Optik bir sistem olarak insan gözü. gözlerimiz nasıl

İnsanlarda görme ve işitme, koku alma duyusundan çok daha iyi gelişmiştir. Işığa duyarlı hücreler ve sesleri yakalayan hücreler, tüm gelişmiş hayvanlarda olduğu gibi bizde de özel organlarda - gözlerde ve kulaklarda - toplanır.

Bir kamera gibi, gözümüzün bir "mercek penceresi" (kornea), bir diyafram (iris), bir "ayarlanabilir mercek" (kristal mercek) ve ışığa duyarlı bir tabakası (gözün arkasında yer alan retina) vardır. Retina hücreleri, optik sinir boyunca beyin korteksine sinyaller gönderir.

İnsan gözünde iki tür ışığa duyarlı hücre vardır: çubuklar ve koniler. Çubuklar karanlık ve aydınlık arasında ayrım yapar. Koniler rengi algılar. Her iki hücre türü de retinada bulunur - kan damarlarının nüfuz ettiği ince bir iç zar göz küresi. Genel olarak, göz küresi, ona şeklini veren birkaç yoğun bağ dokusu katmanından oluşur.

Mercek sayesinde gördüğümüz her şey retinaya ters olarak yansır. Ancak beyin bozulan görüntüyü düzeltir. Genel olarak, her şeye kolayca uyum sağlar. Biri haftalarca başının üstünde durmaya karar verirse, kısa süre sonra, baş aşağı resimler yerine, yine normal, “ayağa kalk” görüntüleri görecektir.

1. Optik sinir; 2. Kas; 3. ön kemik; 4. Kornea; 5. Kas

Göz küresinin ön kısmı - kornea - cam gibi şeffaftır: ışığı göze iletir. Daha sonra ışık, gözün "diyaframı" - iris - tarafından yakalanır ve bir ışında toplanır. İrisin pigment hücreleri göze belirli bir renk verir.Çok fazla pigment varsa gözler renklidir. kahverengi renk, küçükse veya hiç değilse - yeşilimsi gri ve mavi tonlarda. Işık daha sonra iki küçük kasla çevrili iristeki bir delik olan öğrenciye girer. Parlak ışıkta, bir kas öğrenciyi daraltır, diğeri karanlıksa genişletir. Öğrenciyi geçtikten sonra, ışık ışınları doğrudan merceğe düşer - sürekli bir top şeklini almaya çalışan elastik bir organ. Bir kas halkası buna müdahale eder: sürekli gerilirler ve merceğin şişkinliğini azaltırlar. Böylece lens eğriliğini kolayca değiştirir. Bu nedenle, ışık ışınları tam olarak çubuklar ve konilerle noktalı retina tabakasına düşer ve nesneleri açıkça görürüz. Yakındaki cisimlere baktığımızda mercek dışbükey olur ve ışınları daha güçlü kırar, bizden uzaktaki cisimler ise düzleşir ve ışınları daha zayıf kırar. Yaşla birlikte lens esnekliğini kaybeder. Sorunu bir şekilde düzeltmek için doğal merceğimize - merceğimize - yardım etmeli ve gözlük kullanmalıyız.

Bir kamera gibi, göz de bir "mercek penceresi", "diyafram", "ayarlanabilir mercek" ve fotoğraf filmini andıran bir "ışığa duyarlı katman" ile donatılmıştır. Sadece bu katman gözün kendisinin, retinasının bir parçasıdır. Ama yine de insan bir kameradan fazlasını görür, ne de olsa dünyaya iki gözle bakar. Hem sol hem de sağ gözler nesneleri farklı şekilde görür. Beynimiz, alınan iki görüntüyü karşılaştırır ve onlardan gördüğünün biçimini yargılar, bu yüzden insanlar uzaysal görüşe sahiptir. Ancak, örneğin, bir tavukta gözler başın yanlarına yerleştirilmiştir ve üç boyutlu görme ile donatılmamıştır.

Yakın görüşlülük ve uzak görüşlülük

Neredeyse her üç kişiden biri görme bozukluğu yaşıyor. Yakın görüşlülük ve uzak görüşlülük en yaygın olanlardır, ancak gözlük veya gözlükle çok iyi düzeltilirler. kontak lens. Miyopi, gözün patolojisinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. miyop adam yakını net görebilir, ancak uzaktan bakıldığında görüntü çok bulanık olur. Uzak görüşlülük, gözün normal yaşlanmasının bir sonucudur. 40 yaşından itibaren, mercek yıllar içinde esnekliğini kaybettiği için yakını giderek daha az net görürüz.

