Ang paningin ay isa sa pinakamahalagang pandama ng tao. Habang ang visual system ay medyo kumplikadong bahagi ng utak, ang proseso ay hinihimok ng isang mapagpakumbabang optical na elemento: ang mata. Ito ay bumubuo ng mga imahe sa retina, kung saan ang liwanag ay sinisipsip ng mga photoreceptor. Sa tulong nila, ipinapadala ang mga electrical signal sa visual cortex para sa karagdagang pagproseso.
Ang mga pangunahing elemento ng optical system ng mata: ang cornea at ang lens. Nakikita nila ang liwanag at ipinapalabas ito sa retina. Kapansin-pansin na ang aparato ng mata ay mas simple kaysa sa mga camera na may maraming mga lente na nilikha sa pagkakahawig nito. Sa kabila ng katotohanang dalawang elemento lamang ang gumaganap ng papel ng mga lente sa mata, hindi nito pinipigilan ang pagdama ng impormasyon.
Light
Ang likas na katangian ng liwanag ay nakakaapekto rin sa ilang katangian ng optical system ng mata. Halimbawa, ang retina ay pinaka-sensitibo sa gitnang bahagi para sa pang-unawa ng nakikitang spectrum, na tumutugma sa radiation spectrum ng Araw. Ang liwanag ay makikita bilang transverseelectromagnetic wave. Ang mga nakikitang wavelength mula sa humigit-kumulang asul (400 nm) hanggang pula (700 nm) ay bumubuo lamang ng maliit na bahagi ng electromagnetic spectrum.
Nakakatuwang tandaan na ang likas na katangian ng particle ng liwanag (photon) ay maaari ding makaapekto sa paningin sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ang pagsipsip ng mga photon ay nangyayari sa mga photoreceptor ayon sa mga patakaran ng isang random na proseso. Sa partikular, ang intensity ng liwanag na umaabot sa bawat photoreceptor ay tumutukoy lamang sa posibilidad ng pagsipsip ng isang photon. Nililimitahan nito ang kakayahang makakita sa mababang liwanag at iangkop ang mata sa dilim.
Transparency
Sa mga artipisyal na optical system, ginagamit ang mga transparent na materyales: salamin o plastik na may refractive fixer. Katulad nito, ang mata ng tao ay dapat bumuo ng malakihan, mataas na resolution na mga imahe gamit ang buhay na tissue. Kung masyadong malabo, malabo, malabo ang imaheng naka-project sa retina, hindi gagana nang maayos ang visual system. Ang dahilan nito ay maaaring mga sakit sa mata at neuronal.
Anatomy of the eye
Ang mata ng tao ay maaaring ilarawan bilang isang puno ng likido na mala-spherical na istraktura. Ang optical system ng mata ay binubuo ng tatlong layer ng tissue:
- panlabas (sclera, cornea);
- internal (retina, ciliary body, iris);
- intermediate (choroid).
Sa mga taong nasa hustong gulang, ang mata ay tinatayang sphere na 24 mm ang diyametro at binubuo ng maraming cellular at non-cellular na bahagi na nagmula sa ectodermal at mesodermal germlinepinagmulan.
Ang labas ng mata ay natatakpan ng isang lumalaban at nababaluktot na tissue na tinatawag na sclera, maliban sa harap kung saan pinapayagan ng transparent na kornea na makapasok ang liwanag sa pupil. Dalawang iba pang mga layer sa ilalim ng sclera: choroid upang magbigay ng nutrients at retina kung saan ang liwanag ay sinisipsip ng mga photoreceptor pagkatapos ng pagbuo ng imahe.
Ang mata ay dynamic dahil sa pagkilos ng anim na extrinsic na kalamnan upang makuha at i-scan ang visual na kapaligiran. Ang liwanag na pumapasok sa mata ay na-refracted ng cornea: isang manipis na transparent na layer na walang mga daluyan ng dugo, mga 12 mm ang lapad at mga 0.55 mm ang kapal sa gitnang bahagi. Ginagarantiyahan ng water tear film sa cornea ang pinakamahusay na kalidad ng larawan.
Ang anterior chamber ng mata ay puno ng likidong substance. Ang iris, dalawang hanay ng mga kalamnan na may gitnang butas na ang laki ay nakadepende sa pag-urong, ay kumikilos na parang diaphragm na may katangiang kulay depende sa dami at pamamahagi ng mga pigment.
Ang pupil ay ang butas sa gitna ng iris na kumokontrol sa dami ng liwanag na pumapasok sa mata. Ang laki nito ay mula sa mas mababa sa 2 mm sa maliwanag na liwanag hanggang sa higit sa 8 mm sa dilim. Matapos makita ng mag-aaral ang liwanag, ang mala-kristal na lens ay pinagsama sa kornea upang bumuo ng mga imahe sa retina. Ang isang mala-kristal na lens ay maaaring magbago ng hugis nito. Ito ay napapalibutan ng isang nababanat na kapsula at nakakabit sa ciliary body ng mga zonules. Ang pagkilos ng mga kalamnan sa ciliary body ay nagpapahintulot sa lens na tumaas o bumaba ang kapangyarihan nito.
