Зрение – это удивительно сложная и еще далеко
не познанная, совместная работа глаза и мозга.
Уже столетия наука изучает глаз, и каждый ученый,
открывая его новые свойства и новые тайны,
испытывает чувство волнения и преклонения перед
его совершенством.
С давних пор люди не только поражаются обманам
зрения и забавляются зрительными иллюзиями, но и
сознательно используют их в своей практической
деятельности.
Уже тысячи лет зрительные иллюзии
целенаправленно используются в архитектуре для
создания определенных пространственных
впечатлений, например, для кажущегося увеличения
высоты и площади залов.
Еще более эффективно зрительные иллюзии
используются в изобразительном и цирковом
искусстве. Зрительные иллюзии стали основой
кинематографии и телевидения, учитываются в
полиграфии и в военном деле. Создаваемая при
помощи технических средств виртуальная
зрительная реальность занимает в жизни
современного человека огромное место и тесно
переплетается с действительностью.
Цель данной работы: раскрыть строение и значение зрительного анализатора, зрительных ощущений и восприятия/
Задачи исследования:
- углубить знания о строении и функции глаза как об оптической системе;
- формировать умения наблюдать, сопоставлять и делать выводы;
- развивать логическое мышление;
- формировать представление о единстве понятий окружающего мира.
Строение глаза
Глаз – орган зрения животных и человека. Это
самонастраивающийся прибор. Он позволяет видеть
близкие и удалённые предметы. Хрусталик то
сжимается почти в шарик, то растягивается, тем
самым, меняя фокусное расстояние.
Глаз человека состоит из глазного яблока,
соединённого зрительным нервом с головным
мозгом, и вспомогательного аппарата (веки,
слезные органы и мышцы, двигающие глазное
яблоко).
Глазное
яблоко защищено плотной оболочкой, называемой склерой.
Передняя (прозрачная) часть склеры 1 называется роговицей.
Роговица является самой чувствительной
наружной частью человеческого тела (даже самое
лёгкое её 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
водяная 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 твёрдый и упругий. Хрусталик
окружён мышцами 5, прикрепляющими
его к склере. За хрусталиком расположено стекловидное
тело 6, представляющее собой бесцветную
студёнистую массу. Задняя часть склеры – глазное
дно – покрыто сетчатой оболочкой (сетчаткой
7). Он состоит из тончайших волокон,
устилающих глазное дно и представляющих собой
разветвлённые окончания зрительного нерва.
Сетчатка (сетчатая оболочка, покрывающая глазное дно) имеет толщину 0,15 -0,20 мм и состоит из нескольких слоёв нервных клеток. Первый слой прилегает к чёрным пигментным клеткам. Он образован зрительными рецепторами – палочками и колбочками. В сетчатке глаза человека палочек в сотни раз больше, чем колбочек. Палочки возбуждаются очень быстро слабым сумеречным светом, но не могут воспринимать цвет. Колбочки возбуждаются медленно и только ярким светом – они способны воспринимать цвет. Палочки равномерно распределяются по сетчатке. Прямо напротив зрачка в сетчатке находится жёлтое пятно, в состав которого входят исключительно колбочки. При рассмотрении предмета происходит перемещение взора так, что изображение попадает на жёлтое пятно.
От нервных клеток отходят отростки. В одном месте сетчатки они собираются в пучок и образуют зрительный нерв. Более миллиона волокон передают в мозг зрительную информацию в форме нервных импульсов. Это место, лишённое рецепторов, называют слепым пятном. Начавшийся в сетчатке анализ цвета, формы, освещённости предмета, его деталей заканчивается в зоне коры. Здесь собирается вся информация, она расшифровывается и обобщается. В результате складывается представление о предмете. "Видит" мозг, а не глаз.
Итак, зрение – это подкорковый процесс. Он
зависит от качества информации, поступающей от
глаз в кору больших полушарий (затылочная
область).
Оптическую систему глаза составляют роговица,
хрусталик и стекловидное тело. Свет, преломляясь
в оптической системе, даёт на сетчатке
действительные, уменьшенные, обратные
изображения рассматриваемых предметов.
Первым, кто доказал, что изображение на сетчатке глаза является перевёрнутым, построив ход лучей в оптической системе глаза, был Иоганн Кеплер (1571 – 1630). Чтобы проверить этот вывод, французский учёный Рене 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 перевёрнутое изображение картины, наблюдавшейся из окна.
Почему же тогда мы видим все предметы такими, как они есть, т.е. неперевёрнутыми?
Дело в том, что процесс зрения непрерывно корректируется мозгом, получающим информацию не только через глаза, но и через другие органы чувств.
