Зрение животных физика кратко

Обновлено: 05.07.2024

Нам кажется, что животные видят мир примерно так же, как мы. На самом деле их восприятие сильно отличается от человеческого. Даже у птиц — теплокровных наземных позвоночных животных, как и мы, — органы чувств работают иначе, нежели у человека.

Важную роль в жизни птиц играет зрение. Тому, кто умеет летать, необходимо ориентироваться в полете, вовремя замечать пищу, зачастую на большом расстоянии, или хищника (который, возможно, тоже умеет летать и приближается стремительно). Так чем же зрение птиц отличается от человеческого?

Для начала отметим, что глаза у птиц очень крупные. Так, у страуса их осевая длина вдвое больше, чем у человеческого глаза, — 50 мм, почти как теннисные мячи! У растительноядных птиц глаза составляют 0,2–0,6% массы тела, а у хищных, сов и других птиц, высматривающих добычу издали, масса глаз может в два-три раза превышать массу мозга и достигает 3–4% от массы тела, у сов — до 5%. Для сравнения: у взрослого человека масса глаз — примерно 0,02% от массы тела, или 1% от массы головы. А, например, у скворца 15% массы головы приходится на глаза, у сов — до трети.

Острота зрения у птиц гораздо выше, чем у человека, — в 4–5 раз, у некоторых видов, вероятно, до 8. Грифы, питающиеся падалью, видят труп копытного животного в 3–4 км от них. Орлы замечают добычу с расстояния около 3 км, крупные виды соколов — с расстояния до 1 км. А сокол-пустельга, летящий на высоте 10–40 м, видит в траве не только мышей, но даже насекомых.

Какие особенности строения глаз обеспечивают такую остроту зрения? Один из факторов — размер: большие глаза позволяют получить большие изображения на сетчатке. Помимо этого, в сетчатке глаза птицы высока плотность фоторецепторов. У людей в зоне максимальной плотности — 150 000–240 000 фоторецепторов на мм 2 , у домового воробья — 400 000, у обыкновенного канюка — до миллиона. Кроме того, хорошее разрешение изображения определяется соотношением количества нервных ганглиев к рецепторам. (Если несколько рецепторов подсоединено к одному ганглию, разрешение снижается.) У птиц это соотношение намного выше, чем у людей. Например, у белой трясогузки на 120 000 фоторецепторов приходится около 100 000 ганглиозных клеток.

Как и у млекопитающих, у птиц в сетчатке есть область, называемая центральной ямкой, — углубление в середине желтого пятна. В центральной ямке из-за высокой плотности рецепторов острота зрения наивысшая. Но интересно, что у 54% видов птиц — хищных, зимородков, колибри, ласточек и др. — есть еще одна область с наивысшей остротой зрения, для улучшения бокового обзора. Стрижам труднее добывать корм, чем ласточкам, в том числе потому, что у них лишь одна область острого зрения: стрижи хорошо видят только вперед, и способы ловли насекомых на лету у них менее разнообразны.

Глаза у большинства птиц расположены достаточно далеко друг от друга. Поле зрения каждого глаза — 150–170°, но перекрывание полей обоих глаз (поле бинокулярного зрения) составляет у многих птиц лишь 20–30°. Зато летящая птица может видеть то, что делается перед ней, с боков, сзади и даже внизу (рис. 1). Например, крупные и выпуклые глаза американских вальдшнепов Scolopax minor высоко расположены на узкой голове, и у них поле зрения достигает 360° в горизонтальной плоскости и 180° в вертикальной. У вальдшнепа имеется поле бинокулярного зрения не только впереди, но и позади! Очень полезное качество: кормящийся вальдшнеп засовывает клюв в мягкий грунт, разыскивая там дождевых червей, насекомых, их личинок и другую подходящую пищу, при этом видит и то, что творится вокруг. Большие глаза козодоев слегка смещены назад, их поле зрения тоже около 360°. Широкое поле зрения характерно для голубей, уток и многих других птиц.

