Penglihatan adalah salah satu indera manusia yang paling berharga. Sementara sistem visual adalah bagian otak yang relatif kompleks, prosesnya didorong oleh elemen optik yang sederhana: mata. Ini membentuk gambar di retina, di mana cahaya diserap oleh fotoreseptor. Dengan bantuan mereka, sinyal listrik ditransmisikan ke korteks visual untuk diproses lebih lanjut.
Elemen utama sistem optik mata: kornea dan lensa. Mereka merasakan cahaya dan memproyeksikannya ke retina. Perlu dicatat bahwa perangkat mata jauh lebih sederhana daripada kamera dengan banyak lensa yang dibuat serupa. Terlepas dari kenyataan bahwa hanya dua elemen yang memainkan peran lensa di mata, ini tidak merusak persepsi informasi.
Cahaya
Sifat bawaan cahaya juga mempengaruhi beberapa karakteristik sistem optik mata. Misalnya, retina paling sensitif di bagian tengah untuk persepsi spektrum yang terlihat, sesuai dengan spektrum radiasi Matahari. Cahaya dapat dilihat sebagai transversalgelombang elektromagnetik. Panjang gelombang yang terlihat dari kira-kira biru (400 nm) hingga merah (700 nm) hanya merupakan sebagian kecil dari spektrum elektromagnetik.
Menarik untuk dicatat bahwa sifat partikel cahaya (foton) juga dapat mempengaruhi penglihatan dalam kondisi tertentu. Penyerapan foton terjadi pada fotoreseptor menurut aturan proses acak. Secara khusus, intensitas cahaya yang mencapai setiap fotoreseptor hanya menentukan kemungkinan menyerap foton. Ini membatasi kemampuan untuk melihat pada kecerahan rendah dan menyesuaikan mata dengan kegelapan.
Transparansi
Dalam sistem optik buatan, bahan transparan digunakan: kaca atau plastik dengan fixer bias. Demikian pula, mata manusia harus membentuk skala besar, gambar resolusi tinggi menggunakan jaringan hidup. Jika gambar yang diproyeksikan ke retina terlalu buram, kabur, sistem visual tidak akan bekerja dengan baik. Alasan untuk ini mungkin penyakit mata dan saraf.
Anatomi mata
Mata manusia dapat digambarkan sebagai struktur kuasi-bola berisi cairan. Sistem optik mata terdiri dari tiga lapisan jaringan:
- eksternal (sklera, kornea);
- internal (retina, badan ciliary, iris);
- menengah (koroid).
Pada manusia dewasa, mata adalah bola perkiraan berdiameter 24 mm dan terdiri dari banyak komponen seluler dan non-seluler yang berasal dari germline ektodermal dan mesodermalsumber.
Bagian luar mata ditutupi oleh jaringan yang tahan dan fleksibel yang disebut sklera, kecuali bagian depan di mana kornea transparan memungkinkan cahaya masuk ke pupil. Dua lapisan lain di bawah sklera: koroid untuk menyediakan nutrisi dan retina tempat cahaya diserap oleh fotoreseptor setelah pembentukan bayangan.
Mata bersifat dinamis karena aksi enam otot ekstrinsik untuk menangkap dan memindai lingkungan visual. Cahaya yang masuk ke mata dibiaskan oleh kornea: lapisan tipis transparan yang bebas dari pembuluh darah, berdiameter sekitar 12 mm dan tebal sekitar 0,55 mm di bagian tengah. Film air mata pada kornea menjamin kualitas gambar terbaik.
Ruang depan mata diisi dengan zat cair. Iris, dua set otot dengan lubang pusat yang ukurannya tergantung pada kontraksi, bertindak seperti diafragma dengan warna khas tergantung pada jumlah dan distribusi pigmen.
Pupil adalah lubang di tengah iris yang mengatur jumlah cahaya yang masuk ke mata. Ukurannya berkisar dari kurang dari 2 mm dalam cahaya terang hingga lebih dari 8 mm dalam gelap. Setelah pupil merasakan cahaya, lensa kristal bergabung dengan kornea untuk membentuk gambar di retina. Lensa kristal dapat berubah bentuk. Ini dikelilingi oleh kapsul elastis dan melekat pada tubuh ciliary oleh zonula. Kerja otot-otot di badan siliaris memungkinkan lensa untuk menambah atau mengurangi kekuatannya.
