 nm) membentuk hanya sebahagian kecil daripada spektrum elektromagnet.
Adalah menarik untuk diperhatikan bahawa sifat zarah cahaya (foton) juga boleh menjejaskan penglihatan dalam keadaan tertentu. Penyerapan foton berlaku dalam fotoreseptor mengikut peraturan proses rawak. Khususnya, keamatan cahaya yang mencapai setiap fotoreseptor hanya menentukan kebarangkalian untuk menyerap foton. Ini mengehadkan keupayaan untuk melihat pada kecerahan rendah dan menyesuaikan mata dengan kegelapan.
Ketelusan
Dalam sistem optik tiruan, bahan lutsinar digunakan: kaca atau plastik dengan pengencang biasan. Begitu juga, mata manusia mesti membentuk imej berskala besar, resolusi tinggi menggunakan tisu hidup. Jika imej yang ditayangkan ke retina terlalu kabur, kabur, sistem visual tidak akan berfungsi dengan baik. Sebabnya mungkin penyakit mata dan saraf.
Anatomi mata
Mata manusia boleh digambarkan sebagai struktur separa sfera yang dipenuhi bendalir. Sistem optik mata terdiri daripada tiga lapisan tisu:
- luaran (sklera, kornea);
- dalaman (retina, badan ciliary, iris);
- perantaraan (koroid).
Pada manusia dewasa, mata adalah kira-kira sfera berdiameter 24 mm dan terdiri daripada banyak komponen selular dan bukan selular yang berasal daripada garis germa ektodermal dan mesodermalsumber.
Bagian luar mata dilindungi oleh tisu tahan dan fleksibel yang dipanggil sklera, kecuali bahagian depan di mana kornea lutsinar membenarkan cahaya masuk ke dalam pupil. Dua lapisan lain di bawah sklera: koroid untuk menyediakan nutrien dan retina di mana cahaya diserap oleh fotoreseptor selepas pembentukan imej.
Mata adalah dinamik disebabkan oleh tindakan enam otot ekstrinsik untuk menangkap dan mengimbas persekitaran visual. Cahaya yang masuk ke mata dibiaskan oleh kornea: lapisan telus nipis yang bebas daripada saluran darah, diameter kira-kira 12 mm dan tebal kira-kira 0.55 mm di bahagian tengah. Filem koyak air pada kornea menjamin kualiti imej terbaik.
Ruang hadapan mata dipenuhi dengan bahan cecair. Iris, dua set otot dengan lubang tengah yang saiznya bergantung pada penguncupan, bertindak seperti diafragma dengan warna ciri bergantung pada jumlah dan pengedaran pigmen.
Pupil ialah lubang di tengah iris yang mengawal jumlah cahaya yang masuk ke mata. Saiznya berjulat daripada kurang daripada 2 mm dalam cahaya terang hingga lebih daripada 8 mm dalam gelap. Selepas murid melihat cahaya, kanta kristal bergabung dengan kornea untuk membentuk imej pada retina. Kanta kristal boleh mengubah bentuknya. Ia dikelilingi oleh kapsul elastik dan dilekatkan pada badan ciliary oleh zonula. Tindakan otot dalam badan ciliary membolehkan kanta meningkatkan atau mengurangkan kuasanya.
Retina dan kornea
Terdapat kemurungan pusat di retina di manamengandungi bilangan terbesar reseptor. Bahagian persisiannya memberikan kurang resolusi, tetapi khusus dalam pergerakan mata dan pengesanan objek. Medan pandangan semula jadi agak besar berbanding dengan tiruan dan 160×130°. Makula terletak berdekatan dan berfungsi sebagai penapis cahaya, kononnya melindungi retina daripada penyakit degeneratif dengan menyaring sinar biru.
Kornea ialah bahagian sfera dengan jejari kelengkungan anterior 7.8 mm, jejari kelengkungan posterior 6.5 mm dan indeks biasan tidak homogen 1.37 disebabkan oleh struktur berlapis.