Рис. 1. Поля зрения человека и птиц в горизонтальной плоскости на уровне глаз (а) и в проекции на сферу (б). Приматы — чемпионы по бинокулярному зрению, но птицы смотрят на мир шире: многие из них способны глядеть назад и вверх, не поворачивая головы. Цапли могут обоими глазами заглянуть себе под клюв (б, в). Австралийской розовоухой утке это не дано (мешает сам клюв), зато обзор вверх и назад у нее прекрасный. (По: Brain Behavior and Evolution, 1994, 44, 74–85, Journal of Vision, 2009, 9, 11, 14, 1–19)

А у цапель и выпей поле бинокулярного зрения смещено вниз, под клюв: оно узкое в горизонтальной плоскости, но протяженное вертикально, до 170°. Такая птица, когда держит клюв горизонтально, может видеть бинокулярным зрением собственные лапы. И даже поднимая клюв вверх (как делают выпи, поджидая добычу в камышах и маскируясь за счет вертикальных полосок на оперении), она способна смотреть вниз, замечать плавающую в воде мелкую живность и точными бросками ловить ее. Ведь бинокулярное зрение позволяет определять расстояние до предметов.

Для многих птиц важнее иметь не большое поле зрения, а именно хорошее бинокулярное зрение, двумя глазами сразу. Это прежде всего хищные птицы и совы, так как им необходимо оценивать расстояние до добычи. Глаза у них близко посаженные, и пересечение полей зрения достаточно широкое. При этом узкое общее поле зрения компенсируется подвижностью шеи. Из всех видов птиц бинокулярное зрение лучше всего развито у сов, а голову они могут поворачивать на 270°.

Для фокусировки глаз на объекте при быстром движении (собственном, или объекта, или суммарном) нужна хорошая аккомодация хрусталика, то есть способность быстро и сильно быстро менять его кривизну. Глаза птиц снабжены специальной мышцей, изменяющей форму хрусталика эффективнее, чем у млекопитающих. Особенно развита эта способность у птиц, которые ловят добычу под водой, — бакланов, зимородков. У бакланов способность к аккомодации равна 40–50 диоптриям, а у человека 14–15, хотя некоторые виды, например куры и голуби, имеют всего 8–12 диоптрий. Ныряющим птицам помогает еще видеть под водой прозрачное третье веко, закрывающее глаз, — своего рода очки для подводного плавания.

Все, наверное, обращали внимание на то, как ярко окрашены многие птицы. Некоторые виды — чечетки, коноплянки, зарянки, в целом неярко окрашенные, имеют участки яркого оперения. У других во время брачного периода появляются яркие части тела, например фрегаты-самцы надувают красный горловой мешок, у тупиков клюв становится ярко-оранжевым. Таким образом, даже по окраске птиц видно, что у них хорошо развито цветное зрение, в отличие от большинства млекопитающих, среди которых нет таких нарядных созданий. У млекопитающих лучше всех различают цвета приматы, но птицы опережают даже их, и человека в том числе. Это связано с некоторыми особенностями строения глаз.

В сетчатке млекопитающих и птиц есть две основные разновидности фоторецепторов — палочки и колбочки. Палочки обеспечивают ночное зрение, в глазах сов преобладают именно они. Колбочки отвечают за дневное зрение и различение цветов. У приматов три типа (они воспринимают известные всем окулистам и цветокорректорам красный, зеленый и синий цвета), у остальных млекопитающих только два. У птиц четыре типа колбочек с разными зрительными пигментами — красный, зеленый, синий и фиолетовый / ультрафиолетовый. А чем больше разновидностей колбочек, тем больше оттенков различает глаз (рис. 2).

Рис. 2. В сетчатке человека есть три типа колбочек и три максимума чувствительности, в сетчатке птиц — четыре, причем кривые их спектральной чувствительности перекрываются куда меньше, чем у нас

В отличие от млекопитающих, каждая колбочка птиц содержит еще каплю окрашенного масла. Эти капли играют роль фильтров — отрезают часть спектра, воспринимаемого конкретной колбочкой, за счет этого уменьшают перекрытие реакций между колбочками, содержащими разные пигменты, и увеличивают количество цветов, которые могут различать птицы. В колбочках выявлены шесть типов масляных капель; пять из них представляют собой смеси каротиноидов, которые поглощают волны различной длины и интенсивности, а в шестом типе пигменты отсутствуют. Точный состав и окраска капель варьируют от вида к виду: возможно, они обеспечивают тонкую настройку зрения, так, чтобы его возможности наилучшим образом соответствовали среде обитания и пищевому поведению.