Göz, karmaşık ve çok hassas bir mekanizmadır. Robotu hala biyologlar tarafından tam olarak anlaşılmış değil. Bilim sürekli olarak insan gözüne benzer bir şey yaratmaya çalışıyor olsa da. Bazen gerçekten işe yarıyor. Artık birçok insan, işlev, çalışma ve yapı bakımından insan gözüne benzeyen bir tür cihaza sahip - bu bir kamera ve bir video kamera. Bu cihazlarla gözümüz arasında benzer olan nedir? Şimdi öğreneceğiz.

İnsan gözünün şekli 2,5 cm çapında düzensiz bir topa benzer ve bilimde göz küresi olarak adlandırılır. Bir şey gördüğümüzde gözümüze ışık girer. Bu ışık, baktığımız şeyin yansımalarından başka bir şey değildir. Işık, sinyaller şeklinde gelir. geri göz küresi - retina. Retina birçok katmandan oluşur, ancak ana parçalar çubuklar ve konilerdir.

Gördüğümüz bilgilerin işlendiği retinadadır ve sinyal beyne iletilir. Retinanın gerekli cisme odaklanabilmesi için gözde mercek denen bir mercek bulunur. Göz küresinin önünde bulunur ve yapı ve şekil olarak doğaldır. bikonveks mercek. Lens, bilgileri tam olarak gerekli konuya odaklar. Genel olarak lens, gözün en karmaşık ve "akıllı" kısımlarından biridir. Konaklama sahibi - bu, daha iyi odaklanma için pozisyonunu, boyutunu ve kırılma gücünü değiştirme yeteneğidir. Mercek duruma göre eğriliğini değiştirir - yakındaki nesneleri görmemiz gerekirse mercek eğriliği artırır, ışığı daha fazla kırar ve dışbükey hale gelir. Bu, tüm ayrıntıların en küçük ayrıntısına kadar düşünülmesine yardımcı olur.

Uzaktaki nesnelere bakarsak mercek düzleşir ve kırma gücünü azaltır. Bütün bunları siliyer kas sayesinde yapabilir. Ancak, elbette, lensin kendisi baş edemez - yardımcı olur vitröz vücut.
Bu madde göz küresinin 2/3'ünü kaplar ve jöle benzeri bir dokudan oluşur. Camsı gövde, ışığın kırılmasına ek olarak, göze şekil ve sıkıştırılamazlık da sağlar. Işık, gözbebeği aracılığıyla merceğe girer. Aynada görülebilir - bu, gözümüzün orta kısmındaki en siyah dairedir. Öğrenci çapını değiştirebilir ve buna göre gelen ışığın miktarını kontrol edebilir. İrisin kasları ona bu konuda yardımcı olur. Bunu gözbebeğinin etrafında bir daire olarak görüyoruz ve bildiğimiz gibi, gözün bu kısmı farklı renkler, bunu belirleyen tam olarak irisin pigment hücreleridir.

Böylece, öğrenci, kendisine yönlendirilen ışık miktarına bağlı olarak boyutunu değiştirir. Aynada gözlerinize bakarsanız, birçok ilginç şey görebilirsiniz. Gözümüz parlak ışığa bakarsa göz bebeği daralır ve böylece parlak ışığın içeri girmesine izin vermez. çok sayıda retinaya geç.

Ortam karanlıksa, öğrenci genişler. Böylece bu siyah daire görüşümüzü bozmaz. Sklera gözün önünde bulunur protein kaplama, 0,3-1 mm çapında. Göz küresinin bu tabakası protein liflerinden ve kolajen hücrelerden oluşur. Sklera gözü korur ve destekleyici bir işlev görür. Rengi belli bir süt rengi tonu ile beyazdır, sadece orta kısımda korneaya geçer - şeffaf bir film.

Kornea, öğrencinin ve irisin üzerinde bulunur ve ışığın en başında kırıldığı yer burasıdır. Protein kaplamanın altında, göz bebeği ve irisin bulunduğu bir koroid vardır. Gözün kandan gerekli maddeleri aldığı ince kan kılcal damarları da burada bulunur.

Başına damar tabakası siliyer kası içeren bir siliyer cisim vardır, bu da ışığın içinde büküldüğü anlamına gelir. Tüm bu kabuklar arasında boşluklar vardır, gözü doyuran ışığı kıran şeffaf bir sıvı ile doldurulurlar.

