Глаз – фотобиологический приёмник излучения

Основным приёмником излучения является человеческий глаз. То, как мы воспринимаем окружающий мир, зависит: от строения глаза, от особенностей связи глаза с мозгом, т.е. от нашего психофизического состояния. Рассмотрим строение человеческого глаза.

Глаз (рис. 11.1) – это шарообразное тело, заполненное прозрачным для видимого излучения веществом – стекловидное тело. Стекловидное тело заключено в плотную оболочку – склеру, которая выполняет защитную функцию глаза. Склера непрозрачна, за исключением передней открытой части глаза, где она переходит в прозрачную «линзу» – роговицу. За ней находится изменяемая диафрагма – зрачок, диаметр которого изменяется рефлекторно в зависимости от интенсивности падающего света от 2 до 8 мм.

Рис. 11.1. Строение человеческого глаза

Внутри глаза, непосредственно за зрачком, расположено прозрачное упругое тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы и называемое хрусталиком. Он имеет неравномерный показатель преломления, с минимум по краям и максимальным значением в центре. Хрусталик представляет собой слоистую гибкую структуру, которая заключена в тонкую прозрачную оболочку, охваченную кольцеобразной мышцей, под действием которой он может изменять свою кривизну, в результате чего свет от объекта

расположенного на различных расстояниях всегда фокусируется на поверхности сетчатки. Такое изменение кривизны хрусталика называется аккомодацией. Нарушение этого естественного процесса приводит к близорукости или дальнозоркости. У глаза, имеющего нормальную рефракцию, фокусное расстояние оптической системы может изменяться от 19,5 до 23 мм, а расстояние наилучшего зрения – 25 см.

Сетчатка имеет сложное строение и состоит из восьми слоев. Один из этих слоев отвечает за восприятие света. Этот слой состоит из мельчайших светочувствительных клеток: палочек (около 130 млн.) и колбочек (около 7 млн.). Строение этих клеток и их работа во многом объясняют механизм зрительного восприятия света, а также механизм цветного зрения. Внутри клеток находится четыре вида фотопигментов: один – в палочках и три – в колбочках. Вещество палочек – родопсин. Максимальное поглощение света родопсином соответствует излучению с длиной волны 512 нм. Пигмент палочек светочувствителен в диапазоне 380…760 нм даже при малом освещении (рис. 11.2 (2)). Что касается колбочек, то они менее чувствительны к свету, чем палочки, и реагируют на свет лишь при достаточном освещении (рис. 11.2 (1)). Поэтому, в темноте человек не способен различать цвета, а воспринимает только чёрно белое изображение. Колбочки содержат вещество – иодопсин. Колбочки могут быть трех видов: сине, зелено и красночувствительные. При совместной работе они воспринимают в том же диапазоне, что и палочки, но максимальная чувствительность колбочек, как было отмечено в § 4, приходится на длину волны 555 нм. Поэтому при слабом освещении человеческий глаз становится более чувствительным к синефиолетовой области спектра. Когда колбочки возбуждаются примерно одинаково, возникает ощущение ахроматических цветов, или, подругому, – светлоты. В остальных случаях ощущение светлоты возникает одновременно с ощущением цветности. Каждая клетка или их небольшая группа соединена с другими нервными волокнами. Окончания этих волокон находятся в зрительных участках головного мозга. Все волокна при выходе из глаза собираются в единый пучок – зрительный нерв, который соединяет глаз с мозгом. Место сетчатки, в котором находится сам зрительный нерв, не содержит светочувствительных клеток, т.е. оно не чувствительно к световым излучениям и называется слепым пятном.

Одно из самых важных образований сетчатки – её центральная ямка. Это участок сетчатки наиболее, приспособленный для рассмотрения мелких деталей и цвета. Максимальный угловой размер рассматриваемой детали равен примерно 2°. Центральная ямка защищена жёлтым фильтром – макулой (жёлтое пятно), который предохраняет ямку от воздействия ультрафиолетовых лучей. Колбочки, в основном, расположены в центре сетчатки – в так называемом «жёлтом пятне».

Рис. 11.2. Кривые относительной спектральной световой эффективности: 1 – для глаза, адаптированного к дневным яркостям; 2 – для глаза, адаптированного к ночным яркостям.