Четвертый тип колбочек позволяет многим птицам различать ультрафиолетовый цвет, для людей невидимый. Список видов, для которых эта способность доказана экспериментально, в последние 35 лет сильно вырос. Это, например, бескилевые, кулики, чайки, чистиковые, трогоновые, попугаеобразные и воробьиные. Эксперименты показали, что области оперения, демонстрируемые птицами во время ухаживания, часто имеют ультрафиолетовую окраску. Для человеческого глаза около 60% видов птиц не имеют полового диморфизма, то есть самцы и самки внешне неотличимы, но сами птицы, возможно, так не считают. Конечно, нельзя показать людям, как птицы видят друг друга, но можно примерно представить это по фотографиям, где ультрафиолетовые участки тонированы условным цветом (рис. 3).

Способность видеть ультрафиолетовый цвет помогает птицам отыскивать корм. Показано, что плоды и ягоды отражают ультрафиолетовые лучи, что делает их более заметными для многих птиц. А пустельги, возможно, видят тропинки полевок: они помечены мочой и экскрементами, которые отражают ультрафиолет и за счет этого становятся видимыми для хищной птицы.

Однако, обладая самым лучшим восприятием цвета среди наземных позвоночных, птицы лишаются его с наступлением сумерек. Чтобы различать цвета, птицам нужно в 5–20 раз больше света, чем людям.

Но это еще не все. У птиц есть и другие недоступные нам способности. Так, они видят быстрые движения значительно лучше людей. Мы не замечаем мерцание со скоростью больше 50 Гц (например, свечение люминесцентной лампы нам кажется непрерывным). Временное разрешение зрения у птиц значительно выше: они могут заметить более 100 изменений в секунду, например у мухоловки-пеструшки — 146 Гц (Jannika E. Boström et al. Ultra-Rapid Vision in Birds // PLoS ONE, 2016, 11(3): e0151099, doi: 10.1371/journal.pone.0151099 ). Это упрощает мелким птицам охоту на насекомых, но, возможно, делает невыносимой жизнь в неволе: лампы в помещении, по мнению человека, нормально светящие, для птицы противно мигают. Птицы способны видеть и очень медленное движение — например, перемещение солнца и звезд по небу, недоступное нашему невооруженному глазу. Предполагается, что это помогает им ориентироваться во время перелетов.

Органы зрения очень разнообразны. Они могут быть парными, множественными и одиночными, подвижными и неподвижными, маленькими и большими и т. д. Однако принципы работы самого глаза поразительно единообразны! В любом глазу есть фокусирующий аппарат и аппарат светоизоляции. Совместно они обеспечивают направленность зрения, глаз становится ориентирующим органом. В любом глазу имеется и устройство, подстраивающее чувствительность к разным уровням освещения. Большинство членистоногих имеют много глаз, ориентированных по всем направлениям. Каждый такой глаз, имеющий форму очень узкой и глубокой воронки, в которой воспринимающий аппарат расположен глубоко на дне, видит только в одном определенном направлении; недостаток такого глаза - его ничтожная светосила: к воспринимающему аппарату поступит лишь чрезвычайно узкий поток света. Поэтому животные, снабженные сложными фасеточными глазами (насекомые, раки), не отличаются остротой зрения. Однако благодаря тому, что отдельные глазки направлены в разные стороны и весь глаз велик по сравнению с размерами насекомого, их поле зрения оказывается значительным.

У рыб глаза отличаются плоской роговицей и шаровидным хрусталиком. Аккомодация глаза (приспособление глаза к ясному видению предметов, находящихся на разных расстояниях) у рыб достигается перемещением хрусталика. В задней стенке сосудистой оболочки часто содержится особый слой клеток, наполненный кристалликами светлого пигмента, - это так называемая серебристая оболочка. Иногда также имеется блестящий слой - зеркальце, или тапетум, клетки которого содержат кристаллический пигмент. Этот слой отражает световые лучи на сетчатку, что обусловливает кажущееся свечение глаз некоторых рыб в почти полной темноте (например, у акул).

Интересный пример приспособления к условиям существования представляют глаза глубоководных рыб. Среди них встречаются рыбы с огромными телескопическими глазами, способными улавливать очень слабый свет. Глазное яблоко у этих рыб принимает удлиненную форму, роговица выпуклая, хрусталик и зрачок имеют большие размеры. У некоторых видов глубоководных рыб имеется любопытное приспособление, позволяющее увеличить стереоскопичность зрения, - это так называемые стебельчатые глаза. У так называемой четырехглазой рыбы, охотящейся за добычей на поверхности воды, зрачок вытянут в вертикальном направлении. Роговица разделена горизонтальной полоской на верхний и нижний отделы. Когда рыба плавает на поверхности, верхняя часть ее глаза способна обозревать воздушную среду, а нижняя - водную.

