Глаз

Глаз, орган зрения (фигура 1), представляющий собой тело шаровидной формы с несколькими оболочками (глазное яблоко), наполненное внутри прозрачной студнеобразной массой. Внешней оболочкой глазного яблока является белковая оболочка— склера; под ней находится сосудистая оболочка, за которой лежит слой пигментных клеток, и далее—сетчатая оболочка. Спереди склера становится прозрачной и более выпуклой и носит название роговой оболочки; сосудистая оболочка спереди переходит в раду ж-н у го оболочку, к которой сзади прилежит ресничное, или цилиарное, тело; радужная оболочка содержит в себе две мышцы и имеет посредине отверстие— з р ач о к·. Сетчатая оболочка, или ретина,

содержит в себе концевые аппараты зрительного нерва—т. н. палочки и колбочки. В палочках имеется особое вещество—зрительный пурпур, или ро-допсин, выцветающее под влиянием света. В середине сетчатки, в центральной ямке желтого пятна сетчатки, име ются только колбочки, в периферических же частях ее преобладают палочки. Место вхо-ждения зрительного нерва в глаз не имеет ни палочек, ни колбочек и потому является слепым (с л е п о е пят н о). За зрачком лежит хрусталик, прозрачное эластичное тело, имеющее форму линзы; хрусталик заключен в сумку, волокна которой (ц и и н о в пояс) прикреплены к цилиарному телу. Глазное яблоко соединяется с внутренней поверхностью век посредством соединительной перепонки, или к о н ю н к т и в ы. Для зрительного восприятия предмета необходимо получение его изображения на сетчатке. Последнее возникает вследствие преломления световых лучей, идущих от видимых нами предметов, на поверхностях роговой оболочки и хрусталика. Оптические среды глаза имеют разные показатели преломления света, и для практическ. подсчетов удобнее пользоваться упрощенной схемой глаза— так паз. редуцированным I.,который предполагается состоящим из одного только преломляющего вещества с показателем преломления, равным 1,4, при длине в 23,4 миллиметров, при радиусе кривизны роговицы в 6,8 миллиметров и радиусе кривизны сетчатки в 10,2 миллиметров. Общая преломляющая сила такого Г. в диоптриях =58,82 (по Вербицкому). Несовершенствами реального Г. как онтическ. прибора являются: неполная центрированность его преломляющих поверхностей, не совсем одинаковая кривизна их в разных меридианах. астигматизм (смотрите), сферическая и хроматическая аберрация и светорассеяние. Степень этих несовершенств бывает индивидуально различна.

Не все глазные среды, лежащие па пути световых лучей впереди сетчатой оболочки. являются вполне прозрачными. Хрусталик, начиная с 30-летнего возраста, приобретает желтоватую окраску, поглошая относительно все больше сине-фиолетовых лучей. В желтом пятне сетчатки перед цветоощущающими элементами имеется желтый пигмент, также играющий роль светофильтра. Коэффициент пропускания им лучей разных длин волн бывает индивидуально довольно различен. Ультрафиолетовая^ радиация с длиной волны короче 3 130 А целиком поглощается в роговице, водянистой влаге и хрусталике Г. и до сетчатки не доходит. Абсорбируемые ультрафиолетовые лучи вызывают флюоресценцию хрусталика. Не доходят до сетчатки вследствие поглощения в упомянутых средах и инфракрасные „лучи с длиною волны более 12 000—14 000 А. Инфракрасные лучи значительно абсорбируются также и радужной оболочкой Г. Поглощению инфракрасных лучей приписывают часто наблюдаемое у стеклодувов и литейщиков помутнение хрусталика (катаракта), идущее по его средней осевой линии.

При воздействии света на Г. в последнем происходит ряд изменений. Изменения силы света вызывают т. н. зрачковый рефлекс: при усилении света зрачок суживается, при ослаблении—расширяется (смотрите Яркость).

Расширение зрачка в темноте происходит значительно медленнее, чем его сужение под влиянием света. При переходе от темноты к яркости в 100 миллиламбертов зрачок

Фигура 2.

