Struktura

Stavba a fyziologie oka

Z biologického hlediska je oko složitý orgán (jeho zjednodušené schéma je zachyceno na obrázku).

obrazek

Obr. 1: Oko

 

Na optickém zobrazení se podílejí průhledná prostředí s různým indexem lomu.

Při vstupu do oka prochází světlo rohovkou a očním mokem. Otvorem duhovky pokračuje do oční čočky, pak prochází sklivcem a dopadá na sítnici.

Duhovka obsahuje barevné pigmenty, které určují barvu oka. Uprostřed je otvor zornice, který propouští světlo do vnitřní části oka. Duhovka může měnit průměr zornice v rozsahu 2–8 mm, a tím regulovat množství světla v oku.

Tento jev označujeme jako adaptace.

Rohovka je přední, průhledná část oka zakřivená ven (vypuklá). Dochází na ní k největší změně chodu paprsků; dotek vyvolá nepodmíněný reflex zavření víček; musí být neustále zvlhčována.

Oční čočka je dvojvypuklá spojka; druhá část optické soustavy, která vytváří obraz na sítnici.

Sítnice je zadní výstelka oka citlivá na světlo. Zde se sbíhají paprsky a vytvářejí obraz; slouží k převedení obrazu na elektrické vzruchy, které se šíří nervovými vlákny do mozku; obsahuje světločivé buňky – tyčinky a čípky.

Tyčinky jsou citlivé na množství dopadajícího světla, umožňují vidění za šera a rozlišují odstíny šedi. Citlivost jejich buněk je taková, že dokážou reagovat na dopad jednoho až dvou fotonů.

Čípky jsou citlivé na barvu světla, umožňují barevné vidění. Existují ve třech druzích podle pigmentu: R červené, G zelené a B modré. Mícháním těchto tří základních barev dokáže oko rozlišit velké množství barevných odstínů.

Sítnice nemá ve všech místech stejnou citlivost. Největší citlivost je v průsečíku optické osy oka a sítnice, v tzv. žluté skvrně. Je to místo nejostřejšího vidění (čípky zde mají největší hustotu). V místě, kde z oka vystupuje zrakový nerv, je tzv. slepá skvrna. Zde žádný obraz nevzniká (nejsou zde žádné čípky ani tyčinky).

Obrazy různě vzdálených předmětů vznikají různě daleko za čočkou. Stavbou oka je ovšem dána neměnná obrazová vzdálenost. Oko tedy musí být schopné měnit ohniskovou vzdálenost a s ní i optickou mohutnost soustavy rohovka–čočka.

Čočka je pružná a napojená na svalová vlákna, oko může čočku zakulacovat nebo zplošťovat, a tím měnit její ohniskovou vzdálenost. Schopnost měnit zakřivení optických ploch čočky se nazývá akomodace oka.

Jak se bude měnit zakřivení oční čočky, když budete sledovat přibližující se předmět?

Změřte si nejmenší vzdálenost, ve které ještě vidíte předměty ostře. Co cítíte při pozorování velmi blízkých předmětů?

Pokud pozorujeme předmět blízko oka, mají svazky paprsků, které z předmětu vycházejí, větší míru rozbíhavosti a čočka je musí více lámat, aby se protínaly na sítnici. Čočka musí mít větší optickou mohutnost a musí se více zakřivit.

Při pozorování velmi blízkých předmětů můžeme v oku cítit tlak, vidění na tak malou vzdálenost je namáhavé a oko se brzy unaví.

Rozsah vzdáleností, na které je oko schopné zaostřovat, určují dva významné body:

  • blízký bod – nejbližší bod, který se ostře zobrazí na sítnici; jeho poloha je individuální a může se měnit v závislosti např. na věku člověka (15 cm u dospělého jedince); čočka zde má největší optickou mohutnost,

  • daleký bod – nejvzdálenější bod ostře zobrazený na sítnici; u zdravého oka se nachází v nekonečnu; čočka zde má nejmenší optickou mohutnost.

Konvenční zraková vzdálenost d je vzdálenost, v níž můžeme předměty pozorovat delší dobu bez větší únavy. Dohodou je stanoveno d = 25 cm (evidentně bez ohledu na starší).

Pro lepší pozorování předmětu (a jeho detailů) jej pozorujeme z menší vzdálenosti, čímž zvětšujeme zorný úhel. Zorný úhel je úhel, který svírají okrajové paprsky předmětu procházející středem oční čočky.

obrazek

Obr. 2: Čím je zorný úhel větší, tím zřetelněji vidíme detaily pozorovaného předmětu.

 

Oko má ale omezenou rozlišovací schopnost, tj. existuje nejmenší zorný úhel, při němž dva body vnímáme odděleně. Při zmenšení zorného úhlu pod tuto hranici vnímáme bod jediný. Oko rozliší dva body, je-li \tau > 1{}'.

Setrvačnost oka

Krátkodobý zrakový vjem při běžném osvětlení předmětu se zachová po dobu asi 0,1 s. Toto zachování vjemu je potřebné pro každodenní život, jelikož umožňuje vnímat posloupnost rychle se střídajících obrazů (film, televize) jako plynulý děj.

Prostorové vidění

Je umožněno současným pozorováním oběma očima. Zorné pole obou očí se z větší části překrývá. Obě oči se dívají na stejné předměty, ale protože jsou od sebe trochu vzdáleny, vidí jiné věci. Stačí si dát prst 25 cm před oči a podívat se na něj nejdřív jedním a pak druhým okem. V obou případech vidíme prst na zcela jiném pozadí. Mozek tyto dva obrazy spojí v jeden, a čím více se poloha předmětu na obou obrazech liší, tím blíže se nám jeví. Pokud vidíme pouze jedním okem, nejsme schopni (v místech, kde nemáme zkušenosti) odhadnout vzdálenost (například nit do jehly se s jedním zavřeným okem navléká opravdu těžko).

 

Řešený příklad

Praktické cvičení

Vlastnosti oka

Vhodné i pro žáky ZŠ

1. Odhad vzdálenosti: Zakryjte si jedno oko a vztyčte před ním ukazovák levé ruky. Poté se snažte strefit do něj pravým ukazovákem z boku (měl by vycházet z upažené ruky). Povedlo se vám to?

2. O existenci slepé skvrny je možné se přesvědčit pokusem. Zavřete levé oko a pravým pozorujte křížek. Přibližujete-li, případně vzdalujete-li oko od obrázku, pak při určité vzdálenosti kruh zmizí ze zorného pole oka – to znamená, že jeho obraz právě dopadl na slepou skvrnu.

3. Pokud provedeme experiment následujícím obrázkem, černý kruh zmizí, ale obě kružnice, které se pod kruhem dotýkají, budou vidět po celém svém obvodu. A přitom z místa černého kruhu dopadly paprsky na slepou skvrnu v oku. Příčnou je fakt, že mozek „domýšlí“ i to, co nevidí. Předpokládá, že za černým kruhem jsou kružnice, a tak je zobrazí.

4. Srolujte si z listu papíru ruličku a dívejte se skrz ni pravým okem. Těsně vedle ruličky dejte dlaň levé ruky. Když se podíváte současně oběma očima, bude vám připadat, že se díváte dírou v ruce. 

Logolink