У земноводных роговица глаза очень выпуклая. Аккомодация глаз осуществляется, как у рыб, перемещением хрусталика.

Аккомодация у пресмыкающихся происходит не только за счет перемещения хрусталика, но и путем изменения его формы.

Глаза млекопитающих, обитающих в воде (например, китов), по выпуклости роговицы и по большому показателю преломления напоминают глаза глубоководных рыб. Глаза высокоорганизованных животных по строению подобны глазу человека, только обладают большей светосилой. Однако поле зрения оказывается меньшим. В ряде случаев этот недостаток компенсируется большей подвижностью глаз: животные могут ими вращать (хамелеон). В других случаях (например, у зайца) они расположены по бокам головы, что дает обзор свыше 180°.

Глаза высокоорганизованных животных (все позвоночные, из беспозвоночных - головоногие, пауки) снабжены собирательной системой - объективом, позволяющим концентрировать на чувствительном нервном окончании весь поток лучистой энергии, поступающей в зрачок глаза. Благодаря этому светосила увеличивается во много тысяч раз.

Органы некоторых животных способны улавливать инфракрасные (тепловые) лучи. Такими органами, например, обладают глубоководные кальмары. Их термоскопические глаза расположены по всей нижней поверхности хвоста. Они устроены так же, как обычный глаз, но снабжены светофильтрами, задерживающими все лучи, кроме инфракрасных.

Своеобразными термолокаторами обладают некоторые змеи (гремучие змеи, щитомордники). Позади и несколько ниже ноздрей у змеи расположены лицевые ямки). Высокая чувствительность к инфракрасному свету позволяет ей и ночью отыскивать жертву. Установлено, что термолокатор змеи реагирует на разность температур в 0,001 °С.

Привет, друзья! А вы знали, что голуби видят лучше нас? Вы когда нибудь думали как животные и птицы видят мир на самом деле? Что видит рыба, которая смотрит на нас? В этой статье я детально отвечу на все эти вопросы!

Змеиное зрение в корне отличается от человеческого. Они видят тепловое излучение благодаря инфракрасным рецепторам расположенным на голове.

КОРОВЫ

Вы скорее всего никогда не слышали об этом - коровы видят мир в красно-оранжевой цветовой схеме. Так же коровам не нравится, когда кто то внезапно к ним приближается, потому что они видят все в гораздо увеличенном размере, чем есть на самом деле.

ЛОШАДИ

Из за расположения глаз по бокам головы, лошадь не видит часть обьектов прямо впереди себя, они как бы попадают в слепую зону. Так же они не видят такое количество цветов как мы. Их мир окрашен в серые, желтые и голубые цвета.

Большинство рыб имеют ультрафиолетовые рецепторы и более сферический хрусталик глаза чем у людей. Они видят мир в зеленых, красных и голубых тонах. Глубоководные рыбы вообще могут видеть в темноте.

Что касается акул, то они вообще видят мир в черно-белых тонах. Но зато под водой их зрение гораздо более четкое, чем можем видеть мы.

ПТИЦЫ

Что касается птиц, то их зрение чем то схоже с нашим, но не совсем. В отличие от людей, они могут видеть помимо обычных цветов, ультрафиолетовое излучение. Благодаря особой структуре глаза, птицы могут фокусироваться на выбранном обьекте и видеть его как бы в многократном увеличении. Например орлы и другие хищные птицы могут разглядеть мышь бегущую по полю с высоты в 1,5 километра.

Голуби так же имеют прекрасное зрение. Если мы посмотрим на улицу из окна пятого этажа, то мы просто увидим дорогу, а голубь будет видеть каждую маленькую трещинку на асфальте.

НАСЕКОМЫЕ

Насекомые имеют тысячи зрительных рецепторов, которые в сумме создают широкий угол обзора, шире чем видим мы. Так же они воспринимают изображение в замедленной скорости и видят ультрафиолет.

Пчела на удивление, не различает красный цвет. Вместо красного они видят синий.

Часто ли вам советовали взглянуть на мир иначе? Снять розовые очки, поменять угол зрения, стать проще или наоборот чуть серьезнее. Готовы сделать вам то же предложение, но в гораздо более интересном ключе. Давайте посмотрим на мир глазами наших домашних питомцев.