Retina dan kornea
Ada depresi sentral di retina dimanamengandung jumlah reseptor terbesar. Bagian periferalnya memberikan resolusi yang lebih sedikit, tetapi khusus dalam gerakan mata dan deteksi objek. Bidang pandang alami cukup besar dibandingkan dengan buatan dan 160x130 °. Makula terletak di dekatnya dan berfungsi sebagai filter cahaya, yang diduga melindungi retina dari penyakit degeneratif dengan menyaring sinar biru.
Kornea merupakan irisan bulat dengan radius kelengkungan anterior 7,8 mm, radius kelengkungan posterior 6,5 mm dan indeks bias homogen 1,37 karena strukturnya berlapis.
Ukuran dan fokus mata
Mata statis rata-rata memiliki panjang aksial total 24,2 mm dan objek jauh difokuskan tepat di pusat retina. Tetapi penyimpangan ukuran mata dapat mengubah situasi:
- miopia, ketika bayangan difokuskan di depan retina,
- rabun jauh ketika itu terjadi di belakangnya.
Fungsi sistem optik mata juga dilanggar dalam kasus astigmatisme - kelengkungan lensa yang salah.
Kualitas gambar pada retina
Bahkan ketika sistem optik mata terfokus sempurna, itu tidak menghasilkan gambar yang sempurna. Beberapa faktor mempengaruhi hal ini:
- difraksi cahaya pada pupil (blur);
- penyimpangan optik (semakin besar pupil, semakin buruk visibilitas);
- hamburan di dalam mata.
Bentuk lensa mata tertentu, variasi indeks bias, dan fitur geometri adalah kekurangan dari sistem optik matadibandingkan dengan rekan buatan. Mata normal setidaknya enam kali lebih rendah kualitasnya dan masing-masing membuat bitmap asli tergantung pada penyimpangan yang ada. Jadi, misalnya, persepsi bentuk bintang akan berbeda dari orang ke orang.
Penglihatan perifer
Bidang pusat retina memberikan resolusi spasial terbesar, tetapi bagian periferal yang kurang waspada juga penting. Berkat penglihatan tepi, seseorang dapat menavigasi dalam kegelapan, membedakan antara faktor gerak, dan bukan objek bergerak itu sendiri dan bentuknya, dan bernavigasi di ruang angkasa. Penglihatan perifer dominan pada hewan dan burung. Selain itu, beberapa dari mereka memiliki sudut pandang 360° untuk peluang bertahan hidup yang lebih tinggi. Ilusi visual dihitung berdasarkan fitur penglihatan tepi.
Hasil
Sistem optik mata manusia sederhana dan dapat diandalkan serta disesuaikan dengan sempurna dengan persepsi dunia sekitarnya. Meskipun kualitas yang terlihat lebih rendah daripada dalam sistem teknis canggih, itu memenuhi persyaratan organisme. Mata memiliki sejumlah mekanisme kompensasi yang membuat beberapa potensi keterbatasan optik dapat diabaikan. Misalnya, efek negatif besar dari pengaburan kromatik dihilangkan dengan filter warna yang sesuai dan sensitivitas spektral bandpass.
Dalam dekade terakhir, kemungkinan mengoreksi penyimpangan mata menggunakan adaptifoptik. Saat ini secara teknis dimungkinkan di laboratorium dengan perangkat korektif seperti lensa intraokular. Koreksi dapat mengembalikan kemampuan untuk melihat, tetapi ada nuansa - selektivitas fotoreseptor. Bahkan jika gambar tajam diproyeksikan ke retina, huruf terkecil yang akan dirasakan akan membutuhkan banyak fotoreseptor untuk menafsirkan dengan benar. Gambar huruf yang lebih kecil dari ketajaman visual yang sesuai tidak akan dibedakan.
Namun, gangguan penglihatan utama adalah penyimpangan yang lemah: pengaburan dan astigmatisme. Kasus-kasus ini telah dengan mudah dikoreksi oleh berbagai perkembangan teknologi sejak abad ketiga belas, ketika lensa silindris ditemukan. Metode modern melibatkan penggunaan lensa kontak dan intraokular atau prosedur bedah refraktif laser untuk mengedit struktur sistem optik pasien.
Masa depan oftalmologi terlihat menjanjikan. Teknologi fotonik dan pencahayaan akan memainkan peran kunci di dalamnya. Penggunaan optoelektronik canggih akan memungkinkan prostesis baru untuk memulihkan mata rabun jauh tanpa menghilangkan jaringan hidup, seperti yang terjadi saat ini. Tomografi koherensi optik baru dapat memberikan visualisasi 3D real-time skala penuh pada mata. Ilmu pengetahuan tidak tinggal diam sehingga sistem optik mata memungkinkan kita masing-masing melihat dunia dengan segala kemuliaannya.
