Ii психофизические характеристики звука и света — страница 2

Основными физиологическими свойствами глаза как периферического отдела зрительной сенсорной системы и оптической системы являются:1) световая чувствительность, 2) спектральная чувствительность, 3) острота зрения, 4) поле зрения, 5) бинокулярное зрение, 6) стереоскопическое зрение.

Световая чувствительность характеризуется наименьшим количеством световой энергии, могущей вызвать световое раздражение— темновым порогом раздражения. Темновой порог раздражения иногда называют абсолютным порогом зрения. Минимальная яркость, вызывающая зрительное ощущение, называется пороговой яркостью, а величина, обратная пороговой яркости, и есть световая чувствительность. Для получения светового раздражения необходимо иметь освещенность на зрачке глаза в 5∙10-9 ÷ 8-10-9 лк, при этом зрачок глаза раскрыт до диаметра 7÷8 мм.
Обычно глаз воспринимает цвета в диапазоне длин волн 380—770 нм. Такой способностью обладают колбочки, поэтому при сумеречном зрении, при котором действуют палочки, все кажется бесцветным. Различные цвета воспринимаются с различной интенсивностью. Для дневного зрения максимум спектральной чувствительности имеет место для длины волны 564 нм, однако для практических расчетов его принято принимать для длины волны 555 нм. Чувствительность глаза к лучам спектра с различной длиной волны определяется кривой относительной видности Кλ. (Рис. 36)
Как показали соответствующие измерения, кривая чувствительности глаза (функция видности) изображается колоколообразной кривой (рис. 36) с резко выраженным максимумом при длине волны 5550 А˚, спадающей до нуля в сторону красного и фиолетового света. Максимум функции видности, как уже отмечено, условно принятый равным единице, соответствует длине волны Х0 = 5550 А˚.
Рисунок 36. Кривая чувствительности зрения к различным длинам волн. Таким образом, чувствительность человеческого глаза заметно меняется в зависимости от длины волны падающего излучения. Наибольшая чувствительность для нормальных (не страдающих дефектами зрения) глаз наблюдается при длине волны k = 5550 А. Одинаковое количество лучистой энергии других (как больших, так и малых) длин волн вызывает сравнительно меньшее ощущение. одинаковое зрительное ощущение, вызываемое излучениями разных длин волн, соответствует значениям мощности, довольно сильно отличающимся друг от друга. Так, например, чтобы вызвать одинаковое зрительное ощущение светом с длинами волн λ1 = 7600 А˚ и λ2 = 5500 А˚, в первом случае требуется мощность примерно в 2000 раз больше, чем во втором.Свет с длинами волн, меньшими 4000 А˚ и большими 7600 А˚, совершенно не вызывает зрительного ощущения вне зависимости от интенсивности. По этой причине часть шкалы электромагнитных волн в интервале от 4000 А˚ до 7600 А˚ называется видимой областью.

Остротой зрения, или разрешающей силой глаза, называется способность глаза различать две близкие точки раздельно друг от друга. Острота зрения является функцией размера колбочки. За среднюю остроту зрения принимают 60". Острота зрения зависит от условий наблюдения. При наблюдении изображений на экране (проекции) за разрешающую силу глаза принимают 2—3′, при наблюдении в обычные приборы — 1΄, при наблюдении в высококачественные приборы — 30", а в дальномеры — 10". Наилучшая острота зрения достигается при освещенности предметов в 50 лк и при применении монохроматического света.
Острота зрения возрастает при увеличении диаметра зрачка глаза от 2 до 3 мм, остается неизменной при 3—5 мм и далее падает из-за аберраций оптической системы глаза. Острота зрения имеет максимум при наблюдении черных предметов на белом фоне при освещенности в 150 лк, а при наблюдении белых предметов на черном фоне — в 5—10 лк.
определяется пространством, наблюдаемым неподвижным глазом. Оно равно: книзу 70°, кверху 55°, к носу 60° и к виску 90° (125° по вертикали и 150° по горизонтали). Движение глаз позволяет увеличить угловую величину просматриваемого пространства. Наибольшее отклонение зрительной оси в сторону достигает 45—50°.
В каждом глазу образуются отдельные изображения, которые в зрительном впечатлении сливаются в одно. Геометрическое место точек пространства, которые видны одиночными, называется гороптером. Поле зрения, видимое одновременно обоими глазами, называемое бинокулярным, составляет около 120°. Глазной базис (расстояние между осями глаз) для различных людей колеблется в пределах от 58 до 72 мм, составляя в среднем 65 мм. При наблюдении близко расположенных предметов глаза поворачиваются, а их оси составляют некоторый угол, называемый углом конвергенции. Максимальный угол конвергенции 32°.
Способность глаз ощущать предметы в глубину называется стереоскопическим зрением, или стереоскопизмом. Такая возможность образуется при наблюдении двумя глазами. Основными факторами стереоскопического зрения являются: 1) конвергенция глаз при одновременной аккомодации, 2) положение изображений на различных расстояниях от центральной ямки в левом и правом глазах.
Глазной базис b определяет базис стереоскопического зрения, как расстояние между главными точками глаз. Угол с вершиной в точке предмета, образованный визирными осями глаз, называется параллактическим углом ε:
где R — дистанция до предмета.
Способность замечать малые разности стереоскопических параллаксов называется остротой стереоскопического зрения η. Она достигает 10". Рельефно можно видеть и одним глазом — по ощущению мышечных усилий при направлении визирной оси глаза на фиксируемую точку и при аккомодации.
Выше мы уже упоминали о неоднородности белого света. Но электромагнитный спектр солнечного излучения гораздо шире. См. Рис. 37.
Рисунок 37. Излучения электромагнитного спектра. Он охватывает невидимые тепловые, или инфракрасные, лучи и также невидимое ультрафиолетовое излучение. Также как и звуки, которых мы «не слышим» эти виды излучения, которые мы «не видим» наполняют окружающий нас мир и оказывают сильное влияние на человеческий организм в целом и на зрительную сенсорную систему, в частности.