Gözün dış kısımları göz kapaklarıdır - alt ve üst. Göz küresinin nemlendirildiği ve lekelerden korunduğu lakrimal bezleri içerirler. Göz kapaklarının altında kaslar vardır. Sadece 3 çift vardır ve hepsi gözün hareketine katılır - bazıları gözü soldan sağa, bazıları yukarı ve aşağı hareket ettirir ve diğerleri onu eksen boyunca döndürür. Bu kaslar, yakından bakıldığında gözü öne doğru çeker, uzağa bakarken ise yuvarlar.

Her şey çok uyumlu ve kesinlikle gözün tüm bölümleri odaklanma sürecine dahil oluyor. Optik aparatta bir sorun varsa, miyopi ve hipermetropi gibi hastalıklar gelişir. Bu görme hastalıkları ile göze giren ışık retina üzerine değil, önündeki veya arkasındaki bölgeye düşer. Gözün optik sistemindeki bu tür değişikliklerle yakın veya uzaktaki nesneler bulanıklaşır.

Miyopi, skleranın ileri geri yönde gerilmesi ile karakterizedir ve göz küresi bir elips şeklini alır. Bu sayede eksen uzamış ve ışık retinaya değil onun önüne odaklanmıştır. Bu hastalığı olan bir kişi, uzaktaki tüm nesneler net olmadığı için ışığın kırılmasını eksi işaretiyle azaltmak için lens takar. Uzak görüşlülükte, tam tersine, tüm bilgiler retinanın arkasına düşer ve elmanın kendisi kısalır. Uzak görüşlülükle, yalnızca artı işaretli gözlükler iyi yardımcı olur.

Böylece, gözün tüm ana bölümlerini inceledikten ve nasıl çalıştıklarını anladıktan sonra, bazı sonuçlar çıkarabiliriz - içinden bir ışık demeti göz korneası retinaya girer, vitreus gövdesini ve merceği geçerek bilgiyi işleyen koni ve çubuklara girer.

İlginç olan, retinaya çarpan görüntünün hiç de gördüğünüz gibi olmamasıdır. Boyut olarak küçültülür ve baş aşağıdır. Neden dünyayı doğru görüyoruz? Her şeyi beynimiz yapar, bilgi aldığında onu analiz eder ve gerekli düzeltmeleri ve değişiklikleri yapar. Ancak sadece 3 hafta içinde gerekli olduğu için her şeyi görmeye başlıyoruz.

Bu yaşa kadar olan bebekler her şeyi alt üst olarak görürler, ancak o zaman beyin gerektiği gibi her şeyi alt üst etmeye başlar. Bu arada, bu konuda birçok çalışma ve birçok deney yapıldı. Örneğin, bir kişi her şeyi tersine çeviren gözlükleri takarsa, ilk başta kişi genellikle boşlukta kaybolur, ancak kısa süre sonra beyin normal olarak değişiklikleri algılar ve içinde yeni koordinasyon becerileri oluşur. Bu tür gözlükleri çıkaran kişi tekrar ne olduğunu anlayamaz ve görsel koordinasyonunu yeniden kurar ve her şeyi tekrar doğru görür. Bu tür imkanlarımız görsel aparat ve beynin görsel merkezi, insan vücudunun tüm sistemlerinin yapısının esnekliğini ve karmaşıklığını bir kez daha kanıtlıyor.

Gözler, çevremizdeki dünya hakkında bilgi edinmek için ana insan araçlarından biridir. İnsanların duyumların yüzde 80 ila 90'ı tam olarak görme yoluyla alır.

Gözlerin yardımıyla bir kişi nesnelerin şeklini ve rengini tanır, uzaydaki hareketlerini takip edebilir. içinde vizyon olmadan modern dünya hayat yeterince zor: gelen bilgilerin büyük bir kısmı görsel algı. İnsan gözünün cihazı, onun en gelişmiş optik cihazlardan biri olmasını sağlar.

Ne görüyoruz?

İnsanlarda görme işlevi sadece gözler tarafından gerçekleştirilir - eşleştirilmiş organ kafatasının göz yuvalarında bulunur. Bölüm görsel analizör ayrıca optik siniri içerir ve tüm sistem yardımcı sistemler: göz kapakları, gözyaşı bezleri ve göz küresinin kasları.

Bu arada, ikincisi haklı olarak insan vücudundaki en hızlı kaslardan biri olarak kabul edilir. Bakış bir noktaya odaklansa bile, bu kaslar bir saniye içinde gözlerin senkron yüzden fazla hareket yapmasına izin verir.

Gözün arkasında, yörüngenin boşluğunda, bir tür yağ dokusu "tampon" vardır ve göz küresinin kapalı kısımları, kan damarlarının nüfuz ettiği gözün mukoza zarı - konjonktiva tarafından korunur.