достигает своего стационарного диаметра через 3—4 ск. Зрачок рефлекторно суживается также и при увеличении аккомодации и конвергенции (смотрите ниже) Г., что_ всегда имеет место при рассматривании близких объектов. Изменения в ширине зрачка возможны, наконец, и под влиянием центральных психических факторов. Изменение преломляющей способности хрусталика, в зависимости от фиксирования близких или далеких предметов, совершается путем утолщения или уплощения его, что носит название аккомодации Г. Аккомодация совершается благодаря сокращению ресничной мышцы, ослабляющему натяжение волокон хрусталиковой сумки: хрусталик, в силу своей эластичности, принимает при этом более выпуклую форму, что и позволяет изображению близкого от Г. предмета отчетливо фокусироваться на сетчатке. Наиболее удаленная точка, отчетливо видимая при спокойном, ненапряженном состоянии аккомодационной мышцы есть дальнейшая точка ясного видения; для нормального Г. она лежит в бесконечности. Самое близкое расстояние, при котором мы можем, при наибольшем напряжении аккомодации, отчетливо видеть объект, определяет б л и ж а и ш у ю т очку ясного видения; для нормального глаза она лежит на расстоянии 10—14 см. Сила аккомодации измеряется преломляющей способностью линзы, которая, будучи поставлена перед глазом, придала бы лучам, идущим от какой-нибудь данной рассматриваемой точки, такое направление, которое имеют лучи, идущие от дальнейшей точки ясного видения. Максимальная сила, или ширина, аккомодации для данного Г. определяется по формуле А=р — д, где А—преломляющая сила искомой линзы в диоптриях, Л—расстояние дальнейшей точки ясного видения, Р−расстояние ближайшей точки ясного видения (и то и другое—в м). Способность аккомодировать с возрастом убывает. Обычно аккомодационные движения являются связанными с движениями сведбния зрительных осей обоих глаз (конвергенцией), и наоборот. Эта связь, однако, не является неразрывной. В случае потери эластичности хрусталика или укороченного по продольной оси строения глазного яблока отчетливое видение близких предметов оказывается невозможным даже при наибольшем усилии аккомодации; такой глаз называется дальнозорким. В случае удлиненного но продольной оси глазного яблока мы имеем Г. близор у кий, неспособный отчетливо видеть предметы более или менее удаленные. Для устранения обоих дефектов—дальнозоркости и близорукости—применяются очки: собирательные в первом случае и рассеивающие—во втором.

В зависимости от условий освещения, чувствительность Г. к световым раздражениям бывает весьма различна (адаптация Г. к световым условиям). Изменение чувствительности глаза, в зависимости от яркости, к которой он был адаптирован непосредственно перед тем, характеризуется следующими цифрами (в миллиламбертах):

Яркость.	Порожное	Я ркость,	Порожное
к K-poft Г.	точенн.	к которой Г.	точечн.
был адап-	раздражс-	был адап-	раздражс-
тирован	ние	тирован	ние
0,00000071	0,00000071	1.00	0,0082
0.000100	0.000019	100.0	0,191
0,0100	0,00039	1 000.0	2,140
		2 000,0	3,980

Длительное пребывание глаза в темноте (темповая адаптад и я) может таким образом увеличивать его чувствительность более чем в сто тысяч раз. Пребывание на свету влечет, напротив, понижение чувствительности Г. (световая адаптация). Чем ярче действующий раздражитель, тем круче падает чувствительность Г. и тем более низкого уровня она в конце концов достигает. Кривая световой адаптации зависит также от цветового тона (длины волны) раздражителя. При одинаковой яркости раздражение сине - фиолетовое дает более крутое падение чувствительности и более низкий конечный уровень ее, чем раздражение красное; наименее нее и наимедленнее снижается чувствительность глаза при воздействии раздражения зеленого. Темповая адаптация идет медленнее, чем световая. Уровня наибольшей чувствительности глаз достигает лишь через 60—90 минут пребывания в темноте. Стационарный же пониженный уровень чувствительности при адаптации к свету наступает в первые минуты раздражения. При темно-адаптированных глазах чувствительность при бинокулярном смотрении вдвое больше, чем чувствительность монокулярная. Есть указания на то, что темповая адаптация одного глаза понижает чувствительность другого. Так как адаптация Г. и зрачковый рефлекс, вызванные рассматриванием объектов большой яркости, создают условия неблагоприятные для видения предметов малоярких, то одним из условий рационального освещения является равномерность яркости поля зрения.

