În ciuda apariției unui număr mare de receptoare fotoelectrice diferite, receptorul majorității dispozitivelor optice este ochiul uman. Pentru a înțelege designul acestor dispozitive (sau pentru a le proiecta), este necesar să cunoaștem proprietățile ochiului uman, să le folosim în mod optim. Știința, care studiază proprietatea ochiului ca dispozitiv optic, se numește optică fiziologică. Ochiul este un corp rotund cu o bulă în față. Din exterior, globul ocular este închis într-o cochilie albă numită sclera 1 (figura 2.2.3.1-1). 2. Cavitatea interioară a ochiului este împărțită în două camere: camera anterioară 3 umplută cu umiditate apoasă și partea posterioară 4 umplută cu un corp vitros. Între camere se află irisul 5, în centrul căruia este o deschizătură - pupila ochiului. În fața celei de a doua camere se află lentila 6, care este plasată într-o capsulă subțire transparentă. Marginile capsulei sunt atașate la mușchiul inelar. Obiectivul este o lentilă biconvexă a unei structuri stratificate, care, sub acțiunea unui mușchi, poate schimba curbura suprafețelor sale.
Partea din spate a celei de-a doua camere este acoperită cu o membrană-retină fotosensibilă. Retina este formata din zece straturi. Primul strat constă din fibre individuale, nervul optic, următoarele - de la sfârșitul fibrelor nervoase - neuronii; în al nouălea strat există elemente fotosensibile care arată ca tije și conuri. Rodii aproximativ 130 de milioane de conuri - 7 milioane Acestea sunt situate pe retină neuniform. Stick-urile au o sensibilitate ridicată la lumină, dar nu recunosc culorile, conurile asigură o percepție a culorilor. Locul de intrare a nervului optic în ochi nu are aceste elemente și este numit un punct orb. În apropierea locului orb există un punct galben, în centrul căruia există o depresiune. Această depresie este locul celei mai clare viziuni și constă din niște conuri. Dimensiunea sa este de aproximativ 0,5 mm. Deoarece distanța de la fața locului galben scade, numărul de conuri scade, iar pe marginea retinei se află una din bastoane. Nervul optic 7 transmite informația creierului uman, unde apare percepția și interpretarea impresiei vizuale.
a / diametrul pupilei 1.6 # 184; 8 mm;
b / lungime focală: față - 17,1 mm;
în / câmp vizual: viziune ascuțită 2 °;
spot galben 6 # 184; 8 °,
fără a distinge între obiecte mici:
orizontal -30 °.
vertical -20 0,
toate câmpul vizual:
orizontal (templu) - 25 ° la (nas) 65 0.
verticală (sus) 60 0. în jos 72 0;
g / unghiul de rotație ± 50 0;
d / domeniul fluxului de radiație perceput de la 380 nm la 770 nm;
e / distanța dintre ochi (baza) 54 # 184; 74 mm.
Toate caracteristicile se referă la ochiul mijlociu (schematic).
Capacitatea de a vedea obiecte ascuțite care se află la o distanță diferită de ochi se numește cazare. Apare ca urmare a unei modificări a lungimii optice a lentilei sub acțiunea mușchiului inelar. Valoarea lui Ak este exprimată în dioptrii:
unde a este distanța față de obiectul pe care îl vede ochiul.
Dacă ochiul fără tensiune vede cel mai îndepărtat punct ad. distanța D fără tensiune (punctul distal) și la comprimarea maximă a obiectivului se vedea punctul B de pe Al distanța, diferența de cazare în dioptrii numit lățime sau volum de cazare Va.
Latitudinea, cazare variază de la o persoană cu vârsta, datorită îndepărtării celui mai apropiat punct. Dacă la 20 de ani de ochi normali (emetropici) Va = 10 # 184; 11 dioptrii, apoi în 50 de ani - aproximativ 2,5 dioptrii. Acest fenomen se numește viziune îndelungată.