Кошки

Существует мнение, что кошки обладают острым зрением. Почему тогда они подолгу не могут заметить лакомство, которое лежит совсем рядом, и панически начинают вынюхивать все вокруг? Дело в особенностях кошачьего зрения. Идеальное расстояние для изучения предмета пристальным кошачьим взглядом – от 75 см до 6 метров. При этом важно, что наследники хищников могут различать предметы на расстоянии до 60 метров, но очень плохо видят вблизи. Здесь на помощь им приходят органы осязания. Так что если ваш кот не берет лакомство из рук слишком долго, знайте – это не капризы, а особенность его восприятия.

Зрение кошки острее человеческого в семь раз, но распространяется это только на движущиеся объекты (эволюция дала семейству кошачьих такое зрение для успешной охоты), в то время как статичные объекты кошки видят очень плохо или просто не замечают.

Что касается цветопередачи, то она отлична от восприятия человека. У кошек отсутствуют колбочки, отвечающие за оттенки красного, оранжевого, коричневого. Почти не различают белый, фиолетовый и желтый. Не видят разницы между синим и голубым. Зато отлично воспринимают зеленый и синий, серый различают в двадцати и более вариациях. Это связано с тем, что пища, на которую они охотятся в естественной среде (грызуны и птицы) имеет серый окрас. Выходит, что все вокруг и в том числе своих хозяев они видят в серо-голубом, а солнце зелено-голубым. Кошки прекрасно ориентируются ночью. Это связано с увеличенным количеством палочек в строении их глаза, которые отвечают за периферическое ночное зрение. Более того, у них есть особый слой – тапетум, от чего глаза светятся в темноте. Он выполняет роль зеркала и усиливает восприятие света по ночам.

Сверху - восприятие человека, снизу - кошки.

Собаки

Сетчатку собак можно мысленно поделить на две половины. Верхняя часть отвечает за ночное видение, а нижняя – за дневное. Поэтому собаки, в целом, хорошо видят и днем, и ночью. Однако зрение у собак не такое острое, как у человека, потому что в их глазу отсутствует центральная ямка с фоторецепторами. Это в какой-то степени компенсируется панорамным зрением. Благодаря ему они не перемещают взгляд, когда наблюдают за движущимся объектом. Зрение собак наиболее остро реагирует на движение. А вот статичные объекты они могут различать лишь на расстоянии 100-150 метров. Как и коты, собаки плохо видят вблизи.

Собаки различают далеко не все цвета. Это не значит, что они видят мир черно-белым, однако картинка гораздо тусклее, чем в восприятии человека. У собак нет колбочек, воспринимающих красный и зеленый, объекты в этих цветах они видят желто-серыми. В темноте собаки видят гораздо лучше людей, подобно кошкам у них гораздо больше палочек, отвечающих за ночное зрение, а также зрачок покрыт тапетумом.

Несмотря на то, что между зрением кошек и собак много общего, нужно помнить, что кошка – ночное животное, а собака – дневное. Природа создала кошку как хищника подстерегающего, в то время как собаки преследуют добычу. Поэтому у кошки глаза больше, а зрение острее.

Однако особенности зрения отличаются у собак разных пород. У собак с широкой приплюснутой мордой периферическое зрение не так велико, но они четче видят объекты вблизи (декоративные породы). Животные с вытянутой мордой (преимущественно охотничьи породы) хорошо видят вдаль и обладают широким углом зрения.

Слева - восприятие человека, справа - собаки.

Птицы

Канарейка на подоконнике тоже видит мир иначе. Птицы являются тетрахроматами, а значит, видят четыре цвета вместо привычных для нас трех. К воспринимаемым человеком синему, зеленому и красному добавляется ультрафиолетовый цвет. На снимках и диаграммах его часто отмечают как фиолетовый цвет, однако это сделано лишь для того, чтобы человек мог его отличить. Птицы видят его иначе, так как по определению ультрафиолет не имеет цвета.

Ученые доказали эту способность с помощью любопытного эксперимента. Были взяты 166 видов певчих североамериканских птиц, на первый взгляд, не имеющих разницы в окрасе между самцами и самками. Однако сами птицы под наблюдением различали ультрафиолетовые перья в окрасе друг друга и с легкостью отличали особь женского или мужского пола по окрасу. В ходе другого эксперимента ученые разместили одинаковые в нашем восприятии чучела иктерия в условиях дикой природы. Живые особи мужского пола стали защищать свою территорию от предполагаемых самцов и ухаживали за самками. Птицы видели то, чего человеческий глаз увидеть не может.