Поле зрения каждого Г., то есть проекция на плоскость совокупности всех точек, одновременно видимых Г., охватывает кнаружи от фиксируемой точки 90 угловых градусов, кнутри—60°, кверху—00° и книзу—70°. Поле же ясного зрения, сообразно размеру желтого пятна сетчатки, равняется -V. 3° х 6°. Для бинокулярн. фиксирования предметов, находящихся от глаза на расстоянии < 20 м, требуется соответственное сведение зрительных осей обоих глаз (к о и-в е р г е н ц и я). В силу удаленности одного Г. от другого, в среднем, на 65 миллиметров, изображения, даваемые предметом на обеих сетчатках, оказываются не вполне тождественными. Это несоответствие изображений, наряду со степенью конвергенции, и является для нас главным критерием при оценке третьего измерения (смотрите Стереоскопия).

Основными функциями глаза являются: с в е т о- и цветоощущение и различение очертаний предметов (острота зрения). Здесь следует различать аппарат сумеречного (или периферического) зрения— палочки сетчатки, и аппарат цветного зрения — колбочки сетчатки. Палочки дают нам лишь световые ощущения, кол-

бочки же—как световые, так и цветовые. Палочки чувствительнее колбочек, и при слабых яркостях (меньших, чем приблизительно 0,01 миллиламберта) мы видим исключительно ими.

Наименьшая видимая (порожная) яркость может равняться десятимиллионным долям миллиламберта. Величина порожного раздражения сильно меняется в зависимости от адаптации Г., площади и места раздражения на сетчатке, продолжительности воздействия раздражителя, а равно и от цветности раздражителя. При увеличении площади раздражения S яркость порожного раздражения J уменьшается. Однако, это уменьшение отстает от возрастания площади, и потому произведение J S растет, как видно из приводимых данных Ривса, где S выражено в миллиметров² и J— в миллиламбертах:

S	J	J-S
4	0,00002829	0,000113
25	0,00000662	0,000165
100	0,00000211	0,000241
900	0,00000045	0,000405
14 400	0,00000017	0,002590

В светлоадаптированном глазу наиболее чувствительным к раздражению является центр сетчатки—центральная ямка желтого пятна; по мере удаления от нее чувствительность к цветовым раздражителям равномерно для всех цветов падает. При темповой адаптации Г., напротив, наибольшую чувствительность обнаруживает уже не центр сетчатки, а зона, лежащая между 10 и 20° к периферии. При увеличении времени t действия раздражения порожная интенсивность раздражения J уменьшается. Для длительностей, превышающих 0,1 секунды, соблюдается закон: Jt=a+bt, где а и г/—не-которые константы. При более кратких воздействиях связь J ί с I оказывается более сложной, давая при некотором t минимальное значение для J · ί.

Кривые видимости (смотрите) лучистой энергии для центрального, дневного и периферического, сумеречного зрения указывают на различие чувствительности в зависимости от длины волны. Из этих кривых видно также, что лучи красного конца спектра совершенно не вызывают возбуждения в палочках сетчатки. Поэтому красный свет не может вредить темповой адаптации. Это обстоятельство практически важно для освещения при условии сохранения темповой адаптации.

Различение яркостей определяется величиной т. н. разностного порога, то есть взятого в отношении к данному исходному раздражению J минимального его изменения Δ.7, которое впервые замечается глазом. В широких пределах средних яркостей величина -j- остается постоянной (закон Вебера). В зависимости от индивидуума и условий опыта, j может в этом случае иметь значения от 0,016 до 0,006 и зависит как от яркости, так и от цветности раздражителя. Разностная чувствительность зависит также и от площади раздражения на сетчатке: при диаметре площади около 2° чувствительность оказывается наибольшей. Зависимость яркости ощущения Е от интенсивности раздражения j (при прочих рав ных условиях) определяется законом Вебе-ра-Фехнера, по которому E=а 1 gj+b, где а и b—некоторые константы. Опыт показал, что как при очень слабых, так и при очень сильных раздражениях разностная чувствительность Г. уменьшается, будучи наибольшей при яркостях приблизительно от 6 до 750 миллиламбертов. При значительном увеличении яркостей последние начинают производить па нас болезненно неприятное, слепящее впечатление. Величина таких слепящих яркостей относительна и зависит от состояния адаптации Г., а также от площади раздражения сетчатки. Различение цветовых тонов весьма различно в разных участках спектра; наибольшую чувствительность к изменению длины волны Г. обнаруживает в областях желтого и голубоватозеленого цветов.

Острота зрения, или разрешающая способность Г., характеризуется тем минимальным промежутком, при к-ром два видимые объекта, наир., две точки, воспринимаются как раздельные. От остроты зрения зависит различение нами формы предметов. За нормальную остроту зрения (=1) принято считать различение промежутка, видимого под углом в У. Острота зрения зависит от диам. зрачка, места раздражения на сетчатке, яркости и цветности раздражителей. Сужение зрачка уменьшает круги светорассеяния, получающиеся на сетчатке вследствие диоптрических несовершенств Г., и тем улучшает остроту зрения. Зависимость остроты зрения от яркости раздражающего поля дается приведенной кривой (фигура 2), где по ординатам отложены величины, характеризующие остроту зрения, а по абсциссам—яркости поля в миллиламбертах. При яркости ок. 10 миллиламбертов острота зрения оказывается максимальн. и при дальнейшем увеличении яркости поля уже заметно не возрастает. При одинаковой яркости острота зрения при смешанном свете меньше, чем при монохроматическом ; из моно-хроматич. лучей для остроты зрения наиболее благоприятны лучи желтые, наименее—сине-фиолетовые и крайние красные. Практически, однако, выгоды монохро-матическ. освещения заметны лишь при работе с весьма малыми яркостями. При оценке смещения одной линии по отношению к другой, к ней примыкающей (при отсчетах по нониусу и тому подобное.), нормальным Г. замечаются смещения значительно меньшие, чем на 1, а именно смещения, равные всего 8” и даже 3". Наилучшими условиями для таких оценок являются: вертикальность сопоставляемых линий и некоторая средняя (равная приблизительно 5 угловым минутам) длина их.

Быстрота зрительного восприятия, как величина, обратная тому времени, которое необходимо для того, чтобы мы успели увидеть тот или иной объект, растет пропорционально логарифму яркости того поля, на котором этот объект находится; она зависит также от углового размера

’А

цг

4W1 О,г го

- Яркость пола в мл£

Фигура 2.

объекта и контраста его с фоном. Варьируй этот размер и коэффициент отражения фона, Ферри и Ренд получили в качестве той оптимальной силы освещения, за которой увеличение освещения на каждые 60 люксов ускоряет восприятие уже меньше, чем на 5%, нижеследующие значения (в люксах):

Коэфф. отраже- Угловой размер объекта

нин фона и °о	1°	2°	3°	4,2°	5,2°
78	444	276	228	162	156
29	720	468	324	276	276
21	756	540	420	300	312
16	810	612	456	360	336

С прекращением раздражения зрительное ощущение прекращается не тотчас нее, но длится некоторое время в виде так называется последовательных образов. Если ощущение длится в своем первоначальном цвете, последовательный образ называется положительным, в ином случае—отрицательным. От очень ярких раздражителей последовательные образы могут длиться десятки минут. Чем больше яркость имеющегося в глазу последовательного образа, тем меньше чувствительность Г. к восприятью новых раздражений. Это является одним из оснований для требования устранения слишком больших, слепящих яркостей из поля зрения работающего.

