Глаза и зрение человека по физике

Наша сегодняшняя беседа посвящена зрению. Способность видеть является наиболее верным и надежным помощником человека. Она позволяет нам ориентироваться и взаимодействовать с окружающим миром.

Примерно 80% всей информации человек получает с помощью зрения. Рассмотрим механизм возникновения непрерывно изменяющейся видимой картины окружающей среды.

Каждый из 6 органов чувств (анализаторов) человека включает три важнейших звена: рецепторы, нервные пути, и мозговой центр. Анализаторы, принадлежащие к различным органам чувств, работают в тесном «содружестве» друг с другом. Это позволяет получить полную и точную картину окружающего мира.

Функция зрения обеспечивается с помощью пары глаз.

Оптическая система человеческого глаза

Глаз человека имеет шаровидную форму диаметром около 2,3 см. Передняя часть его наружной оболочки прозрачна и носит название роговицы. Задняя же часть — склера состоит из плотной белковой ткани. Непосредственно за белком находится сосудистая оболочка, пронизанная кровеносными сосудами. Цвет глаз обуславливается пигментом, содержащимся в её передней (радужной) части. В радужке находится очень важный элемент глаза — отверстие (зрачок), пропускающий свет вовнутрь глаза. Позади зрачка расположено уникальное изобретение природы — хрусталик. Он представляет собой биологическую, совершенно прозрачную двояковыпуклую линзу. Её важнейшее свойство — аккомодация. Т.е. способность рефлекторно изменять свою преломляющую силу при рассмотрении предметов, разно удалённых от наблюдателя. Выпуклостью хрусталика управляет специальная группа мышц. За хрусталиком располагается прозрачное стекловидное тело.

Слаженная работа этой системы изменяет траекторию световых лучей и направляет световые кванты к сетчатке. На ней возникает уменьшенное изображение предметов. На сетчатке располагаются фоторецепторы, представляющие собой разветвления зрительного нерва. Получаемое ими световое раздражение по зрительному нерву направляется в мозг, где и формируется видимый образ предмета.

Однако, природа ограничила видимую часть электромагнитной шкалы очень малым диапазоном.

Сетчатка чувствительна и к ультрафиолетовой части спектра. Но хрусталик не пропускает агрессивные ультрафиолетовые кванты и тем самым предохраняет этот нежнейший слой от разрушения.

Жёлтое пятно

Против зрачка на сетчатке располагается жёлтое пятно, на котором плотность фоторецепторов особенно велика. Поэтому изображение объектов, попавших в эту область, получается особенно чётким. При любых перемещениях человека необходимо, чтобы изображения объекта удерживалось в области жёлтого пятна. Это происходит автоматически: мозг посылает команды глазодвигательным мышцам, которые управляют движение глаз в трёх плоскостях. При этом движение глаз всегда согласовано. Подчиняясь полученным командам, мышцы вынуждают глазные яблоки поворачиваться в нужном направлении. Этим и обеспечивается острота зрения.

Но даже, когда мы рассматриваем подвижный объект, наши глаза совершают очень быстрые движения из стороны в сторону, непрерывно поставляя в мозг «пищу для размышлений».

Цветное и сумеречное зрение

Сетчатка состоит из нервных рецепторов двух видов – палочек и колбочек. Палочки ответственны за ночное (чёрно-белое) зрение, а колбочки позволяют видеть мир во всем великолепии цветов. Количество палочек на сетчатке может достигать 115–120 млн, количество колбочек более скромно — около 7 млн. Палочки реагируют даже на отдельные фотоны. Поэтому даже при слабом освещении мы различаем очертания предметов (сумеречное зрение).

Зато колбочки могут проявить свою активность лишь при достаточном освещении. Для их активирования требуется больше энергии, поскольку они менее чувствительны.

Их сочетание позволяет человеку распознавать всё многообразие цветов и тысячи их оттенков. А их наложение даёт белый цвет. Кстати, этот же принцип использован в цветном телевидении.

Мы видим окружающий мир потому, что все предметы отражают падающий на них свет. Причём длины волн отражаемого света зависят от вещества или нанесенной на предмет краски. Например, краска на поверхности красного мячика может отражать только волны длиной 0,78 мкм, а зелёная листва отражает диапазон от 0,51 – 0,55 мкм.

Фотоны, соответствующие этим длинам волн, попадая на сетчатку, могут воздействовать на колбочки только соответствующей группы. Красная роза, освещенная зелёным цветом, превращается в чёрный цветок, потому что неспособна отражать эти волны. Таким образом, сами по себе тела цвета не имеют. А вся огромная палитра цветов и оттенков, доступная нашему зрению – результат удивительного свойства нашего мозга.

Когда на колбочку падает световой поток, соответствующий определённому цвету, то в результате фотохимической реакции образуется электрический импульс. Комбинация таких сигналов устремляется в зрительную зону коры головного мозга, выстраивая там изображение. В результате мы видим не только очертания предметов, но и их окраску.

Острота зрения

Одно из важнейших свойств зрения это его острота. То есть его способность воспринимать две близко расположенные точки раздельно. Для нормального зрения угловое расстояние соответствующее этим точкам равно 1 минуте. Острота зрения зависит от строения глаза и правильного функционирования его оптической системы.

Тайны глаза

На удалении 3-4 мм от центра сетчатки есть особый участок, лишенный нервных рецепторов. По этой причине его назвали слепым пятном. Его размеры весьма скромны – менее 2 мм. К нему идут нервные волокна от всех рецепторов. Объединяясь в зоне слепого пятна, они образуют оптический нерв, по которому электрические импульсы от сетчатки устремляются к зрительной зоне коры головного мозга.

Кстати, сетчатка несколько озадачила ученых – физиологов. Слой, содержащий нервные рецепторы расположен на её задней стенке. Т.е. свет из внешнего мира должен пробираться через слой сетчатки, а затем уже «штурмовать» палочки и колбочки.

Если внимательно присмотреться к изображению, которое оптическая система глаза проецирует на сетчатку, то прекрасно видно, что оно перевернутое. Таким его и видят малыши первые двое суток после появления на свет. А затем мозг обучается переворачивать это изображение. И мир предстает перед ними в своём естественном положении.

Кстати, зачем природа снабдила нас двумя глазами? Оба глаза проецируют на сетчатку изображения одного и того же объекта чуть – чуть отличающиеся друг от друга (поскольку рассматриваемый предмет расположен для левого и правого глаза немного по-разному). Но нервные импульсы от обоих глаз попадают на одни и те же нейроны мозга, и формируют в нем единое, но объёмное изображение.

Глаза — чрезвычайно уязвимы. Природа позаботилась об их безопасности, посредством вспомогательных органов. Скажем, брови защищают глаза от стекающих со лба капелек пота и дождевой влаги, ресницы и веки предохраняют глаза от пыли. А специальные слёзные железы предохраняют глаза от высыхания, облегчают движение век, дезинфицируют поверхность глазного яблока…

Итак, мы познакомились со строением глаз, основными этапами зрительного восприятия, раскрыли некоторые тайны нашего зрительного аппарата.

Как и в любом оптическом приборе, здесь возможны разнообразные сбои. А каким образом человек справляется с дефектами зрения, и какими свойствами еще наделила природа его зрительный аппарат – мы расскажем при следующей встрече.

Глаза и зрение человека по физике

• Вы уже знаете, что большую часть информации об окружающем мире мы получаем благодаря зрению. Органом зрения человека являет­ся глаз — один из самых совершенных и вместе с тем простых опти­ческих приборов. Как же устроен глаз? Почему некоторые люди плохо видят и как скорректировать их зрение? Как с особенностями чело­веческого глаза связано производство мультипликационных фильмов?