В 1896 году американский психолог Дж. Стреттон поставил на себе эксперимент. Он надел специальные очки, благодаря которым на сетчатке глаза изображения окружающих предметов оказались 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 учёного появились симптомы морской болезни. В течение трёх дней он ощущал тошноту. Однако на четвёртые сутки организм стал приходить в норму, а на пятый день Стреттон стал чувствовать так же, как и до эксперимента. Мозг учёного освоился с новыми условиями работы, и все предметы он снова стал видеть прямыми. Но, когда он снял очки, всё опять перевернулось. Уже через полтора часа зрение восстановилось, и он снова стал видеть нормально.
Любопытно, что подобное приспособление характерно лишь для человеческого мозга. Когда в одном из экспериментов переворачивающие очки одели обезьяне, то она получила такой психологический удар, что, сделав несколько неверных движений и упав, пришла в состояние, напоминающее кому. У неё 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.
«Наши глаза познавать не умеют природу предметов. А потому не навязывай им заблуждений рассудка.» (Лукреций)
Зрительные самообманы
Мы часто говорим об "обмане зрения", "обмане слуха", но выражения эти неправильны. Обманов чувств нет. Философ Кант метко сказал по этому поводу: "Чувства не обманывают нас, – не потому, что они всегда правильно судят, а потому, что вовсе не судят".
Что же тогда обманывает нас при так называемых
"обманах" чувств? Разумеется то, что в данном
случае "судит", т.е. наш собственный мозг.
Действительно, большая часть обманов зрения
зависит исключительно оттого, что мы не только
видим, но и бессознательно рассуждаем, причём
невольно вводим себя в заблуждение. Это – обманы
суждения, а не чувств.
Известно, что наше зрение несовершенно и иногда
мы видим не то, что существует в
действительности. Но тот факт, что огромное
большинство людей получают иногда одинаковые
ошибочные зрительные впечатления, говорит об
объективности нашего зрения и о том, что оно,
дополняемое мышлением и практикой, дает нам
относительно точные сведения о предметах
внешнего мира. С другой стороны, тот факт, что
разные люди в процессе зрительного восприятия
обладают различной способностью ошибаться,
иногда видят в предметах то, чего другие не
замечают, говорит о субъективности наших
зрительных ощущений и об их относительности.
Говоря в общем о причинах зрительных иллюзий (ошибок, обманов), следует, во-первых, указать, что иногда они появляются вследствие специально созданных, особых условий наблюдения, например: наблюдение одним глазом, наблюдение при неподвижных осях глаз, наблюдение через щель и т.п. Такие иллюзии исчезают при устранении необычных условий наблюдения.
Во-вторых, подавляющее большинство иллюзий зрения возникает не из-за оптического совершенства глаза, а из-за ложного суждения о видимом, поэтому можно считать, что обман здесь возникает при осмысливании зрительного образа. Такие иллюзии исчезают при изменении условий наблюдения, при выполнении простейших сравнительных измерений, при исключении некоторых факторов, мешающих правильному восприятию.
Наконец, известен ряд иллюзий, обусловленных и оптическим несовершенством глаза, некоторыми особыми свойствами различных анализаторов, участвующих в зрительном процессе (сетчатка, рефлексы нервов).
К иллюзиям зрения не относятся оптические фокусы и загадочные привидения, создаваемые при помощи зеркал, проекционных аппаратов и других технических устройств, а также интересные оптические явления, иногда наблюдаемые в природе (миражи, северные сияния). Появление последних обусловлено оптическими свойствами земной атмосферы. Во всех этих случаях наш глаз ошибается потому, что его умышленно обманывают или при помощи технических приспособлений, или за счет особого состояния Среды между глазом и объектом наблюдения. Также не являются иллюзиями восприятия обманы зрения, возникающие у некоторых людей в сумерках и темноте, когда недостаточное освещение затрудняет работу глаз и создает особое настроение и искажения ощущений в результате близорукости, дальнозоркости, дальтонизма и других дефектов зрительного аппарата, не характерных для большинства людей.
Галерея образов, или что вы видите
Дочь, мать и усатый отец?
Индеец, гордо смотрящий на солнце и эскимос в капюшоне, повёрнутый спиной...
Молодой и пожилой мужчины
Молодая и старая женщины
Параллельны ли линии?
Является ли четырехугольник квадратом?
Который эллипс больше – нижний или внутренний верхний?
Что больше в этой фигуре – высота или ширина?
Какая прямая является продолжением первой?
Замечаете ли вы "дрожание" круга?
С давних пор люди не только поражаются обманам зрения и забавляются зрительными иллюзиями, но и сознательно используют их в своей практической деятельности.
