Глаз как приемник света

Мы живем в мире света. Световые потоки от предметов, окружающих нас на Земле, от внеземных источников - Солнца, Луны, звезд и других светил - несут информацию об этих предметах, их взаимном расположении и их движении.

Мы любуемся бесконечным разнообразием окружающего нас мира, богатством цветов, встречающихся в природе и созданных человеком.

Мы улавливаем тончайшие цветовые переходы в заре, в полярных сияниях, на картинах художников.

И все это мы видим и воспринимаем с помощью нашего органа зрения - глаза. Глаз человека является удивительным по своему совершенству органом! Считают, что в наземных условиях с помощью зрения человек получает до 80 - 90% всей информации от внешнего мира. В космосе эта цифра увеличивается до 90 - 95%. По объему и разнообразию поставляемой информации с глазом пока не может сравниться никакой другой приемник света, созданный человеком, например фотоэлементы, фотопластинки и др.

Как же работает глаз? Мы смотрим на окружающий ландшафт. От всех предметов в поле зрения и, более того, от каждой точки предмета исходят разнообразные световые потоки. Попадая на световоспринимающую оболочку глаза - сетчатку, они вызывают ощущение света. В глаз одновременно поступает множество световых потоков с разнообразными свойствами, и глаз должен их "рассортировать", оценить и, в идеале, воссоздать точное подобие наблюдаемых предметов со всеми их геометрическими и оптическими особенностями.

Чем же различаются световые потоки, приходящие от разных предметов? Прежде всего, как сами предметы, так и световые потоки от них различаются геометрическими параметрами. По существу, глазу задается только направление поступающих лучей, образующих телесные углы, под которыми мы видим предметы. Далее, потоки характеризуются яркостью или интенсивностью и спектральным составом. Кроме того, они характеризуются состоянием и степенью поляризации.

Первая, или геометрическая, часть задачи всем знакома еще из средней школы. Напомним только, что с помощью оптической системы глаза, в которую входят роговица, жидкости, заполняющие переднюю и заднюю камеры глаза (водянистая и стекловидная влага), и хрусталик, изображение предметов на сетчатке получается действительным, уменьшенным и перевернутым.

Мерой оценки расстояния до предмета является психологически - бессознательная оценка угла между оптическими осями обоих глаз, а физиологически - степень натяжений мышц, необходимая для сведения оптических осей при наблюдении близкого предмета А (угол α₁ на рис. 8.1) и далекого В (угол α₂). Каждый глаз в отдельности дает плоскую картину, пространственность изображения (стереоскопичность) получается за счет зрения двумя глазами.

Рис. 8.1. К зрению двумя глазами

Читатель может сразу же возразить. Вот я закрыл один глаз, а другим смотрю на окружающие предметы и хорошо вижу, что близко, а что далеко. Действительно, и при наблюдении одним глазом мы все же получаем некоторое представление о расстояниях до предметов. Это достигается в основном за счет прежнего опыта и привычки наблюдения знакомых предметов двумя глазами. Помогает в этом и атмосферная дымка, сильнее покрывающая более удаленные предметы.

Если хотите убедиться, что одним глазом расстояние оценивается не всегда надежно, проделайте такой простой эксперимент. Сядьте, закройте один глаз и на вытянутых, но расслабленных руках попробуйте свести кончики двух карандашей, а еще лучше двух вязальных спиц, держа их за другие концы. Оказывается, не всем и не всегда удается это сделать. При наблюдении одним глазом часто кончики не сводятся в одну точку. Правда, и зрение двумя глазами не всегда гарантирует от ошибок в оценке видимых размеров или расстояния до предметов. Типичным примером такого оптического обмана является кажущееся увеличение Солнца, Луны и других предметов у горизонта, о чем уже говорилось в главе 3.