1. Знакомимся со строением глаза

Глаз человека имеет шарообразную форму (рис. 3.66). Диаметр глаз­ного яблока около 2,5 см. Снаружи глаз покрыт плотной непрозрачной обо­лочкой — склерой. Передняя часть склеры переходит в прозрачную роговую оболочку — роговицу, которая действует как собирающая линза и обеспе­чивает 75 % способности глаза преломлять свет.

Рис. 3.66. Строение глаза

С внутренней стороны склера покрыта сосудистой оболочкой, состоящей из кровеносных сосудов, питающих глаз. В передней части глаза сосудистая обо­лочка переходит в радужную оболочку, которая неодинаково окрашена у разных людей. В радужной оболочке есть круглое отверстие — зрачок. Зрачок сужается в случае усиления интенсивности света и расширяется в случае ослабления.

Способность глаза приспосабливаться к различной яркости наблюдае­мых предметов называют адаптацией.

За зрачком расположен хрусталик, который представляет собой двояко­выпуклую линзу. Хрусталик благодаря скрепленным с ним мышцам может изменять свою кривизну, а следовательно, и оптическую силу.

Сосудистая оболочка с внутренней стороны глаза покрыта сетчаткой — разветвлениями светочувствительного нерва. Самая чувствительная часть сетчатки расположена прямо напротив зрачка и называется желтым пятном. Место, где зрительный нерв входит в глаз, невосприимчиво к свету, поэтому получило название слепого пятна. В получении изображения так­же принимает участие стекловидное тело — прозрачная студенистая мас­са, которая заполняет пространство между хрусталиком и сетчаткой. Свет, попадающий на поверхность глаза, преломляется в роговице, хрусталике и стекловидном теле. В результате на сетчатке получается действитель­ное, перевернутое, уменьшенное изображение предмета (рис. 3.67).

Рис. 3.67. Изображение, которое получается на сетчатке глаза, — действительное, перевернутое, уменьшенное

Рис. 3.68. В спокойном состоя­нии фокус оптической системы здорового глаза расположен на сетчатке. В этом случае на сетчат­ке образуется четкое изображе­ние удаленных предметов

2. Узнаем, почему человек видит как удаленные предметы, так и расположенные рядом

Если человек имеет хорошее зрение, он видит четкими как далеко, так и близко рас­положенные предметы. Это происходит потому, что в случае изменения расстояния до предме­та хрусталик глаза изменяет свою кривизну.

• Способность хрусталика изменять свою кривиз­ну в случае изменения расстояния до рассмат­риваемого предмета, называют аккомодацией.

Если человек смотрит на довольно удален­ные предметы, в глаз попадают параллельные лучи — в этом случае глаз наиболее расслаблен. (Заметьте, что, задумавшись, человек смотрит как будто вдаль!) Чем ближе расположен пред­мет, тем сильнее напрягается глаз. Наименьшее расстояние, на котором глаз видит предмет, практически не напрягаясь, называют рассто­янием наилучшего зрения. Для людей с нор­мальным зрением это расстояние равно прибли­зительно 25 см. Именно на таком расстоянии человек с хорошим зрением читает книгу.

3. Выясняем, что такое близорукость и дальнозоркость и какие есть способы их коррекции

Чтобы лучше разобраться, что происхо­дит в оптической системе глаза в случае близо­рукости и дальнозоркости и как корректиру­ются эти недостатки зрения, представим такую ситуацию. Три человека, один из которых имеет нормальное зрение, у второго — близорукость, а у третьего — дальнозоркость, смотрят на одни и те же предметы, расположенные довольно да­леко,— например, на звезды. (В этом случае мы можем не принимать во внимание аккомода­цию, ведь глаза у всех троих расслаблены.)

У человека с нормальным зрением фокус оптической системы глаза в спокойном (нена­пряженном) состоянии расположен на сетчат­ке, т.е. параллельные лучи, попадающие в глаз, после преломления в оптической системе глаза собираются на сетчатке (рис. 3.68), и изобра­жение предметов на ней будет четким.

Иная ситуация у людей, имеющих близорукость или дальнозоркость. Близорукость — это недостаток зрения, в случае которого фокус оптической системы глаза в спокойном (нена­пряженном) состоянии расположен перед сет­чаткой (рис. 3.69, а). Это происходит потому, что в случае близорукости угол преломления светового пучка в оптической системе глаза оказывается большим, чем у человека с нор­мальным зрением. Поэтому изображение пред­метов на сетчатке будет нечетким, размытым.

Рис. 3.69 В случае близорукости в спокойном состоянии глаза фокус F оптической системы глаза расположен перед сетчат­кой (о). Изображение удаленных предметов на сетчатке получа­ется нечетким. Для коррекции близорукости используют очки с рассеивающими линзами (б)

Расстояние наилучшего зрения в случае близорукости меньше 25 см. Именно поэтому близорукий человек, чтобы рассмотреть пред­мет в руках, подносит его близко к глазам. Близорукость корректируется ношением очков с рассеивающими линзами (рис. 3.69, б).

Дальнозоркость — это недостаток зрения, в случае которого фокус оптической системы глаза в спокойном (ненапряженном) состоянии расположен за сетчаткой (рис. 3.70, а). Это про­исходит потому, что в случае дальнозоркости угол преломления светового пучка в оптической сис­теме глаза оказывается меньшим, чем у человека с нормальным зрением. Изображение предметов на сетчатке также будет нечетким, размытым.

Расстояние наилучшего зрения в случае даль­нозоркости больше, чем 25 см, поэтому, рассматривая предмет в руках, человек отодвигает его от глаз. Дальнозоркость корректируется ношением очков с собирающими линзами (рис. 3.70, б).

Рис. 3.70. В случае дальнозоркос­ти в спокойном состоянии глаза фокус F оптической системы глаза расположен за сетчаткой (о). Изоб­ражение удаленных предметов на сетчатке получается нечетким. Для коррекции дальнозоркости используют собирающие линзы (б)

4. Знакомимся с инерцией зрения

Если быстро перемещать в темноте «бенгальский огонь», то наблюда­тель увидит светящиеся фигуры, образованные «огневым контуром». Раз­ноцветные лампочки карусели во время быстрого вращения, сливаясь, об­разуют кольца. Наши глаза все время мигают, а поскольку эти движения довольно быстрые, мы не замечаем, что на определенный промежуток вре­мени предмет, на который мы смотрим, становится невидимым.

Все эти явления можно объяснить так называемой инерцией зрения. Суть в том, что после того как изображение предмета исчезает с сетчатки глаза (предмет убирают, перестают его освещать, заслоняют непрозрачным экраном и т. п.), зрительный образ, вызванный этим предметом, сохраняет­ся на протяжении 0,1 с.

Зрительную инерцию широко используют в анимационном кино. Кар­тинки на экране очень быстро (24 раза в секунду) сменяют друг друга, во время их смены экран не освещается, но зри­тель этого не замечает — он просто видит ряд чередующихся картинок. Таким образом на эк­ране создается иллюзия движения. (А теперь представьте, сколько картинок нужно нарисо­вать художникам, чтобы получить полнометражный мультипликационный фильм!)

На инерции зрения также базируется при­менение стробоскопа. (Стробоскоп представля­ет собой источник света, излучающий световые вспышки через определенные, очень малые промежутки времени.) Во время фотографиро­вания объектов, освещеннных стробоскопом, мы получаем стробоскопические фотографии (рис. 3.71).

Рис. 3.71 Стробоскопическая фотография гимнаста, выполняю­щего упражнения на перекладине

С точки зрения физики, глаз представляет собой оптическую систе­му, основными элементами которой являются роговица, хрусталик и стек­ловидное тело.

В результате преломления света в этой оптической системе на светочувст­вительной поверхности глазного дна — сетчатке — образуется уменьшен­ное, действительное, перевернутое изображение предмета.

Если оптическая система глаза собирает лучи перед сетчаткой, то изоб­ражение предмета на сетчатке будет размытым — такой дефект зрения называется близорукостью. Близорукость корректируют ношением очков с рассеивающими линзами.