Saiz mata dan fokus
Purata mata statik mempunyai jumlah panjang paksi 24.2 mm dan objek yang jauh difokuskan tepat di tengah retina. Tetapi sisihan dalam saiz mata boleh mengubah keadaan:
- miopia, apabila imej difokuskan di hadapan retina,
- rabun jauh apabila ia berlaku di belakangnya.
Fungsi sistem optik mata juga dilanggar sekiranya berlaku astigmatisme - kelengkungan kanta yang tidak betul.
Kualiti imej pada retina
Walaupun sistem optik mata difokuskan dengan sempurna, ia tidak menghasilkan imej yang sempurna. Beberapa faktor mempengaruhi perkara ini:
- pembiasan cahaya dalam pupil (kabur);
- penyimpangan optik (semakin besar murid, semakin teruk keterlihatan);
- berterabur di dalam mata.
Bentuk kanta mata khusus, variasi indeks biasan dan ciri geometri adalah kelemahan sistem optik mataberbanding dengan bahan buatan. Mata biasa sekurang-kurangnya enam kali lebih rendah kualiti dan setiap satu menghasilkan peta bit asal bergantung pada penyimpangan yang ada. Jadi, sebagai contoh, rupa bentuk bintang akan berbeza bagi setiap orang.
Penglihatan persisian
Bidang tengah retina memberikan resolusi spatial yang paling besar, tetapi bahagian persisian yang kurang berwaspada juga penting. Terima kasih kepada penglihatan persisian, seseorang boleh menavigasi dalam gelap, membezakan antara faktor gerakan, dan bukan objek bergerak itu sendiri dan bentuknya, dan menavigasi di angkasa. Penglihatan periferi adalah dominan pada haiwan dan burung. Selain itu, sesetengah daripada mereka mempunyai sudut tontonan semua 360 ° untuk peluang hidup yang lebih tinggi. Ilusi visual dikira berdasarkan ciri penglihatan persisian.
Keputusan
Sistem optik mata manusia adalah mudah dan boleh dipercayai serta disesuaikan dengan sempurna kepada persepsi dunia sekeliling. Walaupun kualiti yang boleh dilihat adalah lebih rendah daripada dalam sistem teknikal lanjutan, ia memenuhi keperluan organisma. Mata mempunyai beberapa mekanisme pampasan yang meninggalkan beberapa batasan optik yang berpotensi diabaikan. Contohnya, kesan negatif besar penyahfokusan kromatik dihapuskan oleh penapis warna yang sesuai dan kepekaan spektrum laluan jalur.
Dalam dekad yang lalu, kemungkinan membetulkan penyimpangan mata menggunakan penyesuaianoptik. Pada masa ini secara teknikalnya boleh dilakukan di makmal dengan peranti pembetulan seperti kanta intraokular. Pembetulan boleh memulihkan keupayaan untuk melihat, tetapi terdapat nuansa - selektiviti fotoreseptor. Walaupun imej tajam ditayangkan ke retina, huruf terkecil yang boleh dilihat memerlukan berbilang fotoreseptor untuk mentafsir dengan betul. Imej huruf yang lebih kecil daripada ketajaman penglihatan yang sepadan tidak akan dibezakan.
Walau bagaimanapun, gangguan penglihatan utama adalah penyimpangan yang lemah: nyahfokus dan astigmatisme. Kes-kes ini telah diperbetulkan dengan mudah oleh pelbagai perkembangan teknologi sejak abad ketiga belas, apabila kanta silinder dicipta. Kaedah moden melibatkan penggunaan kanta sentuh dan intraokular atau prosedur pembedahan refraktif laser untuk mengedit struktur sistem optik pesakit.
Masa depan oftalmologi kelihatan menjanjikan. Teknologi fotonik dan pencahayaan akan memainkan peranan penting di dalamnya. Penggunaan optoelektronik termaju akan membolehkan prostesis baharu memulihkan mata yang rabun tanpa membuang tisu hidup, seperti yang berlaku pada masa ini. Tomografi koheren optik baharu boleh memberikan visualisasi 3D masa nyata skala penuh mata. Sains tidak berdiam diri sehingga sistem optik mata membolehkan setiap daripada kita melihat dunia dalam segala kemuliaannya.
