Окно в мир

Свет не только создал все живое. Благодаря щедрости светового потока мы воспринимаем красоту окружающей нас природы, видим далекие галактики - огромные скопления звезд - и мельчайшие бактерии, измеряем высокие температуры и большие расстояния. И во всем этом в конечном итоге главную роль играет человеческий глаз. Поэтому не мудрено, что люди всегда интересовались устройством человеческого глаза.

Еще в 1604 г. немецкий астроном И. Кеплер сравнил глаз с камерой, дающей изображение на вогнутой поверхности сетчатой оболочки глаза. Р. Декарт, французский математик и философ, относившийся к следующему поколению ученых, проверил это предположение на опыте. Он взял на бойне бычий глаз и вставил его в отверстие в закрытых оконных ставнях. Предварительно радужная оболочка глаза была обработана так, что стала прозрачной. На ней Декарт мог видеть перевернутое изображение части улицы перед своим домом. В наше время оптическую систему глаза часто сравнивают с фотоаппаратом, и не без оснований. Объектив фотоаппарата передает изображение на фотопластинку, а оптика глаза - на глазную сетчатку - светочувствительный слой, передающий изображение в мозг. Перемещая объектив фотоаппарата вдоль оптической оси, можно получить на фотопластинке четкие изображения предметов, поэтому объектив, как правило, подвижен. Хрусталик - главная линза - может изменять кривизну своей поверхности с помощью особых мышц. Поэтому, оставаясь неподвижным относительно сетчатки, хрусталик четко изображает на ней по-разному удаленные предметы.

В фотоаппарате диафрагма ограничивает пучок света, входящий в объектив. В глазе ту же роль играет зрачок. В зависимости от светового потока, падающего на поверхность глаза, зрачок уменьшает или увеличивает свое отверстие помимо нашей воли. Этим глаз защищается от излишней световой энергии и, наоборот, увеличивает свою чувствительность, когда света недостаточно. Если перевести взгляд с темного на яркий предмет, то зрачки сужаются, уменьшается диаметр отверстия в радужной оболочке, в глаз попадает меньшая доля светового потока. Излишняя световая энергия не разрушает светочувствительного слоя. Светочувствительный слой сетчатки состоит из элементов двух видов: колбочек и палочек. Световое раздражение от каждой из них передается в мозг по нервному волокну. В сетчатке человеческого глаза 125 млн. палочек и 6 млн. колбочек! Только одно место на сетчатке нечувствительно к свету - слепое пятно. В месте, где оно расположено, в глаз входит зрительный нерв. В нем, как в жгуте, собраны все нервные волокна от каждой палочки и колбочки. Слепое пятно позволяет поставить простой и интересный опыт. Посмотрите левым глазом на крест (рис. 4), а правый закройте. Боковым зрением вы увидите синий кружок слева. Если приближать рисунок к глазу, то на расстоянии 20-25 см синий кружок исчезнет из поля зрения -его изображение попадает на слепое пятно. Чувствительность человеческого глаза к видимому свету очень высока. Если человек долго находится в темноте, то глаз приспосабливается к восприятию чрезвычайно малых световых потоков. Такое увеличение чувствительности глаза называют темповой адаптацией. В опытах академика С. И. Вавилова было показано, что человек, глаза которого полностью привыкли к темноте, может чувствовать даже отдельные фотоны.

Рис. 4.

Глаз может воспринимать и большие световые потоки. Эти потоки могут превосходить наименьший световой поток, который глаз еще чувствует, в 1000 млрд., или в 10¹², раз. По широте охватываемого диапазона глаз можно сравнить с весами, на которых определяется масса тел от 0,1 мг до 100 т: бациллы и железнодорожного вагона!

Рис. 5.

Наш орган зрения хорошо различает цвета, т. е. по-разному воспринимает излучение в зависимости от его длины волны. При одной и той же плотности светового потока желто-зеленые лучи будут восприниматься глазом как самые яркие, а красные и фиолетовые покажутся самыми слабыми: если яркость желто-зеленого света с длиной волны лямбда = 0,555 мкм принять за единицу, то яркость голубого света той же мощности будет равна 0,2, а яркость красного света - 0,1 от яркости желто-зеленого потока. Даже мощные потоки излучений с длиной волны короче 0,3 мкм и длиннее 0,9) мкм глаз не чувствует. Построим зависимость чувствительности глаза от длины волны падающего на него света. Отложим по оси ординат чувствительность глаза в относительных единицах, а по оси абсцисс - длину волны в нанометрах. Получим кривую спектральной чувствительности глаза (рис. 5). Ее называют кривой относительной видности. Максимум этой кривой, а значит и максимум чувствительности глаза, совпадает с максимумом излучательной способности Солнца. Наши органы зрения приспособлены именно к солнечному свету. Однако механизм зрения слишком сложен, и пока что нет полностью удовлетворительного объяснения, почему желтые лучи кажутся глазу много ярче, чем красные и фиолетовые. Сложность заключается в том, что в зрительном восприятии участвует головной мозг. Мозг накапливает жизненные картины и оставляет их в своих клетках, поэтому часто прошлые впечатления влияют на восприятие настоящего. Ведь мы можем "видеть" во сне или просто с закрытыми глазами, мысленно представлять те или иные картины.

перейти к началу страницы