Oko, Oko, brána do duše, nebo do brána do duše, nebo do světa?světa?

Oko, Oko, brána do duše, nebo do brána do duše, nebo do světa?světa?

Fyzika + Biologie2 hodiny

SPŠ SE Liberec a VOŠ

Mgr. Jaromír Osčádal

Ing. Marcela Hrádková

Základní témata:Základní témata:

• Z čeho se lidské oko skládá?• Je oko dokonalý optický přístroj?

• Jaké mohou být vady očí?• Co na nás oči prozradí?• Co skutečně vidíme?• Jak vidí svět jiní živočichové?

Oko, neuvěřitelný zdroj Oko, neuvěřitelný zdroj informacíinformací Oko, neuvěřitelný zdroj Oko, neuvěřitelný zdroj informacíinformací

Zrak patří k největším zdrojům informací z našich smyslů. Až 70% podmětů pochází z očí. Tyto informace zpracovává 60% mozku. Oči nám zprostředkovávají informace z pásma viditelného světla 400 nm (fialové světlo) až 700 nm (červené světlo).

Řasnaté tělísko: Jeho úkolem je měnit optickou mohutnost čočky pohybem řasnatého svalu.

Popis oka I

Spojivka

Rohovka

Komorová voda

Řasnaté tělísko

Duhovka

Čočka

Spojivka: Slabá blána pokrývající oční bělimu a vnitřní plochu víčka.

Rohovka: První oční čočka s pevnou ohniskovou vzdáleností. Na krajích přechází v bělima.

Duhovka: Její barvu určuje množství pigmentu. Modrá a šedivá barva znamenají málo pigmentu, hnědá a zelená více pigmentu.

Čočka: Průhledný vazivový kotouč pro zostřování. Jedná se o vrstvenou čočku.

Popis oka II

Sklivec

Cévnatka

Sítnice

Žlutá skvrna

Slepá skvrna

Zrakový nerv

Cévnatka: Střední vrstva oka mezi bělimou a sítnicí, která vyživuje vnitřní oko. Zároveň pigmentovým zabarvením zabraňuje odrazu světla uvnitř oka.

Sítnice: Světločivá vrstva tkáně, kde se světlo mění na nervové impulsy.

Žlutá skvrna (jamka): Místo s nejostřejším obrazem a největším množstvím barevných čípků.

Bělima

Sklivec: Průhledná rosolovitá látka udržující tvar oka.

Bělima: Pevný bílý vnější obal oka.

Slepá skvrna: Místo kde se setkávají nervová vlákna a vytvářejí zrakový nerv. V tomto místě chybí světločivé buňky.

Oko jako fotoaparátOko jako fotoaparát Konstrukce oka se dá přirovnat ke

konstrukci digitálního fotoaparátu. Má svou optickou soustavu: Rohovku, která představuje dvě třetiny celkové optické mohutnosti oka, duhovku, která nahrazuje světelnou clonu a zaostřovací čočku, která díky akomodaci zobrazí obraz na sítnici. Ta se dá přirovnat k CCD/CMOS senzoru, který převede obraz na elektrický signál.

Na prvním snímku je zaostřeno na pozadí.

Druhý snímek je zaostřený na popředí.

Lidské oko díky snímání po částech (kmitavý pohyb zorného pole), vytvoří ostrý obraz popředí i pozadí. Na fotoaparátu to modelujeme větší hloubkou snímku.

Ostření okaOstření oka

Barevné viděníBarevné vidění

Na sítnici jsou dva druhy světločivých buněk.

Tyčinky vytvářejí černobílý obraz vypovídající o intenzitě jasu.

Čípky zaznamenávají barvu obrazu a dělí se na tři druhy:◦ Červené - maximum citlivosti na 570 nm (červeno-žlutá)

– 64%◦ Zelené - maximum citlivosti na 540 nm (zeleno-žlutá) –

32%◦ Modré - maximum citlivosti na 440 nm (modro-fialová) –

4%

Barevné vidění IIBarevné vidění II Za šera dochází k takzvanému

Purkyňovu jevu. Červené věci začínají ztrácet barvu a tmavnout, modré objekty se zjasní. Je to dáno odlišným maximem spektrální citlivosti tyčinek (500 nm) a čípků (550 nm). Za šera přestáváme vidět barevně a ostře.

Oko nebo fotoaparátOko nebo fotoaparátSoučasné fotoaparáty se svými parametry

k vlastnostem oka ani neblíží. Na sítnici je asi okolo 130 milionů

světločivých buněk, což odpovídá 130 megapixelovému čipu.

Ve žluté skvrně, kde je nejostřejší vidění, na 1mm2 připadá 150 000 čípků, což odpovídá rozlišení 10 000 dpi. Dál od jamky klesá počet čípků a stoupá počet tyčinek, průměrná hustota světločivých buněk se ale příliš nemění. Na kraji zorného pole na 1mm2 je asi 160 000 tyčinek, které výborně reagují na pohyb a intenzitu světla. Slouží převážně k perifernímu vidění.

Dynamický rozsah okaDynamický rozsah okaDynamický rozsah neboli kontrast

mezi nejsvětlejším a nejtmavším místem na snímku je u lidského oka za možnostmi kteréhokoliv čipu.