Retina at kornea
May gitnang depresyon sa retina kung saannaglalaman ng pinakamalaking bilang ng mga receptor. Ang mga peripheral na bahagi nito ay nagbibigay ng mas kaunting resolusyon, ngunit dalubhasa sa paggalaw ng mata at pagtuklas ng bagay. Ang natural na field of view ay medyo malaki kumpara sa artipisyal at 160×130°. Matatagpuan ang macula sa malapit at gumaganap bilang isang light filter, na sinasabing nagpoprotekta sa retina mula sa mga degenerative na sakit sa pamamagitan ng pag-screen out ng mga blue ray.
Ang cornea ay isang spherical section na may anterior curvature radius na 7.8 mm, posterior curvature radius na 6.5 mm at isang inhomogeneous refractive index na 1.37 dahil sa layered structure.
Laki at focus ng mata
Ang average na static na mata ay may kabuuang haba ng axial na 24.2 mm at ang malalayong bagay ay eksaktong nakatutok sa gitna ng retina. Ngunit maaaring baguhin ng mga paglihis sa laki ng mata ang sitwasyon:
- myopia, kapag ang mga larawan ay nakatutok sa harap ng retina,
- farsightedness kapag nangyari ito sa likod niya.
Ang mga function ng optical system ng mata ay nilalabag din sa kaso ng astigmatism - isang maling curvature ng lens.
Kalidad ng larawan sa retina
Kahit na perpektong nakatutok ang optical system ng mata, hindi ito gumagawa ng perpektong imahe. Maraming salik ang nakakaimpluwensya dito:
- diffraction ng liwanag sa pupil (blur);
- optical aberrations (mas malaki ang pupil, mas malala ang visibility);
- pagkalat sa loob ng mata.
Ang mga partikular na hugis ng lens ng mata, mga variation ng refractive index, at mga feature ng geometry ay mga pagkukulang ng optical system ng matakumpara sa mga artipisyal na katapat. Ang normal na mata ay hindi bababa sa anim na beses na mas mababang kalidad at bawat isa ay lumilikha ng orihinal na bitmap depende sa mga aberasyon na naroroon. Kaya, halimbawa, ang nakikitang hugis ng mga bituin ay mag-iiba-iba sa bawat tao.
Peripheral vision
Ang gitnang bahagi ng retina ay nagbibigay ng pinakamalaking spatial na resolusyon, ngunit ang hindi gaanong mapagbantay na peripheral na bahagi ay mahalaga din. Salamat sa peripheral vision, ang isang tao ay maaaring mag-navigate sa dilim, makilala sa pagitan ng motion factor, at hindi ang gumagalaw na bagay mismo at ang hugis nito, at mag-navigate sa kalawakan. Ang peripheral vision ay nangingibabaw sa mga hayop at ibon. Bukod dito, ang ilan sa kanila ay may viewing angle ng lahat ng 360 ° para sa isang mas mataas na pagkakataon na mabuhay. Ang mga visual illusion ay kinakalkula sa mga tampok ng peripheral vision.
Resulta
Ang optical system ng mata ng tao ay simple at maaasahan at perpektong inangkop sa pang-unawa ng nakapaligid na mundo. Kahit na ang kalidad ng nakikita ay mas mababa kaysa sa mga advanced na teknikal na sistema, ito ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng organismo. Ang mga mata ay may ilang mga compensatory mechanism na nag-iiwan sa ilan sa mga potensyal na optical na limitasyon na bale-wala. Halimbawa, ang malaking negatibong epekto ng chromatic defocusing ay inaalis ng naaangkop na mga filter ng kulay at bandpass spectral sensitivity.
Sa huling dekada, ang posibilidad ng pagwawasto ng mga aberration ng mata gamit ang adaptiveoptika. Ito ay kasalukuyang teknikal na posible sa laboratoryo na may mga corrective device tulad ng mga intraocular lens. Maaaring ibalik ng pagwawasto ang kakayahang makakita, ngunit mayroong isang nuance - ang pagpili ng mga photoreceptor. Kahit na ang mga matatalim na larawan ay ipino-project sa retina, ang pinakamaliit na titik na makikita ay mangangailangan ng maraming photoreceptor upang mabigyang-kahulugan nang tama. Ang mga larawan ng mga titik na mas maliit kaysa sa kaukulang visual acuity ay hindi makikilala.
Gayunpaman, ang mga pangunahing visual disorder ay mahihinang aberrations: defocusing at astigmatism. Ang mga kasong ito ay madaling naitama ng iba't ibang mga teknolohikal na pag-unlad mula noong ikalabintatlong siglo, nang naimbento ang mga cylindrical lens. Kabilang sa mga modernong pamamaraan ang paggamit ng contact at intraocular lenses o laser refractive surgery procedure para i-edit ang istruktura ng optical system ng pasyente.
Mukhang may pag-asa ang kinabukasan ng ophthalmology. Ang Photonics at teknolohiya sa pag-iilaw ay gaganap ng isang mahalagang papel dito. Ang paggamit ng mga advanced na optoelectronics ay magpapahintulot sa mga bagong prostheses na ibalik ang malayong paningin nang hindi inaalis ang buhay na tissue, gaya ng kasalukuyang nangyayari. Ang bagong optical coherence tomography ay maaaring magbigay ng full-scale real-time na 3D visualization ng mata. Ang agham ay hindi tumitigil upang ang optical system ng mata ay nagpapahintulot sa bawat isa sa atin na makita ang mundo sa buong kaluwalhatian nito.