Если оптическая система глаза слабо преломляет лучи, то продолжения лучей пересекаются за сетчаткой — такой дефект зрения называется даль­нозоркостью. Дальнозоркость корректируют ношением очков с собирающи­ми линзами.

После того как изображение предмета исчезает с сетчатки глаза, зри­тельный образ, вызванный этим предметом, сохраняется в сознании челове­ка на протяжении 0,1 с. Это свойство называют инерцией зрения.

1. Опишите строение человеческого глаза и назначение отдельных его элементов.

2. Какие характеристики имеет изображение, возникаю­щее на сетчатке глаза?

3. Как изменяется диаметр зрачка в случае уменьшения освещенности?

4. Почему человек с нормальным зрением может одинаково четко видеть как далеко, так и близко расположенные предметы?

5. Чему равно расстояние наилучшего зрения для челове­ка с нормальным зрением?

6. Какой дефект зрения называется близо­рукостью? Как его можно скорректировать?

7. Какой дефект зрения называется дальнозоркостью? Как его можно скорректировать?

8. Ка­кое свойство зрения называют инерцией зрения?

1. Почему кривизна хрусталика глаза рыбы большая, чем у человека?
2. Оптическая сила нормального глаза изменяется от 58,6 до 70,6 дптр. Определите, во сколько раз изменяется при этом фокусное расстоя­ние глаза.
3. На каком минимальном расстоянии от глаза следует расположить зеркальце, чтобы увидеть четкое изображение глаза?
4. Оптическая сила линз бабушкиных очков -2,5 дптр. Каково фокус­ное расстояние этих линз? Какой дефект зрения имеет бабушка?
5. Почему, чтобы лучше видеть, близорукий человек щурит глаза?
6. Почему даже в чистой воде человек без маски плохо видит?
7. Мальчик читает книгу, держа ее на расстоянии 20 см от глаз. Опре­делите оптическую силу линз, которые необходимы мальчику для чтения на расстоянии наилучшего зрения (при условии нормально­го зрения).

1. Предложите способ, с помощью которого можно определить, какой дефект зрения (близорукость или дальнозоркость) корректируют те или иные очки. Постарайтесь найти несколько разных очков (по­просите у домашних, соседей и т. д.) и убедитесь в правильности своего способа.

2. Проверьте на опыте свойство глаза изменять диаметр зрачка в за­висимости от освещенности рассматриваемого объекта. Для наблю­дения изменений диаметра зрачка воспользуйтесь зеркалом.

В конце прошлого века ученым удалось установить, что преломление светового луча, попадающего в глаз, различно в разных точках глаза из-за того, что поверх­ность роговицы не является идеально гладкой, а хрус­талик не является однородным (см. рисунок).

Для исправления зрения была предложена методика сглаживания поверхности роговицы с помощью лазерного излучения. Однако чтобы эта технология действитель­но заработала, надо было знать, какое именно количество вещества хрусталика следует удалить в конкретном месте, т. е. было необходимо измерить реальный профиль хрусталика. Тем не менее глаз не стоит спо­койно, а следовательно, надо было сделать это измерение очень быстро (за доли секунды).

В Германии, Японии, Испании и США началось неистовое соревнование ученых и инже­неров за создание такого измерительного прибора. Однако первый в мире рейтрейсинговый аберрометр был создан коллективом украинских ученых под руководством профессо­ра Василия Молебного.

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

Урок физики по теме «Глаз и зрение». 8-й класс

Разделы: Физика

Учебник: Перышкин А.В. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М.: Дрофа, 2013.

Тип урока: изучение нового материала по теме «Световые явления».

Цели урока:

• Учащиеся должны повторить и обобщить знания по теме «Линзы;
• oцeнить свои умения применять знания об оптических системах;
• познакомиться с устройством глаза и назначением отдельных его элементов;
• познакомиться с болезнями глаза и способами коррекции зрения научиться применять знания из биологии к объяснению механизма зрения;
• систематизировать имеющиеся знания об оптических системах и расширить их.

Ученик должен научиться

• применять знания и умения, полученные в курсе биологии, к решению физических задач;
• усвоить понятие расстояние наилучшего зрения, «близорукость» и «дальнозоркость», усвоить знания о бинокулярном зрении, поле зрения на уровне применения их в знакомой ситуации.

Оборудование и пособия: модель «Строение глаза», мультимедийный проектор, индивидуальные карточки, магнитная доска, презентация по теме «Глаз и зрение» (см. Презентация).

Ход урока

1. Организационный момент.

Приветствие, проверка готовности к уроку, запись темы урока в рабочие тетради. (Слайд 1)

2. Проверка домашнего задания, подготовка к усвоению новых знаний (актуализация знаний).

Входной тест: (Слайд 2) (см. Приложение 1)

Линзой называют.
а) Прозрачное тело, ограниченное сферической поверхностью.
б) Прозрачное тело.
в) Тело, ограниченное сферической поверхностью.

На рисунке изображены стеклянные линзы. Какие из них являются собирающими?

а) 1.
б) 2.
в) 3.

Какой буквой обозначается главный фокус линзы?
а) F;
б) О;
в) Д.

В каких единицах измерения дается оптическая сила линзы?
а) мм;
б) кг;
в) дптр;

Фокусное расстояние линзы F = -20 см. Какая это линза?
а) собирающая;
б) рассеивающая.

Оптическая сила линзы Д = 2 дптр. Какая это линза?
а) собирающая;
б) рассеивающая.

Фронтальный опрос (Слайд 3)

• Что изображено на рисунке 1, обозначенное «1»?.
• Что обозначено точкой «О»?
• Чем отличаются выпуклые линзы от вогнутых линз?
• Как называется линия обозначенная «2»?
• Что называют оптической силой линзы? (запись на доске)
• Какие два луча используют для построения изображения в линзах?
• Какие изображения даёт: а) собирающая линза? б) рассеивающая линза?

3. Объяснение новой темы.

(Слайд 4)

Мы живём в прекрасном мире, богатом красками, звуками, запахами. Информация о происходящем в окружающей среде мы получаем через органы чувств – зрения, слуха, осязание, вкуса и обоняния. Внешний мир мы видим благодаря зрению. Орган зрения играет огромную роль в жизни человека. Более 90% информации об окружающем мире мы получаем с помощью глаз.

Глаз – это орган, который можно сравнить с окном в окружающий мир, его называют ещё «живым» фотоаппаратом.

Всё пространство вокруг человека заполнено различным излучением. И только малая его часть воспринимается органом зрения. Свет или видимое излучение – это электромагнитная волна длиной излучения от 400 до 760 нм. Другие волны не вызывают зрительных ощущений. Наши глаза чувствительны только к определенному, сравнительно узкому интервалу длин волн.

Познакомимся со строением глаза. (Слайд 5)

• глазного яблока, соединенного
• зрительным нервом с головным мозгом, и
• вспомогательного аппарата (веки, слезные органы и мышцы, двигающие глазное яблоко). (Слайд 6)

• Глазное яблоко защищено плотной оболочкой, называемой склерой.
• Передняя (прозрачная) часть склеры называется роговицей.
• За роговицей расположена радужная оболочка, которая у людей может иметь различный цвет.
• В радужный оболочке есть небольшое отверстие – зрачок. Диаметр зрачка может изменяться от 2 до 8 мм, уменьшаясь на свету и увеличиваясь в темноте.
• За зрачком расположено прозрачное тело, напоминающее двояковыпуклую линзу – хрусталик.
• Хрусталик окружен мышцами, прикрепляющими его к склере.
• За хрусталиком расположено стекловидное тело.
• Задняя часть склеры – глазное дно — покрыто сетчатой оболочкой (сетчаткой). Она состоит из тончайших волокон, устилающих глазное дно и представляющих собой разветвленные окончания зрительного нерва.

