§ 56. Орган зрения

Определения и обозначения

Орган зрения — глаз и вспомогательные органы, которые помогают воспринимать свет и защищают глаз. К ним относятся, например, веки, ресницы и слёзные железы. Благодаря их работе глаз получает зрительную информацию и меньше подвергается воздействию пыли и повреждений.

Сетчатка — внутренняя оболочка глаза, в которой свет воспринимают фоторецепторы, то есть чувствительные к свету клетки. Они превращают световое воздействие в сигналы для нервной системы. Поэтому именно сетчатка принимает сфокусированное изображение.

Хрусталик — прозрачное эластичное тело, которое преломляет свет и помогает фокусировать изображение на сетчатке. Его эластичность позволяет менять форму. Благодаря этому глаз может чётко видеть предметы на разных расстояниях.

Аккомодация — изменение кривизны хрусталика для чёткого видения предметов на разном расстоянии. При рассматривании близкого предмета хрусталик становится более выпуклым, а при взгляде вдаль — более плоским. Это помогает направить изображение на сетчатку, а не перед ней или за ней.

Как это устроено

Глазное яблоко защищено несколькими вспомогательными органами. Веки закрывают глаз и распределяют слёзную жидкость по его поверхности, а ресницы задерживают часть пыли. Слёзные железы выделяют жидкость, которая увлажняет глаз и помогает смывать мелкие загрязнения. Глазные мышцы поворачивают глазное яблоко, чтобы направить взгляд на нужный предмет.

Свет сначала проходит через роговицу — прозрачную переднюю часть глаза, затем через зрачок, отверстие в радужке. За зрачком находится хрусталик, который продолжает преломлять лучи, а потом они проходят через стекловидное тело к сетчатке. Преломление необходимо, потому что световые лучи должны собраться на небольшой поверхности сетчатки, чтобы изображение было чётким.

Преломляясь в роговице и хрусталике, лучи пересекаются, поэтому на сетчатке возникает уменьшенное и перевёрнутое изображение предмета. Светочувствительные клетки сетчатки преобразуют его в нервные сигналы. Зрительный нерв передаёт эти сигналы в мозг, который обрабатывает поступившую информацию и помогает распознавать увиденное.

В сетчатке есть два вида фоторецепторов — палочки и колбочки. Палочки чувствительны к слабому свету, поэтому помогают замечать предметы в сумерках, но не обеспечивают различение цветов. Колбочки работают эффективнее при хорошем освещении и позволяют видеть цвета и мелкие детали. В сумерках колбочки работают хуже, поэтому цвета различать труднее, хотя палочки помогают заметить крупные предметы.

Размер зрачка меняется благодаря работе радужки: при ярком освещении зрачок сужается, а при слабом расширяется. Так глаз регулирует количество света, которое попадает внутрь, и защищает сетчатку от чрезмерно яркого света. Для фокусировки на близких предметах меняется не зрачок, а форма хрусталика: он становится более выпуклым и сильнее преломляет лучи. При взгляде вдаль хрусталик уплощается, чтобы изображение снова оказалось чётким на сетчатке.

Строение глаза и функции его частей

Читайте таблицу по строкам: так можно связать особенности каждой части глаза с её работой. При описании пути света проследите, какие части его пропускают и преломляют. Не путайте зрачок, который является отверстием, с радужкой, которая меняет его размер.

Разбор задач

Задача 1. Ученик называет три части глаза, через которые проходит свет до попадания на сетчатку. Укажите их в правильном порядке.

1. Найдём начало пути: свет первым встречает прозрачную переднюю часть глаза — роговицу.
2. После роговицы свет проходит через отверстие в радужке. Это отверстие называется зрачком.
3. За зрачком находится хрусталик, который преломляет свет перед его дальнейшим путём к сетчатке.

Ответ: роговица, зрачок, хрусталик. Стекловидное тело тоже находится на пути света, но в условии просят назвать три части.

Задача 2. Объясните, почему в сумерках человек хуже различает цвета, но может заметить крупный предмет.

1. Сначала определим, какие фоторецепторы активны при слабом освещении: особенно важны палочки.
2. Палочки помогают воспринимать свет и замечать предметы, но не различают цвета. Поэтому цветовая информация в сумерках воспринимается хуже.
3. Крупный предмет может вызвать достаточно заметный зрительный сигнал, который улавливают палочки. Значит, увидеть его возможно, даже если цвета и мелкие детали различаются плохо.

Ответ: в сумерках палочки помогают заметить предмет, а колбочки, отвечающие за цветовое зрение, работают менее эффективно. Поэтому цвет различить трудно, но крупный предмет увидеть можно.

Задача 3. Человек переводит взгляд с удалённого здания на текст в книге. Опишите, какие изменения происходят в хрусталике и зачем.

1. При взгляде на здание хрусталик более плоский: так он фокусирует свет от далёкого предмета на сетчатке.
2. Текст в книге расположен ближе, поэтому для чёткого изображения нужно сильнее преломить лучи.
3. Хрусталик увеличивает кривизну и становится более выпуклым. Такая перестройка называется аккомодацией.

Ответ: при переводе взгляда на книгу хрусталик становится более выпуклым, чтобы сфокусировать изображение близкого текста на сетчатке. Когда человек снова смотрит на здание, хрусталик уплощается.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что изображение на сетчатке прямое. Его считают прямым, потому что именно так мы обычно воспринимаем окружающие предметы. Но лучи преломляются и пересекаются, поэтому изображение на сетчатке перевёрнуто; мозг обрабатывает зрительные сигналы. Проверьте себя: спрашивайте отдельно, каким изображение возникает на сетчатке и как воспринимается после обработки мозгом.

Ошибка: путать зрачок с радужкой. Оба связаны с количеством света, поэтому их функции легко смешать. Зрачок — отверстие, а радужка регулирует его размер. Проверка простая: вспомните, что именно сужается или расширяется, — зрачок.

Ошибка: считать, что хрусталик сам воспринимает свет. Он участвует в формировании изображения, поэтому его работу можно ошибочно принять за работу светочувствительных клеток. На самом деле хрусталик фокусирует свет, а воспринимают его фоторецепторы сетчатки. Чтобы проверить ответ, разделите функции: фокусировка — у хрусталика, восприятие света — у сетчатки.

Ошибка: смешивать функции палочек и колбочек. Оба вида клеток находятся в сетчатке, поэтому можно решить, что они выполняют одну и ту же задачу. Палочки особенно важны при слабом освещении, а колбочки обеспечивают цветовое зрение и высокую чёткость. Проверьте себя вопросом: какие клетки помогают видеть в сумерках, а какие различают цвета?

Связь с другими темами

Для понимания работы глаза пригодятся знания о распространении и преломлении света: именно преломление помогает фокусировать изображение на сетчатке. Также нужно помнить, что органы чувств воспринимают раздражители, а нервная система передаёт и обрабатывает сигналы. Строение глаза связано с темой анализаторов: зрительный анализатор включает орган, проводящие нервные пути и участки мозга. Эти знания помогут разбираться в работе нервной системы, зрения и причинах нарушений зрения.

Что запомнить

• Глаз — часть зрительного анализатора.
• Роговица и хрусталик преломляют свет.
• Зрачок регулирует количество света, попадающего внутрь глаза.
• На сетчатке находятся палочки и колбочки.
• Хрусталик меняет кривизну при аккомодации.
• Зрительный нерв передаёт сигналы от сетчатки в мозг.