К ультрафиолетовой части спектра относятся волны длиной от 100 до 400 нм. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны меньше 180 нм не существует вне вакуума, поэтому в обычных условиях оно вряд ли представляет опасность для здоровья человека. Фотобиологи выделяют в ультрафиолетовом спектре три зоны: УФ-А от 380 до 320 нм («ближний» ультрафиолет), УФ-В от 320 до 290 («средний» ультрафиолет), УФ-С от 290 до 200 нм («дальний» ультрафиолет). Ультрафиолетовые лучи активно поглощаются различными тканями глаза. При этом происходит интенсивное поглощение энергии излучения. При этом световой фотон, взаимодействуя с молекулой, выбивает электрон со своей орбиты. В результате образуется положительно заряженная молекула, или малый ион, действующий как свободный радикал. Свободные радикалы нарушают структуру белков и повреждают клеточные мембраны. Так как энергия фотона обратно пропорциональна длине волны, коротковолновое ультрафиолетовое излучение обладает большей повреждающей способностью по отношению к биологическим объектам. Повреждение живых объектов ультрафиолетовым излучением всегда фотохимическое, оно не сопровождается заметным повышением температуры и может возникнуть после довольно длительного латентного периода. Для повреждения достаточно малых доз излучения, действующих в течение продолжительного времени. В противоположность этому, повреждение, вызванное инфракрасным излучением (500-1400 нм), возникает сразу, требует одномоментного воздействия большой дозы и сопровождается повышением температуры тканей не менее чем на 10°. Так как повреждения от инфракрасного света могут накапливаться, длительные или многократные слабые воздействия способны вызвать такие же изменения, как сильное однократное облучение. Энергия фотона прямо пропорциональна его частоте, то есть обратно пропорциональна длине волны: чем меньше длина волны электромагнитного излучения, тем большей энергией обладает фотон. Из всего спектра электромагнитных волн (космические лучи, гамма лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасный свет, микроволны, радиоволны), ультрафиолетовое излучение состоит из волн наименьшей длины, энергия его фотонов наибольшая из всего оптического спектра. Это приводит к значительным и разнообразным повреждениям тканей глаза и нарушению их функций клинические и патогенетические аспекты которых будут рассмотрены в последующих главах.

Инфракрасным (ИК) излучением называют область спектра электромагнитных волн, которая начинается от «красного» конца видимого спектра, и продолжается до волн длиной 780-10000 нм. Условно область инфракрасного излучения делят на три зоны: ИК-А — ближний инфракрасный участок спектра (от 780 до 1400 нм); ИК-В — дальний инфракрасный участок спектра (1400 – 3000 нм); ИК-С — крайне длинноволновое инфракрасное излучение (3000-10000 нм). Излучение ИК-С области почти полностью поглощается в атмосфере и не достигает поверхности земли. Однако в технике используется опасное для глаз ИК-С излучение искусственных источников. Источником инфракрасного излучения является не только солнце, но и различные промышленные установки, например, высокотемпературные печи для варки стекла и стали. Инфракрасное излучение присутствует в спектре практически всех дуговых ламп и электронагревательных приборов. Когерентное инфракрасное излучение высокой мощности испускают лазеры, например, в области ИК-А — неодимовый ИАГ-лазер, в области ИК-С — углекислый лазер. Все структуры глаза в некоторой степени поглощают инфракрасное излучение. Так, роговица поглощает все излучение с длиной волны более 3000 нм (ИК-С) и большую часть излучения с волнами длиннее 1400 нм. Хрусталик поглощает небольшую часть спектра с длиной волны от 900 до 1400 нм (ИК-А). Сетчатка поглощает большую часть дошедшего до нее излучения с волнами, короче 1400 нм (ИК-А). При этом, чем меньше длина волны, тем большую часть излучения поглощает сетчатка. Под действием поглощенного ИК излучения в живых клетках происходят значительные изменения. Наибольшую опасность для глаза представляет нагревание сетчатки и хрусталика. Уже в 1763 году было известно, что у рабочих, длительное время облучаемых инфракрасным светом в производственных условиях, развивается катаракта. С тех пор исследователи уделяют больше внимания изучению изменений именно в хрусталике. Издавна действию инфракрасного излучения подвергались стеклодувы, сталевары, кузнецы и др. В последнее время врачи столкнулись с повреждениями тканей глаза излучением ксеноновых ламп, инфракрасных лазеров, сварочных аппаратов. Энергия фотона инфракрасного излучения намного меньше энергии ультрафиолетового фотона. Так как инфракрасное облучение, прежде всего, повышает температуру переднего отдела глаза, в наибольшей степени при облучении страдают роговица и влага передней камеры. Хрусталик поглощает лишь небольшую часть доходящего до него излучения. Для появления изменений в нем требуется либо сильное однократное облучение, либо слабое облучение в течение длительного времени. Длинноволновые инфракрасные лучи, достигающие сетчатки, способны вызвать необратимые изменения в фоторецепторных клетках. Это может произойти, например, если смотреть прямо на Солнце. Но поскольку на сетчатку при этом воздействуют лучи как инфракрасной, так и видимой части спектра, до сих пор неизвестно, что в этом случае связано с повреждением фоторецепторов термическими реакциями, а что — фотохимическими. Все это приводит к значительным и разнообразным повреждениям тканей глаза и в первую очередь хрусталика. Клинические и патогенетические аспекты таких нарушений будут рассмотрены в последующих главах.

Оцените статью
Добавить комментарий