Как возникают и воспринимаются глазом изображения различных предметов? (Слайд 7)

Свет, преломляясь в оптической системе глаза, которую образуют роговица, хрусталик и стекловидное тело, дает на сетчатке действительное, уменьшенные и обратные изображения предметов. Попав на окончания зрительного нерва, свет раздражает эти окончания. Эти раздражения передаются в мозг, и у человека появляются зрительные ощущения: он видит предметы.

Характеристика изображения

Изображение предмета, возникающее на сетчатке глаза, является перевернутым.

Первым это доказал, построив ход лучей в оптической системе глаза, был немецкий астроном И. Кеплер (Портрет учёного) (Слайд 8)Вся эта система аналогична оптической системе собирающей линзы.

Но почему тогда мы видим предметы неперевернутыми? Процесс зрения непрерывно корректируется мозгом. В свое время английский поэт Уильям Блейк подметил:

Посредством глаза, а не глазом
Смотреть на мир умеет разум.

Фотоаппарат представляет собой устройство, принцип действия которого подобен действию человеческого глаза. (Слайд 8)

Глаз приспособлен к работе в различной интенсивности освещения (благодаря адаптации)

Способность глаза приспосабливаться к видению, как на близком, так и на более далеком расстоянии называется аккомодацией (от лат. accomodatio — приспособление). Благодаря аккомодации чело­веку удается фокусировать изображения различных предметов на одном и том же расстоянии от хрусталика — на сетчатке глаза.

Однако при очень близком расположении рассматриваемого пред­мета напряжение мышц, деформирующих хрусталик, усиливается, и работа глаза становится утомительной. Оптимальное расстояние при чтении и письме для нормального глаза составляет около 25 см. Это расстояние называют расстоянием ясного (или наилучшего) зрения.

Чувствительность глаза к свету может меняться в миллиарды раз, благодаря изменению диаметра зрачка.

Приспособляемость глаза может вызвать иллюзии – наблюдаемый предмет нам таким, каков он есть на самом деле.. (Слайд 10-13)

У человека два глаза. Какое преимущество дает зрение двумя глазами?

Во-первых, мы можем различить расстояние между предметами. Это позволяет видеть предмет объемным, а не плоским. Во-вторых, увеличивает поле зрения. . Глаз обладает свойствам адаптации – способностью менять свою чувствительность в зависимости от величины светового потока. Глаз очень чувствительный аппарат.

Отклонения зрения (деферкты)

В процессе старения организма в глазах человека могут возникнуть отклонения от нормы, вследствие чего нарушаются основные условия наилучшего зрения, так как хрусталик теряет эластичность, способность менять свою кривизну. Эти отклонения называются дефектами зрения. Изображение близко расположенных предметов расплывается – развивается дальнозоркость. Другой дефект зрения – близорукость, когда люди, наоборот, плохо видят удаленные предметы. (Слайд 14)

Причиной дальнозоркости и близорукости могут быть и врожденные изменения глазного яблока. (Слайд 15) При близорукости изображение предмета фиксируется перед сетчаткой и поэтому воспринимается как расплывчатое. (Слайд 16)При дальнозоркости изображение предмета фиксируется за сетчаткой и тоже воспринимается как расплывчатое.

Очки:

(Слайд 17) Для исправления дефектов зрения с древних времён и по наши дни применяют очки. Самые старые очки были найдены в гробнице древнеегипетского фараона Тутанхамона. Это были два тончайших спила изумруда, соединенных бронзовыми пластинками в виде оправы. В древней Греции на острове Крит были найдены оптические линзы из шлифованного горного хрусталя, которые также можно было использовать для исправления недостатков зрения. В древнем Риме в витринах харчевен выставляли стеклянные шары, наполненные водой. Было замечено, что предметы, помещенные в воду внутрь таких шаров выглядят больше, чем на самом деле. Хозяева пытались привлечь посетителей необычайно большими плодами и фруктами. (Слайд 18)Первым достоверным свидетельством использования очков при близорукости считается портрет папы Льва X, выполненный Рафаэлем (1517—1519). Лев X был близорук и, отправляясь на охоту, надевал очки. Известный итальянский ученый Леонардода Винчи первым сделал попытку переноса естественнонаучного знания в оптике в прикладную область. Прошло немало времени, чтобы простейшие линзы превратились в современные бинокли, микроскопы, телескопы и другие оптические приборы, наконец, просто в очки .

Очки – простейший медицинский прибор. Близорукость и дальнозоркость исправляют (компенсируют) применением линз. Сейчас вместо очков часто используют контактные линзы, сделанные из особой прозрачной пластмассы. Они накладываются на веко непосредственно, на глазное яблоко. Контактные линзы не требуют никакой оправы, не запотевают, незаметны.

Какие же линзы следует применять в очках?

(Слайд 19) При близорукости необходимо изображение предмета отодвинуть от хрусталика и переместить на сетчатку. Для этого применяют линзы вынутые – рассеивающие свет с отрицательной оптической силой.

(Слайд 20) При дальнозоркости изображение предмета за сетчаткой перемещают с помощью линз выпуклых – собирающих свет. Оптическая сила таких линз — положительная. (Таблица «Линзы, применяемые в очках для исправления близорукости и дальнозоркости»).

4. Зарядка для глаз (физкультминутка).

(Слайд 21)

Ответьте на следующие вопросы:

1. Врач-окулист выписывает пациенту очки, оптическая сила которых равна +2 дптр. Какой недостаток зрения исправляют эти очки? (дальнозоркость).
2. Если человек близорук, то какие очки ему необходимы: +1,5 дптр или -1,5 дптр? (-1,5 дптр)

Глаз – это живой оптический прибор. Мышцы глаза ученика за один учебный день испытывает такую же нагрузку, какую испытывают мышцы его рук и торса, если он пытался бы поднять и удержать над головой штангу весом предназначенного для среднего профессионала-атлета. Чтобы спасти глаза от перенапряжения, необходима специальная гимнастика, которая восстанавливает зрение.

Простейшие упражнения можно использовать в любых условиях, в том числе и в школе, где глаза устают больше всего.

Сделаем «Гимнастику для глаз»:

Зажмурь изо всех сил глаза, а потом открой их. Повтори это 4-6 раз.

Переводи взгляд с ближних предметов (рама окна) на дальние предметы (на линии горизонта). Делай круговые движения глазами: по часовой стрелке и против.

Вытяни вперед руку. Следи взглядом за кончиком пальца, медленно приближая его к носу, а потом так же медленно отодвигая обратно. Повтори 3 раза.

На карточках (см. Приложение 2)

Упражнение № 1. «Игра в прятки»

1. Сядьте прямо и расслабьтесь. Шея и голова должны быть на одной линии.
2. Ладонями закройте глаза, но не давите на них, свет не должен проникать в глаза.
3. Попытайтесь вспомнить что-нибудь приятное.
4. Подержите так несколько секунд и постепенно приоткройте глаза.
5. Проделаем так ещё 2 раза.

Упражнение № 2. «Сквозь пальцы».

1. Согните руки в локтях, поставьте локти на парту, так чтобы руки были чуть ниже уровня глаз.
2. Разомкните пальцы.
3. Делайте плавно повороты и смотрите вдаль сквозь пальцы.

Если вы делаете всё правильно, то руки должны проплывать мимо вас. Вам должно казаться, что руки движутся.

Упражнение № 3. Основной комплекс для укрепления мышц глаза.

1. сядьте удобно, посмотрите вдаль в окно. Глубоко и медленно вдыхая, сводим глаза на переносице и остановим на 2 секунды и, выдыхая, возвращаем их в исходное положение.
2. Проделаем так ещё 2 раза.

Упражнение № 4

1. Вдыхая, опускаем глаза вниз и затем медленно поворачиваем их по часовой стрелке и останавливаемся в верхней точке (на 12-ти).
2. Не задерживаясь, выдыхая, опускаем глаза до исходного положения (до 6).
3. Закрываем глаза на несколько секунд

Для нормального формирования зрения и его сохранение необходимо соблюдать простые правила:

Гигиена зрения. (Слайд 22)

1. Не рекомендуется читать в движущемся транспорте, так как постоянно меняется кривизна хрусталика.
2. Не рекомендуется держать книги на расстоянии ближе 30 см, потому что мышечный аппарат глаза сильно напрягается.
3. Читать, писать в хорошем освещенном помещении, освещение должно падать слева.
4. В школьных мастерских при работе на станках, надевать защитные очки, так как инородные предметы могут попасть в глаза.
5. Очень вредное действие на зрение оказывает курение, алкоголь, наркотики. Они поражают зрительный нерв, что приводит к потере зрения.

Сегодня на уроке мы говорили о значении зрения в нашей жизни. Изучили строение оптической системы и свойства глаза. А так же узнали с помощью, каких линз можно исправлять близорукость и дальнозоркость. Обо всем этом мы узнали благодаря биологии, истории, и конечно физике.

5. Выходной контроль. Закрепление изученного материала.

Чтобы выяснить как вы усвоили новый материал, мы выполним тест.

Тест: (Слайд 23) (см. Приложение 3)

Какая часть глазного яблока является двояковыпуклой линзой?
а) хрусталик;
б) роговица

На какой части глазного яблока образуется изображение предмета?
а) на сетчатке;
б) на роговице

Способность глаза приспосабливаться к видению, как на близком, так и так и на более далёком расстоянии:
а) адаптацией;
б) аккомодацией;
в) иллюзией зрения

При близорукости применяют очки
а) с рассеивающими линзами;
б) с собирающими линзами

При дальнозоркости применяют очки
а) с рассеивающими линзами;
б) с собирающими линзами.

Тест выполненный на листах, проверяется учащимися (меняются).

• 5 прав. ответов – «5»
• 4 прав. ответа – «4»
• 3 прав. ответа – «3»
• 2 прав. ответа – «2»

6. Поведение итогов урока, выставление оценок.

Каждому ученику вручаются памятки «Гимнастика для глаз» и «Гигиена зрения».

7. Домашнее задание.

§ 6-7 стр.185-188 (Слайд 24) Доклады: Фотоаппарат, Проекционные аппараты, Лупа, Телескоп, Микроскоп

Список литературы:

1. Перышкин Физика: Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений / Перышкин. – М .: Дрофа, 2013.
2. Лукашик В.Н. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений / В.И. Лукашик, Е.В. Иванова. – М .: Просвещение, 2012.
3. Демченко Е.А. Нестандартные уроки физики 7-11 классы. – Волгоград, 2011.
4. Кирик Л.А. Физика – 9. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. Илекса, 2010.
5. Медицинская энциклопедия / сост. М.П. Обрамян. – М.: Медицина, т.3 1983.

Глаз и зрение

Глаз — орган зрения животных и человека. Глаз человека состоит из глазного яблока, соединенного зрительным нервом с головным мозгом, и вспомогательного аппарата (веки, слезные органы и мышцы, двигающие глазное яблоко).

Глазное яблоко (рис. 94) защищено плотной оболочкой, называемой склерой. Передняя (прозрачная) часть склеры 1 называется роговицей. Роговица является самой чувствительной наружной частью человеческого тела (даже самое легкое ее касание вызывает мгновенное рефлекторное смыкание век).

За роговицей расположена радужная оболочка 2, которая у людей может иметь разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость. В радужной оболочке есть небольшое отверстие — зрачок 3. Диаметр зрачка может изменяться от 2 до 8 мм, уменьшаясь на свету и увеличиваясь в темноте.

За зрачком расположено прозрачное тело, напоминающее двояковыпуклую линзу, — хрусталик 4. Снаружи он мягкий и почти студенистый, внутри более твердый и упругий. Хрусталик окружен мышцами 5, прикрепляющими его к склере.

За хрусталиком расположено стекловидное тело 6, представляющее собой бесцветную студенистую массу. Задняя часть склеры — глазное дно — покрыто сетчатой оболочкой (сетчаткой) 7. Она состоит из тончайших волокон, устилающих глазное дно и представляющих собой разветвленные окончания зрительного нерва.

Как возникают и воспринимаются глазом изображения различных предметов?

Свет, преломляясь в оптической системе глаза, которую образуют роговица, хрусталик и стекловидное тело, дает на сетчатке действительные, уменьшенные и обратные изображения рассматриваемых предметов (рис. 95). Попав на окончания зрительного нерва, из которых состоит сетчатка, свет раздражает эти окончания. По нервным волокнам эти раздражения передаются в мозг, и у человека появляется зрительное ощущение: он видит предметы.

Изображение предмета, возникающее на сетчатке глаза, является перевернутым. Первым, кто это доказал, построив ход лучей в оптической системе глаза, был И. Кеплер. Чтобы проверить этот вывод, французский ученый Р. Декарт (1596—1650) взял глаз быка и, соскоблив с его задней стенки непрозрачный слой, поместил в отверстии, проделанном в оконном ставне. И тут же на полупрозрачной стенке глазного дна он увидел перевернутое изображение картины, наблюдавшейся из окна.

Почему же тогда мы видим все предметы такими, как они есть, т. е. неперевернутыми? Дело в том, что процесс зрения непрерывно корректируется мозгом, получающим информацию не только через глаза, но и через другие органы чувств. В свое время английский поэт Уильям Блейк (1757—1827) очень верно подметил:

Посредством глаза, а не глазом
Смотреть на мир умеет разум.

В 1896 г. американский психолог Дж. Стреттон поставил на себе эксперимент. Он надел специальные очки, благодаря которым на сетчатке глаза изображения окружающих предметов оказывались не обратными, а прямыми. И что же? Мир в сознании Стреттона перевернулся. Все предметы он стал видеть вверх ногами. Из-за этого произошло рассогласование в работе глаз с другими органами чувств. У ученого появились симптомы морской болезни. В течение трех дней он ощущал тошноту. Однако на четвертые сутки организм стал приходить в норму, а на пятый день Стреттон стал чувствовать себя так же, как и до эксперимента. Мозг ученого освоился с новыми условиями работы, и все предметы он снова стал видеть прямыми. Но, когда он снял очки, все опять перевернулось. Уже через полтора часа зрение восстановилось, и он снова стал видеть нормально.

Любопытно, что подобная приспосабливаемость характерна лишь для человеческого мозга. Когда в одном из экспериментов переворачивающие очки надели обезьяне, то она получила такой психологический удар, что, сделав несколько неверных движений и упав, пришла в состояние, напоминающее кому. У нее стали угасать рефлексы, упало кровяное давление и дыхание стало частым и поверхностным. У человека ничего подобного не наблюдается.

Однако и человеческий мозг не всегда способен справиться с анализом изображения, получающегося на сетчатке глаза. В таких случаях возникают иллюзии зрения — наблюдаемый предмет нам кажется не таким, каков он есть на самом деле (рис. 96).

Есть еще одна особенность зрения, о которой нельзя не сказать. Известно, что при изменении расстояния от линзы до предмета меняется и расстояние до его изображения. Каким же образом на сетчатке сохраняется четкое изображение, когда мы переводим свой взгляд с удаленного предмета на более близкий?

Оказывается, те мышцы, которые прикреплены к хрусталику, способны изменять кривизну его поверхностей и тем самым оптическую силу глаза. Когда мы смотрим на далекие предметы, эти мышцы находятся в расслабленном состоянии и кривизна хрусталика оказывается сравнительно небольшой. При переводе взгляда на близлежащие предметы глазные мышцы сжимают хрусталик, и его кривизна, а следовательно, и оптическая сила увеличиваются.

Способность глаза приспосабливаться к видению как на близком, так и на более далеком расстоянии называется аккомодацией (от лат. accomodatio — приспособление). Благодаря аккомодации человеку удается фокусировать изображения различных предметов на одном и том же расстоянии от хрусталика — на сетчатке глаза.

Однако при очень близком расположении рассматриваемого предмета напряжение мышц, деформирующих хрусталик, усиливается, и работа глаза становится утомительной. Оптимальное расстояние при чтении и письме для нормального глаза составляет около 25 см. Это расстояние называют расстоянием ясного (или наилучшего) зрения.

Какое преимущество дает зрение двумя глазами?

Во-первых, именно благодаря наличию двух глаз мы можем различать, какой из предметов находится ближе, какой дальше от нас. Дело в том, что на сетчатках правого и левого глаза получаются отличающиеся друг от друга изображения (соответствующие взгляду на предмет как бы справа и слева). Чем ближе предмет, тем заметнее это различие. Оно и создает впечатление разницы в расстояниях. Эта же способность зрения позволяет видеть предмет объемным, а не плоским.

Во-вторых, благодаря наличию двух глаз увеличивается поле зрения. Поле зрения человека изображено на рисунке 97, а. Для сравнения рядом с ним показаны поля зрения лошади (рис. 97, в) и зайца (рис. 97, б). Глядя на эти рисунки, легко понять, почему хищникам так трудно подкрасться к этим животным, не выдав себя.

Зрение позволяет людям видеть друг друга. Возможно ли самому видеть, но для других быть невидимым? Впервые на этот вопрос попытался ответить в своем романе «Человек-невидимка» английский писатель Герберт Уэллс (1866—1946). Человек окажется невидимым после того, как его вещество станет прозрачным и обладающим той же оптической плотностью, что и окружающий воздух. Тогда отражения и преломления света на границе человеческого тела с воздухом не будет, и он превратится в невидимку. Так, например, толченое стекло, имеющее на воздухе вид белого порошка, тут же исчезает из виду, когда его помещают в воду — среду, обладающую примерно той же оптической плотностью, что и стекло.

В 1911 г. немецкий ученый Шпальтегольц пропитал препарат мертвой ткани животного специально приготовленной жидкостью, после чего поместил его в сосуд с такой же жидкостью Препарат стал невидимым.

Однако человек-невидимка должен быть невидимым на воздухе, а не в специально приготовленном растворе. А этого достигнуть не удается.

Но допустим, что человеку все-таки удастся стать прозрачным. Люди перестанут его видеть. А сможет ли он сам их видеть? Нет, ведь все его части, в том числе и глаза, перестанут преломлять световые лучи, и, следовательно, никакого изображения на сетчатке глаза возникать не будет. Кроме того, для формирования в сознании человека видимого образа световые лучи должны поглощаться сетчаткой, передавая ей свою энергию. Эта энергия необходима для возникновения сигналов, поступающих по зрительному нерву в мозг человека. Если же у человека-невидимки глаза станут совершенно прозрачными, то этого происходить не будет. А раз так, то он вообще перестанет видеть. Человек-невидимка будет слепым.

Герберт Уэллс не учел этого обстоятельства и потому наделил своего героя нормальным зрением, позволяющим ему, оставаясь незамеченным, терроризировать целый город.

. 1. Как устроен глаз человека? Какие его части образуют оптическую систему? 2. Охарактеризуйте изображение, возникающее на сетчатке глаза. 3. Как передается изображение предмета в мозг? Почему мы видим предметы прямыми, а не перевернутыми? 4. Почему, переводя взгляде близкого предмета на удаленный, мы продолжаем видеть его четкий образ? 5. Чему равно расстояние наилучшего зрения? 6. Какое преимущество дает зрение двумя глазами? 7. Почему человек-невидимка должен быть слепым?

Урок физики по теме «Человеческий глаз. Зрение» для 9 класса | Филатов А.

Формат: Microsoft PowerPoint 2003

Количество страниц: 21

Содержание:

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.

— 90% всей информации люди получают через глаза.

— В древности глазам приписывали всевозможные мистические свойства. Глаза часто символизировали смысл и суть жизни, их считали амулетами и оберегами. Древние греки рисовали красивые вытянутые глаза на носу кораблей, а египтяне на пирамидах изображали всевидящее око бога Ра.

Из истории: в Византии, Персии, у древних славян замужние женщины собирали слезную жидкость в специальные сосуды и использовали для лечения ран.

Статистика: женщины плачут примерно в 4 раза чаще мужчин, но это связано не с мужественностью или женственностью, а с содержанием гормона пролактина, который отвечает за выработку грудного молока и слез.

Цвет радужки зависит от количества пигмента меланина. Темные глаза (много меланина в радужке) у жителей южных солнечных стран и слепящих снежных равнин.

Интегрированный (физика — биология – информационные технологии) урок изучения нового материала с элементами самостоятельной исследовательской работы.

Рассмотреть строение и свойства глаза, работу глаза как оптической системы, объяснить дефекты зрения и возможную профилактику и коррекцию этих дефектов; интегрировать и обобщать знания из различных областей знаний, ставить вопросы и находить ответы; формировать умение работать коллективно, давать взаимооценку.

↑ Некоторые усредненные параметры глаза человека

диаметр глаза — 22 мм

количество палочек — 130 млн

количество колбочек (RGB) — 7 млн

оптическая сила глаза — 58 дптр

показатель преломления хрусталика — 1,44

диаметр зрачка 2-8 мм

↑ Строение глаза

Роговица — прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза — склерой.

Передняя камера глаза — это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок — отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик — «естественная линза» глаза. Он прозрачен, эластичен — может менять свою форму, почти мгновенно «наводя фокус», за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.

Стекловидное тело — гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка — состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление рецепторов находится в центральной ямке (желтое пятно), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.

Склера — непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся шесть глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Острота зрения. Напротив зрачка в сетчатке находится так называемое желтое пятно, в середине которого – центральная ямка. Плотность зрительных клеток (палочек и колбочек) в этом месте наибольшая, поэтому здесь наивысшая острота зрения.

Аккомодация — способность глаза приспосабливаться к видению как на близком, так и на далеком расстоянии, за счет изменения кривизны (а значит и оптической силы) хрусталика. Предел аккомодации – 10 см от глаза. Расстояние наилучшего видения (без напряжения) для нормального глаза – 25 см.

Адаптация — рефлекторное приспособление глаза к изменению яркости.

Инерционность. Инерционность зрения характеризуется средним временем сохранения светового ощущения примерно 0.05 с.

Цветоощущение. Цветоощущение реализуется в пределах длин волн от 0.38 мкм (фиолетовый) до 0.76 мкм (красный). Наиболее чувствителен глаз к излучению с длиной волны 0,555 мкм (зеленая часть спектра).

Бинокулярность. Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв «правую часть» изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения — правую и левую — головной мозг соединяет воедино.

Объемное восприятие окружающего позволяет измерять расстояние на глаз – чем больше угол между лучами, идущими в правый и левый зрачки, тем предмет ближе.

↑ Это интересно…

* У рыб хрусталик круглый и плотный и может подстраивать фокус, только двигаясь относительно сетчатки. Глаз рыбы настроен на резкое видение близких предметов и аккомодирует на далекие, отдаляя хрусталик от сетчатки.

* Глаз обычного человека может различать около 160 цветов. Тренированный глаз художника в состоянии различать свыше 10000 цветов и оттенков.

* Цветовое зрение по-разному выражено у представителей разных рас. Более половины европеоидов, например, обладают повышенной чувствительностью к красному и различают больше его оттенков.

* Новорожденные лучше всего различают зеленые и желтые предметы.

* У курильщиков восприимчивость цветов снижается

↑ Эволюция органов зрения в животном мире

* Органы многоклеточных животных (кроме губок) обеспечивают восприятие световых раздражителей. Простые органы зрения (например, у дождевых червей) состоят из светочувствительных клеток без пигмента, рассеянных среди эпителиальных клеток наружного покрова. Они воспринимают лишь изменения в интенсивности освещения.

* У некоторых медуз и плоских червей разрозненные светочувствительные клетки сконцентрировались в глазные пятна (стигмы).
Дальнейшее усложнение органов зрения у моллюсков привело к углублению глазного пятна в глазной бокал и образованию пузырька (стекловидного тела)

* Эволюция органов зрения у насекомых, ракообразных и некоторых других беспозвоночных пошла по пути формирования фасеточных глаз. В отличие от глаз камерного типа здесь нет единой сетчатки, рецепторы собраны в маленькие группы (ретинулы), каждая из которых обслуживается отдельным диоптрическим аппаратом. Понятия аккомодации, близорукости или дальнозоркости не приложимы к фасеточному глазу.

↑ Долгий путь от эвглены до человека!

Все органы зрения предназначены для того, чтобы захватывать отдельные частицы света — фотоны. Вполне возможно, что еще в докембрийский период жили организмы, способные воспринимать свет. Это могли быть и многоклеточные существа, и одноклеточные. Однако первое известное нам животное, наделенное зрением, появилось около 540 миллионов лет назад. А всего через сто миллионов лет уже существовали все известные нам сегодня типы органов зрения. Нам остается лишь правильно расставить их, чтобы понять их эволюцию.

У одноклеточных животных, например эвглены зеленой, имеется лишь светочувствительное пятно — «глазок». Оно различает свет, что жизненно важно для эвглены, ведь без энергии света в ее организме не может протекать фотосинтез, а значит, не образуются органические вещества. До появления «глазка» одноклеточные животные хаотично сновали в толще воды, пока случайно не попадали на свет. Эвглена же всегда плывет только на свет.

У первых многоклеточных животных органы зрения крайне примитивны. Так, у многих морских звезд по всей поверхности тела разбросаны отдельные светочувствительные клетки. Эти животные способны лишь различать светлое и темное. Заметив проплывающую над ними тень, — хищник? — они спешат зарыться в песок.

У отдельных животных светочувствительные клетки сгруппировались в виде «глазного пятна». Теперь можно было (пусть приблизительно) оценить, с какой стороны двигался хищник. Более пятисот миллионов лет назад глазные пятна появляются у медуз. Этот орган зрения позволил им ориентироваться в пространстве, и медузы заселили открытое море. Дождевым червям подобные пятна помогли скрываться от света в землю.

Следующую ступень эволюции глаза демонстрируют ресничные черви. В передней части их тела имеются два симметричных пятна, в каждом из которых находится до тысячи светочувствительных клеток. Эти пятна наполовину погружены в пигментную чашку. Свет падает лишь на верхнюю половину пятен, не прикрытую пигментом, и это позволяет животному определить, где находится источник света. При желании можно назвать ресничного червя «животным с двумя глазами».

Постепенно глазное пятно еще глубже вдавливалось в эпителий. Образовался желобок — «глазной бокал». Например, подобным органом зрения обладают речные улитки. Его чувствительность зависит от направления взгляда. Однако улитка видит все вокруг себя расплывчатым, словно глядит сквозь матовое стекло.

Острота зрения повышалась по мере того, как сужалось наружное отверстие глаза. Так появился глаз с точечным зрачком, напоминавший камеру-обскуру. Им смотрит на мир моллюск наутилус, родич давно вымерших аммонитов. Толщина глаза у наутилуса — около сантиметра.

На его сетчатке имеется до четырех миллионов светочувствительных клеток. Однако этот орган зрения улавливает слишком мало света.

Поэтому мир для наутилуса выглядит мрачно.

На каком-то этапе эволюция привела к появлению двух различных органов зрения. Один — назовем его «глаз оптимиста» — позволял видеть все в светлых красках, но очертания предметов были смутными, неясными, расплывчатыми. Другой, «глаз пессимиста» — видел все в черных тонах; мир казался грубым, изломанным, резко очерченным. Именно от него и происходит человеческий глаз.

Позднее над зрачком нарастает прозрачная пленка; она защищает его от попадания грязи и в то же время меняет его преломляющую способность. Теперь все больше частиц света попадает внутрь глаза, к его светочувствительным клеткам. Так возникает первый примитивный хрусталик. Он фокусирует свет. Чем больше хрусталик, тем острее зрение. Для обладателя такого органа зрения (именно он и называется «глазом») окружающий мир становится ярким и отчетливым.

Глаз оказался таким совершенным органом зрения, что природа «изобрела» его дважды. Вначале он появился у головоногих моллюсков, а позднее у нас, позвоночных, причем у обеих групп животных выглядит он по-разному, да и развивается из различных тканей: у моллюсков из эпителия, а у человека сетчатка и стекловидное тело возникают из нервной ткани, а хрусталик и роговица — из эпителия.

Добавим, что у насекомых, трилобитов, ракообразных и некоторых других беспозвоночных животных сформировался сложный фасеточный глаз. Он состоял из множества отдельных глазков — омматидиев. Например, глаз стрекозы содержит до тридцати тысяч таких глазков.

В своей книге «Происхождение видов путем естественного отбора» Чарльз Дарвин назвал глаз «органом необычайного совершенства и сложности», и именно это привело его в замешательство. Неужели «зеркало мира», которое мы неизменно носим с собой, возникло из клочка кожи с вкрапленными в него светочувствительными клетками — вроде тех, которыми наделен дождевой червь? Дарвин признавался, что эта гипотеза казалась ему «в высшей степени абсурдной». А противники эволюционной теории по сей день именно глаз приводят как пример несообразности законам эволюции. Разве может по чистой случайности кожица превратиться в сложнейший орган чувств?

Однако они не правы. Если посмотреть на палочки, начерченные для счета дикарем, и перевести взгляд на уравнения высшей математики, то с трудом можно представить себе, что «одно произошло из другого путем долгой эволюции». Но это именно так. Вот и в природе мы обнаружили обладателей самых разнообразных органов зрения. Они помогли нам схематично понять, как развивалось зрение. Что же добавляют в эту схему последние исследования?

Шведские биологи Дан Эрик Нильсон и Сюзанна Пелгер из Лундского университета смоделировали на компьютере историю эволюции глаза. В этой модели все началось с появления тонкого слоя клеток, чувствительных к свету. Над ним лежала прозрачная ткань, сквозь которую проникал свет; под ним — непрозрачный слой ткани.

Отдельные, незначительные мутации могли менять толщину прозрачного слоя или кривизну светочувствительного слоя. Они происходили случайно. Ученые лишь внесли в свою математическую модель правило: если мутация улучшала качество изображения хотя бы на один процент, то она закреплялась в последующих поколениях.

В конце концов, «зрительная пленка» превратилась в «пузырек», заполненный прозрачным студнем, а затем и в «рыбий глаз», снабженный настоящим хрусталиком. Нильсон и Пелгер попробовали оценить, сколько времени могла длиться подобная эволюция, причем они выбрали худший, самый медленный вариант развития. Все равно результат оказался сенсационным. Краткая история глаза насчитывала всего… чуть более полумиллиона лет — сущий миг для планеты. За это время сменилось 364 тысячи поколений животных, наделенных различными промежуточными типами органов зрения. Путем естественного отбора природа «проверила» все эти формы и выбрала лучшую — глаз с хрусталиком. Задача, как выяснилось, была из легких.

Подобная модель наглядно доказывает, что как только первые примитивные организмы открыли саму возможность «запечатлевать» мир — моментально копировать одним из своих органов расположение окружающих предметов и их форму, — тут же этот орган начал совершенствоваться, пока не достиг высшей формы развития. История глаза, в самом деле, оказалась краткой; она была «молниеносной войной» за возможность «видеть все в истинном свете». В победителях числятся все: и человек, и рыбы, и насекомые, и улитки, и даже эвглена, порой лучше нас, «амбивалентных», различающая, где черное, а где белое.

Модель шведских ученых вполне вписывается в «ревизию биологических вех», происходящую в последнее время в науке. Известные нам ископаемые находки свидетельствуют, что эволюция органов зрения длилась сто миллионов лет. По всей вероятности, все произошло значительно быстрее, поэтому в «Книге жизни», что прочитали биологи, недостает пока многих страниц.

Математическая модель, а также генетические открытия убеждают нас в том, что различия между известными типами органов зрения не так велики, как казалось прежде. «Мы убедились, — отмечает немецкий биолог Кристоф Кампенхаузен, — что разные типы органов зрения возникают из-за незначительных изменений в геноме: одни гены активизируются, другие отключаются».

Немецкий биолог Вальтер Геринг выяснил, что ген под названием Pax-6 формирует органы зрения у человека, мышей и плодовых мушек дрозофил. Если он имеет дефект, глаз не развивается вовсе или остается в зачаточном виде. В свою очередь, при встраивании гена Pax-6 в определенные участки генома у животного появлялись дополнительные глаза.

Опыты показали, что ген Pax-6 отвечает лишь за развитие органов зрения, а не за их тип. Так, с помощью гена, принадлежавшего мыши, ученый запускал механизм развития глаз у дрозофил, причем у них появлялись дополнительные органы зрения — тоже фасеточные — на ногах, крыльях и усиках. «С их помощью насекомые могли воспринимать свет, — отмечает Вальтер Геринг, — ведь нервные окончания тянулись от дополнительных органов зрения к соответствующему участку головного мозга».

Позднее тот же генетик сумел вырастить на голове лягушки дополнительные глаза, манипулируя геном Pax-6, взятым у дрозофилы. Его коллеги обнаружили тот же самый ген у лягушек, крыс, перепелов, кур и морских ежей. Исследование гена Pax-6 показывает, что все известные нам типы органов зрения могли возникнуть благодаря генетическим мутациям одного и того же «первоглаза».

Впрочем, есть и другие мнения. Ведь, например, у медуз нет гена Pax-6, хотя органы зрения есть. Возможно, этот ген лишь на каком-то этапе эволюции стал управлять развитием зрительного аппарата. Вот что говорит по этому поводу Д.Э. Нильсон: «У простейших организмов ген Pax-6 отвечает за формирование передней части тела, а поскольку она лучше всего приспособлена для размещения здесь органов чувств, этот ген позднее стал отвечать и за развитие органов зрения».

Дальнейшее известно. Прошло сто миллионов лет, а, может быть, пятьдесят, а, может, еще меньше….

↑ Иридодиагностика

Иридодиагностика (от лат. Iris – «радужка») – диагностика наследственности и предрасположенности к заболеваниям по радужке. Каждому участку тела или органу соответствует определенный сегмент на радужке глаза.

Так, что может быть ценнее и дороже информации о здоровье. Человечество с древних времен проводило оценку состояния организма по так называемым, «окнам тела» — глазам, ушным раковинам, носу, ротовой полости, кожным покровам, и т. д. Но наиболее древним информативным методом считается, метод диагностики по глазам. Если мы всмотримся достаточно глубоко в глаза людей, мы можем увидеть: сомнения, боли, печали, любые чувства. Наш дух проявляется в наших глазах и из них излучается. Глаза являются наиболее простым и наиболее коротким путем выражения духовности тела.

Широко открытые глаза, мягкие и излучающие любовь выражают высокую степень духовности, возможно, никакая другая часть тела не показывает так выразительно жизненную силу как глаза. Их считают зеркалом души. Они показывают состояние внутренней энергии тела человека. Когда эта внутренняя энергия горяча, ее яркое пламя блестит в глазах. В глазах проявляются и чувства – они искрятся, когда человек весел, сияют, когда человек счастлив и теряют блеск, когда он утомлен. В тех случаях когда дух отсутствует, как например при глубокой депрессии, глаза пусты. В состоянии апатии глаза грустные и часто в них видна глубокая тоска. У человека, находящегося между этими состояниями, глаза бывают матовыми и неподвижными, что свидетельствует о том, что функции понимания того, что видит человек нарушена. В большинстве случаев такие матовые глаза бывают следствием тяжелых переживаний и травматических ситуаций.

В пещерах Малой Азии, возраст которых весьма почтителен (около 5 тысяч лет), были найдены плиты с выбитыми на них изображениями радужкой оболочки человеческого глаза. А первым известным нам популяризатором метода по праву считается египетский жрец Ел Акс .

Современное возрождение иридодиагностики связано с именем доктора медицины Игнаца Пекцели (J.Peczeli, 1826-1907) из Будапештского предместья Егервара. С его именем связаны систематизация иридологических тестов и первые обоснования метода иридодиагностики.

Современная история иридодиагностики знала как периоды массового увлечения этим методом, с акцентом на «чудо» так и периоды забвения. Пройдя тысячелетний путь развития этот метод живуч и актуален сегодня. Он абсолютно безболезнен и безвреден, не требует предварительной подготовки пациента, не имеет противопоказаний и довольно — таки прост, потребуется лишь небольшое усердие в освоение данной методики и ваша наблюдательность. При этом сразу же после осмотра радужной оболочки можно сделать выводы, а заболеваниях находящихся в расцвете симптоматики, причем, выявить первопричину данного состояния, а следовательно в лечении направить внимание на «первую скрипку» болезни. При этом древний метод дает возможность судить об общем состоянии организма и его системах и дать соответствующие рекомендации по его выздоровлению. Но, что мне кажется более важным, заранее выявить слабый орган и системы организма, которые в будущим могут дать сбои в работе.

↑ Рассмотрим внимательно глаз

1. Зрачок – выполняет роль диафрагмы, регулирует световой поток, поступающий в глаз. Диаметр зрачка, в среднем 3 мм, но может быть от 2 до 8.

2. Зрачковая кайма – очень красивая бахромка темно-коричневого цвета. Представляет собой недифференцированную сетчатку (первый слой сетчатки – слоя пигментного эпителия) – переходит на цилиарное тело и формирует зрачковую кайму. Зрачковая кайма часто дает иридологическую симптоматику.

3. Автономное кольцо – ломанная линия, которая делит радужку на 2 зоны – зрачковый пояс и цилиарный. Автономное кольцо – это проекция на поверхность радужной оболочки малого артериального круга.

4. Зрачковый пояс – зона между зрачковой каймой и автономным кольцом, состоящая из тонких радиально расположенных волокон (трабекул). Ширина ее 1-2 мм.

5. Лимб – иначе «корень радужки». В корне радужки (по ее окружности), располагается большой артериальный круг. От него идут сосудистые аркады к центру, которые, сливаясь, формируют малый артериальный круг радужки. Лимб непосредственно соединяется с роговицей.

6. Цилиарный пояс – зона между автономным кольцом и лимбом. Ширина 3-4 мм. В нем переплетаются мезодермальные тяжи – трабекулы – радужки. Крупные трабекулы соответствуют сосудистым анастомозам (соединениям) между большим и малым кругом кровообращения радужной оболочки в глубине радужки. Мелкие трабекулы не содержат сосудов и являются мелкими мезодермальными тяжами. В норме соотношение размеров зрачкового и цилиарного пояса 1:3 (зрачковый пояс в 3 раза уже цилиарного).

↑ Схема проекционных зон органов тела человека на левой и правой радужках

Главное — не пугайтесь.

Различная интенсивность окраски новообразованных пятнышек, степень разволокнений и затемнений, а также просто возрастные изменения цветности радужек глаз — во всех этих нюансах сможет разобраться только специалист, связав воедино всю картину патологии, — её историю, настоящее и прогрессию.

Данные примеры показывает, что иридознаки возникают задолго до того, как развиваются клинические проявления болезни. А в случае ее развития, позволяют точно определить локализацию патологического (болезненного) процесса.