Уже тысячи лет зрительные иллюзии
целенаправленно используются в архитектуре для
создания определенных пространственных
впечатлений, например, для кажущегося увеличения
высоты и площади залов.
Еще более эффективно зрительные иллюзии
используются в изобразительном и цирковом
искусстве. Зрительные иллюзии стали основой
кинематографии и телевидения, учитываются в
полиграфии и в военном деле. Создаваемая при
помощи технических средств виртуальная
зрительная реальность занимает в жизни
современного человека огромное место и тесно
переплетается с действительностью.
Особенности зрения
Есть ещё 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 чёткое изображение,
когда мы переводим свой взгляд с удалённого
предмета на более близкий?
Как известно, мышцы, которые прикреплены к
хрусталику, способны изменять кривизну его
поверхностей и тем самым оптическую силу глаза.
Когда мы смотрим на далёкие 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 далёком расстоянии
называется аккомодацией (от лат. accomodatio -
приспособление).
Благодаря аккомодации человеку удаётся
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 при письме для
нормального глаза составляет около 25 см. Это
расстояние называют расстоянием наилучшего
зрения.
Какое преимущество даёт зрение двумя глазами?
1. Увеличивается поле зрения человека.
2. Именно благодаря наличию двух глаз мы можем
различать, какой предмет находится ближе, какой
дальше от нас.
Дело в том, что на сетчатке правого и левого глаза
получаются отличающиеся друг от друга
изображения (соответствующие взгляду на
предметы как бы справа и слева). Чем ближе
предмет, тем заметнее это различие. Оно и создаёт
впечатление разницы в расстояниях. Эта же
способность глаза позволяет видеть предмет
объёмным, а не плоским. Такая способность
получила название стереоскопического зрения.
Совместная работа обоих мозговых полушарий
обеспечивает различение предметов, их формы,
величины, расположения, перемещения. Эффект
объёмного пространства может возникнуть в тех
случаях, когда мы рассматриваем плоскую картину.
В течение нескольких минут рассматривайте картинку на расстоянии 20-25 см от глаз.
В течение 30 с смотри на ведьму на метле не отрываясь. Быстро смести взгляд на рисунок замка и смотри, считая до 10, в проём ворот. В проёме ты увидишь белую ведьму на сером фоне.
Когда вы рассматриваете свои глаза в зеркале, то, наверное, замечаете, что и крупные и едва заметные движения оба глаза осуществляют строго одновременно, в одном и том же направлении.
Всегда ли глаза так всё осматривают? Как мы ведём себя в уже знакомой комнате? Для чего же нам нужны движения глаз? Они нужны для первоначального осмотра. Осматривая, мы формируем целостный образ, и всё это передаётся на хранение в память. Поэтому для узнавания хорошо известных предметов движение глаз необязательно.
Одной из основных характеристик зрения является острота. Зрение людей меняется с возрастом, т.к. хрусталик теряет эластичность, способность менять свою кривизну. Появляются дальнозоркость или близорукость.
Близорукость – это недостаток зрения, при котором параллельные лучи после преломления в глазу собираются не на сетчатке, а ближе к хрусталику. Изображения удалённых предметов поэтому оказываются на сетчатке нечёткими, расплывчатыми. Чтобы на сетчатке получилось резкое изображение, рассматриваемый предмет необходимо приблизить к глазу.
Расстояние наилучшего зрения для близорукого человека меньше 25 см. поэтому люди с подобным недостатком рения вынуждены читать текст, располагая его близко к глазам. Близорукость может быть обусловлена следующими причинами:
- избыточной оптической силы глаза;
- удлинением глаза вдоль его оптической оси.
Развивается она обычно в школьные годы и связана, как правило, с продолжительным чтением или письмом, особенно при недостаточном освещении и неправильном расположении источников света.
Дальнозоркость – это недостаток зрения, при котором параллельные лучи после преломления в глазу сходятся под таким углом, что фокус оказывается расположенным не на сетчатке, а за ней. Изображения удалённых предметов на сетчатке при этом снова оказываются нечёткими, расплывчатыми.
Вывод
Итак, глаз – это сложный оптический прибор человека и животных.
Большинство обманов зрения, как выясняется, зависит от того, что мы не только смотрим, но и бессознательно при этом рассуждаем. Мы смотрим не глазами, а мозгом. Вы охотно согласитесь с этим, после знакомства с иллюзиями, где воображение смотрящего сознательно участвует в процессе зрения.
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.
Литература:
- Я.И. Перельман. Занимательная физика. Москва, 1994 г. АО «Столетие»
- С. В. Громов. Физика. Просвещение, 2000 г.
- Ресурсы интернета.