Dacă ochiul are abateri de la normal, atunci se numește ametrop. Ametropia A este exprimată în dioptrii.
Există două tipuri de ametropie:
a / ochi miopic (miopic) atunci când anunțul. este negativ,
b / ochi hyperopic (hipermetropic), atunci când anunțul este pozitiv.
Distanța la care o persoană consideră de obicei obiecte mici se numește distanța dintre cea mai bună viziune și este egală cu 250 mm. Este stabilit instinctiv, în timp ce obține o bună vizibilitate a obiectelor mici cu tensiune nesemnificativă a mușchiului inelului.
Ochiul poate funcționa într-o gamă mai largă de luminozitate de la 2 x 10 -6 până la 2 · I0 5 cd / m 2. Capacitatea ochiului de a se adapta la diferitele condiții de iluminare numite adaptare.
Mecanismul de adaptare este format din 4 părți:
și / pentru luminozități mici, bastoanele funcționează în principal, pentru cele mari, conuri;
b / modificarea diametrului pupilei ochiului de la 2 mm la 8 mm;
la / superior iluminarii, inferior sensibilitatea retinei datorită scăderii concentrației agentului fotosensibile (sau iodopsina rodopsinei) și vice-versa;
g / cu iluminarea tot mai mare, pigmentul întunecat se deplasează de la cel de-al zecelea strat al retinei la primul, iar atunci când scade, opusul este adevărat, adică pigmentul acționează ca un filtru neutru.
Există adaptări întunecate și ușoare. Primul durează aproximativ o oră, iar al doilea 20-30 de minute.
Adaptarea este asociată cu sensibilitatea la lumină a ochiului, adică cea mai mică cantitate de energie luminoasă, care dă senzația de lumină, și este de 1 × 10 -10 până la 5 x 10 -12 erg / s și corespunde iluminării în pupila ochiului I · 10 -9 lux.
Acuitate vizuală # 967; aceasta este abilitatea ochiului de a distinge separat două puncte mincinoase. Cel mai mic unghi, sub care ochiul vede încă două obiecte separat, se numește putere de rezolvare # 936; Ch.
Acuitatea vizuală depinde de diametrul conurilor, dar variază și datorită condițiilor de observație diferite, care includ:
a / contrastul subiectului cu fundalul,
b / iluminare în câmpul de observație. Maxim cu iluminare de fond Ef = 50 # 184; 200 lux, cu fundal închis Ef = 5 # 184; 10 lux.
în / diametrul pupilului ochiului, pe care depinde modelul de difracție al imaginii punctului, cu diametrul cercului de împrăștiere egal cu:
Cu Dzl = 2 mm, # 955; = 0,5 pm, fgl = 17 mm, # 948; = 5 microni, adică egală cu diametrul conului. Prin urmare, pe măsură ce Dg crește, puterea de rezolvare nu crește; este determinată de diametrul conului. Dacă, totuși, aparatul Dgl <2 мм, то разрешающая способность будет понижаться;
g / plasați imagini pe retină. Când pata galbenă este îndepărtată de fovea, puterea de rezolvare scade;
d / lungime de undă. Acuitatea vizuală maximă # Max. Când # 955; = 0,56 pm;
e / defectele vizuale (miopie, hipermetropie, astigmatism).
Luați în considerare modul în care structura retinei afectează acuitatea vizuală.
Stratul fotosensibil al retinei este alcătuit din celule hexagonale. Fiecare celulă este capătul nervului optic (conuri sau tije). Dacă o parte a celulei este iluminată sau totală, atunci întreaga celulă reacționează la lumină (umbră). Atunci când o imagine a două obiecte 5 și 6 apare în aceeași celulă, nu va putea să-și despartă imaginile. Dacă imaginile apar pe celule adiacente, atunci și ochii lor nu vor vedea separat. Numai în cazul unei imagini pe celule separate de oa treia, ochiul va vedea obiectele separat (punctele 1 și 2). De aceea, rezoluția ochiului depinde de dimensiunea celulei retinei.