Poměr světelných intenzit, které dokáže zachytit oko je 1:30 000 (15 EV), zatímco dobrý diafilm zaznamená poměr 1: 32 (5EV).

Je k nevíře, že nám současné fotoaparáty stačí k pořizování obrázků a jsme s nimi spokojeni .

Dynamický rozsah oka IIDynamický rozsah oka IITyto snímky jsou

pořízeny za stejných podmínek.

Na prvním snímku jsou zaostřeny tmavé květiny v popředí, pozadí je přesvícené.

Na druhém snímku je kontrast upraven pro pozadí a květiny v popředí jsou moc tmavé.

Dynamický rozsah oka IIIDynamický rozsah oka IIIČípky, které reagují na barvy si

vytvářejí světločivou substanci jodopsin. Tyčinky zase tvoří purpuru. Pokud na ně dopadá málo světla, vytvoří této látky více, aby zachytily i slabý světelný pulz. Tato dynamická přizpůsobivost se využívá i v některých optických klamech.

Dynamický rozsah oka IVDynamický rozsah oka IV

http://www.michaelbach.de/ot/lum_white-illusion/index.htmlhttp://www.michaelbach.de/ot/col_lilacChaser/index.html

Vady okaVady okaKrátkozrakostDalekozrakostVetchozrakostAstigmatismusŠedý zákalZelený zákal Barvoslepost

KrátkozrakostKrátkozrakost

Krátkozrakost (myopie): obraz se vytvoří před sítnicí, oko je příliš dlouhé.

DalekozrakostDalekozrakost

Dalekozrakost (hypermetropie): obraz se vytvoří za sítnicí, oko je příliš krátké.

VetchozrakostVetchozrakost

Vetchozrakost (presbyopie): Neschopnost zaostřit na krátkou vzdálenost, zhoršení akomodace je způsobeno věkem.

AstigmatismusAstigmatismus

Astigmatismus: Vada způsobená nepravidelným zakřivením rohovky. V různých rovinách různá optická mohutnost body se zobrazují jako čárky.

Šedý zákalŠedý zákal

Šedý zákal (katarakta): zakalení čočky

Zelený zákalZelený zákal

Zelený zákal (glaukom): zvýšeným nitroočním tlakem odumře sítnice, na červené sítnici vzniknou mrtvá místa. Rohovka se jeví zakalená a duhovka změní barvu do zeleného odstínu.

BarvoslepostBarvoslepostBarvoslepost ztráta schopnosti vnímat barvy v celém spektru. Většinou jde o poruchu vnímání určitých barev:Protanomálie – problém vnímání červené;Deuteranomálie – problém vnímání zelené barvy;Tritanomálie – problém vnímání modré barvy.Úplná absence čípků jedné barvy se podle druhu nazývá: Protanopie, deuteranopie, tritanopie.Monochromazií nazýváme absenci dvou druhů čípků.Achromazie je úplná barvoslepost.

Co na nás oči prozradí?Co na nás oči prozradí? Slabé osvětlení

Jasné světlo

Co skutečně vidíme?Co skutečně vidíme?Prostorové vnímání – Dvě oči máme k

prostorovému vnímání okolí . Mozek je zvyklý na trojrozměrný svět, a proto nám občas špatně interpretuje dvojrozměrné obrázky.

Vyvážení bílé – Běžné zdroje světla považujeme za bílé a ve skutečnosti bílé nejsou. I barva slunečního světla se v průběhu dne mění. Mozek je ve vnímání bílé velmi tolerantní a pro kalibraci bílé použije svou zkušenost o barvách předmětů. Často bývá fotografie jiná než byl náš původní zrakový vjem.

Co skutečně vidíme? IICo skutečně vidíme? IIVáza nebo tváře? – Mozek interpretuje

obraz do známých prototypů.

slepá skvrna – místo ve kterém nemáme zrakovou informaci. Mozek ji dotváří na základě zkušeností a okolí.

Jak vidí svět jiní živočichové?Jak vidí svět jiní živočichové?

Použité zdroje:Použité zdroje: Jebáčková Jana a kol.; ČLOVĚK: vydal knižní klub v Praze 2005; 512 stran Trevor Weston: Atlas lidského těla: vydala Fortuna print v Praze 1993; 158

stran Zbyněk Stránský : OPTICKÝ SYSTÉM OKA-Bakalářská práce, Brno 2006,

Masarykova Univerzita Lékařská Fakulta Tomas Hellebrand: http://www.fotoroman.cz/techniques/eye_camera.htm Adam Jančovič: http://www.ped.muni.cz/wphy/publikace/Jancovic.html http://cz.wikipedia.org/wiki/oko http://mfweb.wz.cz/fyzika/180.htm http://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8Co%C4%8Dka_%28optika%29 http://cs.wikipedia.org/wiki/Vetchozrakost http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006021721 http://www.visusoptik.cz/main.php?level1=2&level2=1 http://panwiki.panska.cz/index.php/Lidsk%C3%A9_oko http://www.bryle.cz/oci-a-zdravi/glaukom-rozpoznejte-ho-vcas.html http://barva.navajo.cz/ http://mfweb.wz.cz/fyzika/184.htm http://www.fotografovani.cz/art/fozak_df/rom_1_02_svetlookomozek.html