Tüm insanlarda göz küresi yaklaşık olarak aynı büyüklüktedir. Doğduğundan beri, yaklaşık olarak iki katına çıktı.

Nasıl görüyoruz?

İnsan gözü karmaşık bir optik sistem, birkaç mercek ve görüntüyü algılayan özel bir sensörden oluşur.

İlk olarak, ışık ışınları, sistemin ilk merceği olan gözün korneasının arkasında bulunan göz bebeğine girer.

Öğrenci, bir kameradaki diyaframa benzer. İrisin merkezinde bulunur ve göze giren ışık akısının yoğunluğunu ayarlayarak daralabilir ve genişleyebilir.

Öğrenci, yalnızca doğrudan önünde bulunan ışık ışınlarını geçebilir ve irisin pigmenti, görüntü bozulmasına neden olabilecek yan ışınları geciktirir.

lens

Göz bebeğinden geçen ışık ışınları, gözün ikinci merceği olan mercek tarafından kırılır. Lensin şekli özel bir kas yardımı ile değiştirilebilir.

Daha yakın nesnelere odaklanmak için kas gerilir ve mercek daha dışbükey hale gelir. Uzaktaki nesnelere odaklanmak gerekirse kas gevşer ve mercek düzleşir. Bu süreç denir konaklama.

Bozulursa, lens kaslarının zayıflığından dolayı gelişir. miyopi(uzaktaki nesneleri ayırt edememe) ve ileri görüşlülük(yakın aralıklı nesneleri ayırt etmede zorluk)

Lensin arkasında camsı gövde bulunur. Retinaya kadar gözün neredeyse tüm boşluğunu kaplar ve göz küresinin elastikiyetini sağlar.

Alıcı cihaz - retina

Mercekle odaklandıktan sonra, ışık ışınları retinaya düşer - görülenin ters çevrilmiş bir görüntüsünün yansıtıldığı bir tür içbükey ekran.

Retinanın dış tabakası iki tür özel hücreden oluşur: ışığı algılayan çubuklar ve renkleri tanıyan koniler. yardım ile kimyasal süreçler Bu hücrelerin ışıkla uyarılması, beyne iletilen bir sinir uyarısına kodlanır.

Nesnelerin renklerini ve ince ayrıntılarını ayırt etmenizi sağlayan retinanın en hassas kısmı - sarı nokta veya merkezinde bulunan makula.

Ayrıca retinada kör bir nokta var - tamamen çubuklardan ve konilerden yoksun bir alan. Burada optik sinir, kodlanmış görüntüyü beyne ileten ve sonunda işlendiği ve yorumlandığı retinadan çıkar.

Göz hastalıkları

Birçok göz hastalığı vardır. Bazıları gözün kendisindeki bozukluklardan kaynaklanır, geri kalanı ise gözleri etkiler. yaygın hastalıklar ve sonuçları yanlış görüntü hayat: de diyabet, bez fonksiyonları ile ilgili problemler iç salgı, hipertansiyon, alkol tüketimi vb.

Gözler, çevremizdeki dünya hakkında bilgi edinmek için ana insan araçlarından biridir. Bu eşleştirilmiş organ, iki mercek ve bir alıcı cihaz - retinadan oluşan karmaşık bir sistemdir.

Görme bozukluğu, sağlıksız bir yaşam tarzının sonuçlarından biridir.

İnsan gözü genellikle şaşırtıcı bir doğa mühendisliği örneği olarak gösterilir - ancak bunun, evrim sırasında ortaya çıkan 40 cihazdan biri olduğu gerçeğine bakılırsa, farklı organizmalar, insanmerkezciliğimizi yumuşatmalı ve insan gözünün yapısının mükemmel bir şey olmadığını kabul etmeliyiz.

Gözle ilgili hikayeye bir fotonla başlamak en iyisidir. Bir kuantum elektromanyetik radyasyon, birinin saatinden beklenmedik bir parıltıyla gözlerini kısıp geçen, yoldan geçen bir kişinin gözüne yavaşça uçar.

Gözün optik sisteminin ilk kısmı korneadır. Işığın yönünü değiştirir. Bu, gökkuşağından da sorumlu olan kırılma gibi bir ışık özelliği nedeniyle mümkündür. Işığın hızı boşlukta sabittir - 300.000.000 m/s. Ancak bir ortamdan diğerine geçerken (bu durumda havadan göze), ışık hızını ve hareket yönünü değiştirir. Hava için kırılma indisi kornea için 1.000293 - 1.376'dır. Bu, korneadaki ışık huzmesinin hareketini 1.376 kat yavaşlattığı ve gözün merkezine daha yakın saptığı anlamına gelir.