Dacă pe retină va fi reprezentată de două linii AB si OD, iar acestea vor fi amplasate pe rândurile adiacente de celule, apoi le vom vedea separat și pentru a limita distanța unghiulară nu este mai mică de 10“. Această sensibilitate a ochiului se numește nonialnoy sensibilitate. Aceeași sensibilitate se observă atunci când bissektirovanii.
Observarea cu două ochi este denumită simultan vederea binoculară. Dacă obiectul este situat la o distanță finită de ochi, atunci axele sunt rotite la un anumit unghi (converg), iar obiectivul este plasat la o distanță față de obiect. În acest caz, imaginea subiectului intră în aceleași zone ale retinei în ambii ochi. În plus, o viziune cu doi ochi oferă o idee despre profunzimea spațiului. Această percepție a spațiului se numește viziune stereoscopică.
Cu ajutorul viziunii stereoscopice, putem distinge relativ (relativ) de la distanță de obiecte în profunzime.
Fie ca obiectul B să fie văzut de doi ochi la un unghi E, iar obiectul C la un unghi Ec. Aceste unghiuri sunt numite parallactice și diferența lor E = EE - paralaxă esteroscopică.
Un observator antrenat poate distinge o valoare de 10 paralaxă“. Această valoare este numită rezoluția la vederea stereoscopică. Prin urmare, ochiul poate distinge diferite obiecte la distanță în cazul în care acestea sunt distanțate la distanță
și distanța la care este încă detectat efectul stereoscopic
unde R - se numeste raza de viziune stereoscopica. # 9;
Sensibilitatea spectrală a ochiului
Sensibilitatea ochiului la radiații cu diferite lungimi de undă este diferită, iar tijele și conurile reacționează diferit la schimbarea lungimii de undă a radiației. Pentru conuri, cea mai mare sensibilitate se găsește când # 955; = 0,555 μm, iar pentru tije cu # 955; = 0,51 pm.
Acest fenomen este numit fenomenul Purkinje.
În figura: 1 - curba pentru viziunea zilei, 2 - curba pentru viziunea crepusculară.
Sensibilitatea spectrală este de obicei caracterizată de o curbă relativă de vizibilitate. În același timp, coeficientul de vizibilitate relativă este K # 955; pentru lungimea de undă # 955; este raportul dintre coeficientul de vizibilitate și cea mai mare valoare # 957; max. care este,
unde n = F / Φ [lm / w], aici F este fluxul luminos, iar Φ este fluxul radiant.
Vizibilitatea obiectelor depinde de contrastul fundalului și al subiectului.
unde K este contrastul, Bn și Bf sunt luminozitatea obiectului și, respectiv, fundalul.
Cel mai mic contrast, în care ochiul distinge un obiect de fundal, se numește prag și poate ajunge la Bf = I30 # 184; 640 cd / m 2 cu valoarea de 0,002.
Apariția în mintea umană a imaginilor vizuale nu este instantanee, dar cu o anumită întârziere (cu 0,1 # 184; 0,25 s) față de momentul stimulării luminoase pe retină. Simțurile vizuale nu dispar imediat după terminarea stimulării luminoase, dar numai după 0,05 # 184; 0,2 s. În acest moment, ochiul simte urmele imaginii dispărute. Astfel de fenomene vizuale reziduale sunt numite imagini consecutive.
Cu expunere periodică la ochiul luminii și întunericului, ochiul la o anumită frecvență nu se va simți pâlpâind, dar va percepe o luminozitate constantă a câmpului vizual. Această frecvență este numită critică. Frecvența critică depinde de iluminarea și magnitudinea câmpului a cărui frecvență de iluminare variază. Această proprietate a ochiului este luată în considerare în cinematografie, folosită în fotometrie pentru a compara luminozitatea surselor de lumină (fotometrele care clipește).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: