فيزيك بينايي

فيزيك بينايي

بيشترين شناختي كه انسان از اطراف خود كسب مي كند (حدود 70 %) توسط چشم و بينايي صورت مي گيرد  افراد نابينا اين شناخت را از طريق ديگر حواس خود كسب مي كنند . سيستم بينايي از سه قسمت ساخته شده است.

كره چشم: اولين قسمت، كه نور وارد آن مي شود

اعصاب: از شبكه تا كورتكس كشيده شده است

كورتكس: در اين قسمت پالس هاي عصبي تبديل به تصاوير با مفهوم مي شوند

فيزيك بينايي يعني چگونگي تشكيل تصوير بر روي شبكیه و معايب مربوط به شكست نادرست نور در چشم

ويژگيهاي بينائي

دستگاه بينائي ما داراي ويژگيهاي بسيار زيادي است . تعدادي از اين ويژگيها به حدي جالب اند كه آنها را حتي در ظريفترين وسايل نوري نمي توان يافت. در اينجا تنها به چهار ويژگي چشم مي پردازيم

1- ميدان ديد وسيع :

 فضاي قابل رويت اطراف هر چشم را ميدان ديد گويند . دو نوع ميدان ديد وجود دارد

الف) ميدان ديد افقي : اگر با چشم راست نگاه كنيم علاوه بر اين كه 90 درجه سمت راست خود را مي بينيم حدود 65 درجه سمت چپ را نيز مشاهده مي نمائيم با توجه به وضعيت آناتوميكي چشم، پيشاني و بيني اين عدد متغير است

ب) ميدان ديد قائم : با هر چشم مي توان حدود 80 درجه زير امتداد افق را نگاه كرد . گونه ها مانع مي شوند تا اين ميزان به 90 درجه برسد . ضمنا با هر چشم مي توان 50 درجه به سمت بالاي افق نگاه كرد . پيشاني مانع از افزايش اين ميزان مي گردد . بنابراين در مجموع ميزان ديد قائم حدود 130 درجه خواهد بود مجددا وضعيت چشم، گونه ها و پيشاني روي اين مقدار تاثير مي گذارد

2- قدرت تطابق :

براي دستيابي به يك ديد واضح، عدسي چشم با تغيير ضخامت خود از طريق ماهيچه هاي مژگاني تصاوير اجسام  واقع در فواصل مختلف را بر روي شبكه تنظيم مي نمايد

3- تنظيم كننده شدت نور:

مردمك با تغيير قطر خود شدت نور را تنظيم مي نمايد.

این تغييرات طوري صورت مي گيرد كه قطر مردمك در روزهاي آفتابي (به منظور جلوگيري از رسيدن آسيب به 

شبكيه) كوچك و در تاريكي (به منظور دستيابي به تصوير مناسب) ماكزيمم مي شود

  :(streopsis) 4- ديد سه بعدي

ديد سه بعدي ما تا فاصله حدود 60 تا 70 متر است ما هنگامي داراي ديد سه بعدي خواهيم بود كه با هر دو چشم اشياء را مشاهده نمائيم.

باید توجه کنیم كه با يك چشم تنها مي توان تعبير سه بعدي از اجسام داشت . مثلا بگوئيم كه يك جسم پشت سر جسم ديگر قرار گرفته است يا در جلوي آن . تصاوير و فيلم هايي كه بر روي صفحه تلويزيون مشاهده مي نمائيم دو بعدي هستند كه ما از آنها تفسير سه بعدي مي كنيم

سیستم اپتیک بینایی

اجزاء كانوني كننده چشم

دو جزء مهم چشم يعني عدسي و قرنيه به كمك هم تصوير واضحي از اجسام بر روي شبكيه ايجاد مي كنند   البته مايع زلاليه و زجاجيه نيز در اين مورد نقش دارند . ولي چون ضريب شكست آنها به حدي نيست كه شكست قابل ملاحظه اي را در چشم ايجاد نمايند بنابراين از آنها صرف نظر مي كنيم لازم به تذكر است كه اگر مايعات فوق نباشند قرنيه داراي قدرت كانوني فوق العاده زياد خود نخواهد بود يعني اگر قرنيه در هوا قرار گيرد يك عدسي واگرا است . بنابراين مايعات چشم به نوبه خود داراي اهميت بسزائي مي باشند . هنگامي كه قرنيه در چشم مستقر است به دليل وجود مايع زلاليه در پشت ان به عنوان يك عدسي همگراي قوي عمل مي نمايد . نتيجه آن كه نوع محيط و ميزان ضريب شكست محيطي كه عدسي در آن قرار مي گيرد بر نوع عدسي- محدب يا مقعر- و قدرت كانوني كنندگي آن موثر است