Partizanları ayırmanın en sevilen yolu, yüzlerine parlak bir lamba yakmaktır. İki nedenden dolayı acıyor. Parlak ışık- bu güçlü bir elektromanyetik radyasyondur: trilyonlarca foton retinaya saldırır ve sinir uçları beyne çılgınca miktarda sinyal iletmek zorunda kalır. Aşırı gerilimden, teller gibi sinirler yanar. Göz bebeğini kapatmak ve retinayı korumak için umutsuz bir girişimde bulunan irisdeki kaslar, ellerinden geldiğince sert bir şekilde kasılmaya zorlanır.

Ve öğrenciye uçar. Onunla her şey basit - bu iristeki bir delik. Dairesel ve radyal kaslar nedeniyle, iris, tıpkı bir kameradaki diyafram gibi, göze giren ışık miktarını düzenleyerek, öğrenciyi buna göre daraltabilir ve genişletebilir. İnsan göz bebeği çapı, aydınlatmaya bağlı olarak 1 ila 8 mm arasında değişebilir.

Göz bebeğinden geçen foton, yörüngesinden sorumlu ikinci mercek olan merceğe çarpar. Mercek ışığı korneadan daha az kırar, ancak hareketlidir. Mercek, eğriliğini değiştiren silindirik kaslara asılır ve böylece bizden farklı mesafelerdeki nesnelere odaklanmamızı sağlar.

Görme bozukluklarının ilişkili olduğu odak noktasıdır. En yaygın olanları yakın görüşlülük ve uzak görüşlülüktür. Her iki durumda da görüntü, olması gerektiği gibi retinaya odaklanmaz, onun önünde (uzağı görememe) veya arkasında (uzağı görememe) odaklanır. Şekli yuvarlaktan ovale çeviren bu durumun sorumlusu gözdür ve ardından retina lensten uzaklaşır veya lense yaklaşır.

Lensten sonra foton, vitröz gövdeden (şeffaf jöle - tüm gözün hacminin 2 / 3'ü,% 99 - su) doğrudan retinaya uçar. Burası fotonların kaydedildiği ve varış mesajlarının sinirler boyunca beyne gönderildiği yerdir.

Retina fotoreseptör hücrelerle kaplıdır: ışık olmadığında özel maddeler üretirler - nörotransmiterler, ancak bir foton onlara girer girmez fotoreseptör hücreleri onları üretmeyi durdurur - ve bu beyne bir sinyaldir. Bu hücrelerin iki türü vardır: ışığa daha duyarlı olan çubuklar ve hareketi algılamada daha iyi olan koniler. Toplamda yüz milyondan fazla ışığa duyarlı element olan yaklaşık yüz milyon çubuk ve 6-7 milyon koni daha var - bu, hiçbir "Hassel" in hayal edemediği 100 megapikselden fazla.

Kör nokta, ışığa duyarlı hiçbir hücrenin olmadığı bir dönüm noktasıdır. Oldukça büyük - 1-2 mm çapında. Neyse ki elimizde binoküler görme ve benekli iki resmi tek bir normal resimde birleştiren bir beyin var.

Sinyal iletimi sırasında insan gözü mantıkta problem var. Aslında görme ihtiyacı duymayan sualtı ahtapotu bu anlamda çok daha tutarlıdır. Ahtapotlarda, bir foton önce retinadaki bir koni ve çubuk tabakasına çarpar, hemen arkasında bir nöron tabakası bekler ve beyne bir sinyal iletir. İnsanlarda, ışık önce nöronların katmanlarını kırar ve ancak o zaman fotoreseptörlere çarpar. Bu nedenle, gözde ilk nokta var - kör nokta.

İkinci nokta sarıdır, bu, retinanın merkezi alanıdır ve öğrencinin tam karşısında, biraz daha yüksek optik sinir. Göz burayı en iyi görür: Buradaki ışığa duyarlı hücrelerin konsantrasyonu büyük ölçüde artar, bu nedenle görme alanının merkezindeki görüşümüz, çevredekinden çok daha keskindir.

Retinadaki görüntü ters çevrilir. Beyin, resmi nasıl doğru yorumlayacağını bilir ve orijinal görüntüyü ters çevrilmiş olandan geri yükler. Çocuklar beyinleri photoshopunu kurarken ilk birkaç gün her şeyi ters görüyor. Görüntüyü çeviren gözlük takarsanız (bu ilk kez 1896'da yapıldı), o zaman birkaç gün içinde beynimiz böyle ters bir resmi doğru yorumlamayı öğrenecek.