Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общие вопросы восприятия света органами зрения

1. Объем, содержание и задачи дисциплины

зрение ощущение свет

Дисциплина «Современные достижения в области биофизики зрения» базируется на двух терминологических понятиях как «биофизика» и «зрение».

Биофизика - это наука, которая изучает физические свойства биологических объектов и физические процессы, лежащие в основе функционирования живых организмов. В биофизике изучение биологических явлений осуществляется преимущественно методами, пришедшими из теоретической и экспериментальной физики, которые, однако, претерпели существенную трансформацию в связи с особенностями биологического объекта.

Зрение - это восприятие организмом внешнего мира путем получения информации о нём посредством улавливания специальными органами зрения отражаемого или излучаемого объектами света.

Трудоемкость изучения дисциплины. Для изучения дисциплины выделяется 108 часов, из них аудиторные - 48 часов, самостоятельная работа - 60 часов.

Аудиторные часы включают в себя 16 часов лекций и 32 часа практических занятий, завершается зачетом.

Целью освоения является изучение различных взглядов на природу зрения и механизмов функционирования органов зрения путем изучения накопленных знаний, рассматриваемых с позиции основных разделов современной биофизики.

Задачи дисциплины (со стороны студентов):

- научиться использовать полученные знания и умения в своей профессиональной деятельности и повседневной жизни;

- научиться производить оптические построения и расчеты, связанные с зрительным восприятием.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины «Современные достижения в области биофизики зрения» формируются следующие компетенции или их составляющие:

- способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);

- способность к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК-19);

- способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК-20).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

1. Знать:

- основные понятия биофизики зрения, строение органов зрения и их функционирование, механизм фоторецепции и новые методы исследования моделей формирования светового и цветового зрения (ОК-2);

- оптические процессы в органах зрения, современных средства и методы экспериментальных исследований нарушений и аномалий зрения (ПК-19);

2. Уметь:

- самостоятельно выбирать и использовать новые методам исследования органов зрения, в том числе при изменении научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности в биофизическом направлении (ОК-2);

- организовать и проводить экспериментальные исследования физических и биофизических параметров органов зрения с применением современных средств и методов (ПК-19);

- делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований функционирования органов зрения, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем по исследованию органов зрения, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК-20).

3. Владеть:

- терминологией и основными понятиями, используемыми и биофизике зрения и оптике глаза для самостоятельного обучения новым методам исследования, к изменения научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);

- методами организации и проведения экспериментальных исследований с применением современных средств и методов и методами определения функциональных нарушений зрения (ПК-19);

- навыками оформления результатов теоретических и экспериментальных исследований, научных публикаций и заявок на изобретения, касающихся функционирования органов зрения (ПК-20).

зрение ощущение свет

Организация самостоятельной работы студентов

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

1. Шрёдер Г., Трайбер Х. Техническая оптика. - М.: Техносфера, 2006. - 424 с.: ил.

2. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. 3-е изд. перераб и доп. - М.: Знак, 2006. - 972 с.

3. Железникова О.Е. Введение в светотехнику: Учеб. пособие / О.Е. Железникова, А.В. Харитонов. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. - 88 с.

4. Щепетков Н.И. Световой дизайн города: Учеб. пособие / Н.И. Щепетков. - М.: Архитектура-С, 2006. - 320 с.

б) дополнительная литература:

5. Волькенштейн М.В. Биофизика: Учеб. руководство / М.В. Волькенштейн. 2-е изд., перераб и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 592 с.: ил.

6. Самойлов В.О. Медицинская биофизика: Учебник / В.О. Самойлов. - СПб: Спецлит, 2004. - 496 с.: ил.

2. Представления о формировании зрительного ощущения

Первыми вопросами, которые касались восприятия света, были такими: как распространяется свет, каким образом формируется в глазах зрительное ощущение?

Эмпедокл из Агригента (492-432 гг. до н.э.) утверждал, что изображение предмета в глазах возникает при пересечении тончайших истечений из глаза и от предмета.

Демокрит Абдерский (460-370 гг. до н.э.) опровергает учение о лучах из глаза и говорит, что зрение обуславливается падением на поверхность глаза мелких атомов, исходящих от предмета.

Аристотель (384-322 гг. до н.э.) поддерживает Демокрита: «Если бы видение зависело от света, исходящего из глаза, как из фонаря, то почему бы нам не видеть в темноте? Предполагать, что свет гаснет, когда по выходе из глаза попадает в темноту, - бессмыслица». Цвет, по мнению Аристотеля, получается от смешения света и тьмы.

Евклид (300 г. до н.э.) оставил сочинения «Оптика» и «Каноптрика». В этих книгах, несмотря на то, что он разделял ложное учение Платона о лучах, исходящих из глаза, содержатся полезные утверждения о зависимости кажущейся величины предмета от угла зрения, о прямолинейности хода лучей, выходящих из глаза, о равенстве углов падения и отражения от зеркал. Два последних утверждения легли в основу оптики, позволив проблемы отражения лучей сделать чисто математическими.

Клеомед (50 г. н.э.) в сочинении «Циклическая теория метеоров» пишет, что световой луч при переходе из менее плотной среды в более плотную и наоборот преломляется и при вхождении в более плотную среду приближается к перпендикуляру к поверхности, а при переходе в менее плотную среду отдаляется от перпендикуляра к поверхности.