چون قرنيه داراي انحناي ثابت است جزء كانوني كننده ثابت چشم محسوب مي شود . يعني هميشه مقدار ثابتي بين 40 تا 50 ديوپتر قدرت كانوني كنندگي دارند . ضمنا سيستم بينائي نيازمند يك جزء متغير (عدسي ) نيز مي باشد كه با تغيير شكل و انحناء باعث تغيير كانون شود تا بتوانيم تصاوير اجسام واقع در فواصل مختلف را واضح ببينيم . هنگام مشاهده اجسام نزديك عدسي چشم فشرده و ضخيم مي شود در حالي كه هنگامي مشاهده اجسام دور عدسي چشم نازك مي شود . بنابراين عدسي جزء متغير كانوني كننده است كه دامنه تغييرات آن در افراد مختلف و در سنين مختلف متفاوت است

مردمك

يكي ديگر از اجزاء چشم مردمك است، كه قادر است قطر خود را بين 3 تا 8 ميلي متر تغيير دهد (عمق ديد در اين دو حالت كاملا متفاوت است (يعني هنگامي كه قطر كم باشد عمق ديد وسيع و هنگامي كه قطر زياد باشد عمق ديد كم است ). در دوربين عكاسي اگر قطر روزنه (ديافراگم) كم باشد و در اين حالت از جسمي تصوير بر داريم تا فاصله نسبتا زيادي از پشت و جلو جسم، تصوير اجسام ديگر واضح روي فيلم مي افتد . در مورد چشم نيز همين مطلب صادق است مثلا در روز مي توان تقريبا تما مي افراد يك كلاس را بوضوح مشاهده كرد (قطر مردمك كوچك - عمق ديد زياد ) در حالي كه در شب مي توان چندين نفر را واضح ديد (قطر مردمك بزرگ عمق ديد كم ) البته روزنه هاي خيلي كوچك هم مطلوب نمي باشد.

شبكيه

شبكيه چشم داراي لايه هاي مختلفي است كه گيرنده ها مهمترين جزء اين قسمت هستند . سلولهاي گيرنده دو نوع اند

سلول هاي مخروطي 

سلول هاي استوانه اي

پراكندگي اين گيرنده ها روي شبكيه متفاوت است . مثلا مخروط ها كه تعداشان به حدود 5/ 6 ميليون مي رسد بيشتر در ناحيه گودي مرگزي (ماکولا)  توزيع شده اند . اگر به طور مستقيم جسمي را نگاه كنيم تصوير آن روي گودي  مركزي مي افتد و چون در اين منطقه تعداد مخروط ها زياد است وضوح تصوير فوق العاده بالاست .

تعداد سلول هاي استوانه اي حدودا 120 ميليون است . كمترين تعداد استوانه در ناحيه گودي مركزي و بيشترين تعداد آن اطراف گودي مركزي و تحت زاويه 20 درجه نسبت به محور چشم است

بينايي در روز (بينائي رنگي ) توسط مخروط ها و در شب (سياه و سفيد ) توسط استوانه ها انجام مي گيرد . اگر در شب به طور مستقيم به جسمي نگاه كنيم تصاوير اطراف آن جسم را به وضوح خواهيم ديد نه خود آن را  بنابراين در شب بايد طوري يك جسم را نگاه كنيم كه تصوير آن تحت زاويه 20 درجه بر روي شبكيه تشكيل گردد

نحوه ارتباط بين گير نده ها و سلول هاي عصبي بدين صورت است كه هر مخروط به يك عصب منتهي مي شود . در حالي كه حدودا هر 100 استوانه به يك عصب منتهي مي شوند . به دليل ديد رنگي، عده اي معتقداند چون سه رنگ اصلي وجود دارد . هر سه مخروط به يك عصب منتهي مي گردد . يعني سه مخروط كه رنگ هاي اصلي را دريافت مي دارند اين رنگ ها را با هم تركيب نموده و به صورت يك رنگ و از طريق يك عصب به كورتكس مي فرستد . در حالي كه عده اي معتقداند سه رنگ اصلي از طريق سه عصب به كورتكس رفته، در آنجا تركيب مي شوند

Refrences:

1. Medical physics by- John R-Cameron

2. Fundamental Optics by-Jenkins and White.