10.8 Оптическая система глаза

Глаз человека представляет собой почти сферическое образование, имеющее средней диаметр приблизительно 23мм. Наружную оболочку глаза образует склера 1; она защищает внутреннее содержимое глаза и сохраняет его жесткость. На передней поверхности склера переходит в тонкую прозрачную роговицу 2, через которую в глаз проникает свет. За роговицей расположена радужная оболочка 3 с отверстием – зрачком. Радужная оболочка представляет собой мышечное кольцо, окрашенное пигментом. Это кольцо, сжимаясь или растягиваясь, меняет размеры зрачка и тем самым – величину светового потока, попадающего в глаз (см.рис. 10.14).

Рисунок 10.14

За радужной оболочкой находится хрусталик 4 – эластичное линзоподобное тело. С помощью цилиарной связки 5, которая может натягиваться и расслабляться, меняются радиусы кривизны поверхности хрусталика и тем самым – его оптическая сила (см. уравнение (10.8)). Полость между роговицей и хрусталиком заполнена водянистой влагой; за хрусталиком находится стекловидное тело. Роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело образуют оптическую систему, аналогичную линзе с оптической силой около 58,5 диоптрии при расслабленной цилиарной связки, и при максимальном напряжении около 70Дп. Оптический центр этой системы расположен на расстоянии около 5мм от роговицы.

Сетчатка представляет собой полусферу, состоящую из рецепторных клеток, имеющих форму колбочек и палочек. Всего в глазу 125млн. палочек и 6,5млн. колбочек. Эти светочувствительные клетки находятся на задней поверхности сетчатки, которая лежит на сосудистой оболочке 6. В некоторой области сбоку от оптической оси нервные клетки сетчатки объединяются и образуют зрительный нерв 7, выходящий из глаза. В этом месте нет ни палочек, ни колбочек, и потому здесь образуется нечувствительное к свету слепое пятно. В центре сетчатки, на оптической оси, находится центральная ямка – область наибольшей остроты зрения. Здесь сосредоточены светочувствительные колбочки, с помощью которых глаз ощущает цвета. В остальных участках сетчатки расположены в основном палочки.

Под действием света в палочках происходит перестройка особого вещества – зрительного пурпура (родопсина). Родопсин – это соединение одной из форм витамина А (ретинена) с белком сетчатки (оксином). Под действием света ретинен переходит из одной формы в другую (из цис-в транс-форму), что вызывает генерацию в клетке нервного импульса, который через зрительный нерв передается в мозг.

Генерация импульса происходит за счет энергии, запасенной в рецепторной клетке, свет играет лишь роль пускового механизма для реакции. Этим объясняется высокая чувствительность палочек – каждая палочка способна реагировать на один квант света.

Палочки осуществляют так называемое сумеречное зрение, с помощью которого обнаруживаются размеры и форма предметов, но не их цвета.

Цветовое зрение осуществляется с помощью колбочек, что возможно, если изображение предмета попадает на центральную ямку. Существует три вида колбочек, которые различно реагируют на разные длины волн. Одни из них лучше реагируют на зеленый свет, другие на красный и третьи на синий. Промежуточные цвета воспринимаются при одновременном раздражении двух или трех типов колбочек. В зависимости от степени раздражения каждого из этих типов колбочек мозг получает различные серии нервных импульсов и интерпретирует их как разные цвета.