Клавдий Птолемей (70-147 гг. н.э.) вопреки Аристотелю считает, подобно Евклиду, что лучи света исходят из глаза. Он заметил, что место звезд меняется вследствие преломления лучей света в воздухе. Птолемей объяснял причину сплющенных траекторий звезд вокруг полюса земли преломлением лучей.

Арабский оптик Альгазен (1038 г. н.э.) различает в глазу 4 перепонки и 3 жидкости. Изображение возникает в хрусталике, а не на сетчатке глаза. Единое видение двумя глазами обеспечивается общим зрительным нервом. Теория зрительных лучей им полностью отвергается. В отличие от Птолемея, он показывает, что углы падения и преломления неодинаковы. Ему была известна увеличительная способность стеклянной чечевицы полусферической формы.

Роджер Бекон (1214-1294 гг.), исследуя преломление лучей при прохождении через сферические поверхности, открыл, что зрительный угол предметов, а следовательно, и его кажущиеся размеры могут быть увеличены. Он советует людям со слабым зрением накладывать шаровой отрезок стекла меньше полушара на предмет, который они хотят рассмотреть. Судьба Роджера Бекона, несмотря на его выдающиеся дарования - а может быть, вследствие выдающихся дарований, - была очень непростой. Закончив университет в Оксфорде и Париже, он вступил в францисканский орден, надеясь спокойно заниматься математикой, оптикой, астрономией, химией. Однако слава, приобретенная им за ученые занятия, задевала самолюбие братьев по ордену, его обвинили в ереси и колдовстве, лишили кафедры в Оксфорде и посадили в темницу. Расположенный к Бекону, папа Климент IV освободил его. Однако после смерти Климента IV Бекона вновь заточили в темницу на 10 лет. Освободили ученого, когда ему было 74 года и он не мог уже заниматься опасными для церкви работами.

В 1285 году Сальвино Армати изобрел очки.

Иоганн Кеплер (1571-1630 гг.) разработал модель формирования изображения в глазу. По его модели, конусы лучей, исходящие от точек предмета и имеющие общим основанием зрачок, преломляются хрусталиком так, что позади него снова образуются конусы, вершины которых лежат на сетчатой оболочке глаза и здесь дают изображение предмета. Аккомодацию глаза к близким и далеким предметам Кепплер объяснял сжатием и расширением хрусталика. Близорукость и дальнозоркость - неправильная кривизна хрусталика.

Большой вклад в теорию света внесли Исаак Ньютон (1643-1727 гг.), М.В. Ломоносов (1711-1765 гг.), Томас Юнг (1773-1829 гг.), Френель (1788-1827 гг.) и другие известные ученые XVIII-XX столетий, о которых мы будем напоминать по мере изложения маериала.

3. Общая характеристика зрительной системы

Система органов человека - это совокупность органов человека, объединенных пространственно, имеющих общий план строения, общее происхождение и выполняющих единые функции.

Различают следующие системы:

1. Опорно-двигательную систему.

2. Мышечную систему.

3. Лимфатическую систему.

4. Сердечно-сосудистую систему.

5. Систему пищеварения.

6. Нервную систему.

7. Зрительную систему и другие.

С точки зрения данной дисциплины нас интересуют зрительная, нервная и частично мышечная системы.

Нервная система человека отвечает за регуляцию деятельности органов и систем, обеспечивая их функциональное единство, осуществляет высшую нервную деятельность, а также участвует во взаимосвязи организма с внешней средой.

Нервная система состоит из центральной части - головного и спинного мозга (центральная нервная система), а также периферической, образованной нервами, нервными корешками, нервными сплетениями, ганглиями и нервными окончаниями (периферическая нервная система).

Головной мозг располагается в полости черепа, от него отходят черепные нервы. Ствол головного мозга продолжается спинным мозгом, расположенным в позвоночном канале, из которого через межпозвоночные отверстия выходят спинномозговые нервы.

Нервные окончания соединяются с органами зрения, которые также относятся к центральной нервной системе.

Единственным раздражителем глаза, вызывающим зрительные ощущения и обеспечивающим зрительное восприятие мира, является свет. Свет - один из видов электромагнитного излучения, воспринимаемого зрением.

Для обеспечения работы зрения природа дала человеку лишь узкий участок спектра электромагнитного излучения с длиной волны от 380 до 780 нм, который является видимой областью спектра. Однако законам световой оптики подчиняются еще 2 области излучения - ультрафиолетовая и инфракрасная. Все эти виды излучения относятся к оптическим излучениям.

С видимым светом связано биологическое и социальное развитие человека. Цвет в видимом спектре излучения оказывает заметное влияние на протекание обменных процессов в организме и психоэмоциональное состояние, что может быть использовано в профилактике и лечении различных заболеваний, оптимизации и повышении эффективности трудовой деятельности человека.

Свет является главным регулятором, своеобразным информационным пусковым механизмом биологических ритмов многочисленных физиологических функций. Благодаря видимому свету и деятельности зрительного анализатора человек может дистанционно воспринимать почти 90% общей информации о происходящем в его окружении. Не случайно, по своей чувствительности зрительный анализатор прочно занимает первое место среди других органов чувств человека.

Размещено на Allbest.ru