Утомление Г., как понижение его работоспособности в результате предшествовавшей работ],г, может обусловливаться:

1) утомлением его свето- и цветоощущающего аппарата и 2) утомлением приспособительно-двигательного аппарата. Первое есть не что иное как явление световой и цветовой адаптации. Утомление одним цветом понижает чувствительность Г. и к другим цветам, близким с ним по своему месту к спектре. Двигательно-приспособительный аппарат, в виде аккомодации зрачкового рефлекса и движений глазного яблока, испытывает утомление в случае чрезмерно большого, чрезмерно длительного, меняющегося и неестественного напряжения соответствующих мышц. Подобные условия имеют место при необходимости фиксировать слишком близкие объекты, при неисправленных очками дефектах рефракции, при необходимости фиксировать объект, расстояние которого от I. меняется, при частом переходе взора от очень светлого к темному и обратно, при фиксировании плоскости, не перпендикулярной к направленным на нее зрительным осям, и тому подобное. Симптомами наступающего утомления Г. являются затруднительность удержать отчетливое изображение рассматриваемого, «расплывание» его в Г., необычайная стойкость последовательных образов, ломота в Г. и др. Для измерения утомления пробовали испытывать до и после работы остроту зрения, скорость зрительного восприятия или различение яркостей, по опыты показали, что продуктивность работы Г. в этих случаях мало показательна для степени истинного утомления Г., так как кратковременный волевой импульс способен замаскировал], действительное понижение работоспособности. Более показательные результаты дают: 1) определение ус-тойчивости ясного видения (Ферри и Ренд), под чем разумеется установ-

I ленне отношения времени ясного видения деталей, находящихся на границе видимости, ко времени, в течение которого эти детали, вследствие «расплывания» в Г., оказываются не видимы; 2) г л азпой э р г о г р а ф (Беренса, Конрада и др.), регистрирующий ослабление устойчивости аккомодации и конвергенции, и 3) регистрация числа миганий в ск. (Кац); число это по мере нарастания утомления неизменно возрастает.

. Ium.: В е р 0 и ц к и ii В. К., Оптическая система глаза, «Русск. офтальмологический журнал», М., 1928, т. 8, 2; Майзе ль С., Свет и зрение, Л., 1925: В а в η л о в С. И., Глаз и солнце, М.—Л., 1927; И и о т р о в с к и и М. 10., Глаз как физнч. прибор, М.—Л., 1928; Крав н о в С. В., О поглощении света в желтом пятке живого глаза, «Журнал прикладной физики», М.—Л., 1925, т. 2, вин. 1—2, стр. 75; его же, OG адаптации глаза к цветным раздражениям, там же. 1928, т. 5, вып. 2; К а ц Г., Об утомлении глаза, СПИ, 1915; Helmholtz II., Handb. d. physiolog. Optik, В. 1—3, 3 Aufl., Lpz., 1909—11;×u t t i ii g P., Report on Visual Sensito-metry, «Journ. of the Optical Soc. of America a. Review of Scient. Instruments», Ithaca, 1920, v. 4, p. 65; Schroeder II., Die zahlenrnilssige Beziehung zwi-schen d. physikalischen u. physiologisehen Ileliigkeit-seinheiten und die Pnpillenweite bei verschicdenen Ilclligkeiten, «Ztschr. fQr Sinnesphysiologie», Leipzig, 1926, B. 57, )). 195; Piper II., Uber Dunkeladopta-tion, «Ztschr. Г. Psychologies, Lpz. 1903, B. 31, p. 161; О ralia m W., The Absorption of the Eye for Ultra-Violet Radiation. «American Journal of Physiological Optics», Southbridge, Mass., 1923, April, p. 152; S h e a r d Ch., The Physiological Effects of Radiant Energy especially upon the Human Eye, ibid., 1924, April, p. 214; Ferree and Rand, On Ocular Functions, etc., «Trans, of the Illuminating Engineering Soc.», N. Y., 1922, v. 17, p. 83. С. Нравков.