Однако это не означает, что птицы видят совершеннее людей. У них четыре колбочки вместо трех, но при этом остается меньше места площади глазного дна под каждую из них. Предположительно, это негативно сказывается на разрешающей способности при слабом освещении.

У птиц самые большие глаза среди животных в соотношении с размером их тела. В своем строении они имеют такой элемент, как гребень, а их движение ограничено специальным склеротическим кольцом. Глаз защищает дополнительная прозрачная мембрана. По строению глаз птицы похож на глаз рептилии. У него развита цилиарная мышца, позволяющая хрусталику менять форму быстрее, чем у млекопитающих.

Зрение птиц во многом зависит от их вида. Хищные птицы видят острее и точно оценивают расстояние до объекта. Ночные пернатые хуже различают цвета, но отлично видят при слабом освещении. Крачки, чайки и альбатросы прекрасно видят вдаль даже во время тумана за счет красных или желтых масляных вкраплений в их глазах. А еще птицы видят магнитные поля и могут безошибочно определять направление на пути в теплые страны.

Слева - восприятие человека, справа - птицы.

Грызуны

Грызуны хорошо видят вблизи и отлично воспринимают движущиеся предметы, однако если вы неподвижны ни мышонок, ни домашняя крыса вас не заметят, пока не наткнутся на вас физически. А вот если вы начнете махать руками, то грызун увидит это даже с 10-15 метров и убежит.

Крысы обладают панорамным зрением, а изображение, получаемое каждым глазом, воспринимается мозгом автономно и может отличаться. Именно поэтому им трудно увидеть то, что находится прямо перед ними и осознать глубину расположения предмета.

Крысы различают всего два цвета: голубой и зеленый. Красный для них превращается в обыкновенные темные пятна. Зато они видят ультрафиолет, что помогает им распознавать свою и чужую территорию по оставленным меткам. Сетчатка этих зверьков делит в неравном соотношении: 1% колбочек, отвечающих за цвет и 99% палочек, способствующих ночному видению. Однако крысы обладают далеко не острым зрением. Они видят в десятки раз хуже людей, но могут водить глазами в противоположных направлениях одновременно и видят мир в замедленной съемке, так как мозг воспринимает информацию гораздо быстрее, чем передают их глаза.

Об эксперименте по воспроизведению зрения грызунов можете прочитать в нашей статье.

Насекомые

Глаза насекомых бывают трех видов: сложные (фасеточные), простые (дорсальные), личиночные (латеральные). Самый распространенный вид – фасеточные глаза. Такие же наблюдаются у ракообразных и некоторых других членистоногих. Обладатели таких глаз различают ультрафиолетовое излучение и мигание с частотой до 250-300 Гц (зрение человека воспринимает только до 50 Гц). Однако они плохо видят детали, так как их зрение похоже на пиксельную картинку.

Фасеточные глаза расположены с обеих сторон головы и отличаются тем, что неподвижны. Они состоят из омматидиев в виде узких вытянутых конусов (верхушки сходятся внутри глаз). Каждый сегмент отвечает за свой участок изображения, как следствие: изображение получается мозаичным.

Простые глаза обычно расположены на верхней части головы. Чаще всего у насекомых три простых глаза, а в их составе нет омматидия. Обладатели таких глаз не отличаются хорошим зрением. Именно поэтому чаще всего простые глаза дополняют несколько сложных глаз.

Личиночные глаза располагаются в верхней части головы и во время стадии превращения из куколки в насекомое они превращаются в сложные глаза. Такие глаза обладают очень слабым зрением.

Каждый вид строения глаз влияет на особенности зрительного восприятия объектов. Лучше всего изучено зрение пчел. Они видят лишь синий и зеленый, а также различают цвета в ультрафиолетовом спектре. В их восприятии цветы выглядят ультрафиолетовыми цветными пятнами, и они летят на наиболее яркие из них, так как там больше пыльцы.

Понятно, что вы вряд ли держите дома комара в банке или пчелу как домашнего питомца. Однако про непрошенных в доме гостей, а именно мух, можно добавить кое-что важное: они, как и крысы, воспринимают движение в замедленном действии. Именно поэтому успевают быстро улететь от мухобойки или сложенной вдвое газеты.

Рыбы

Если открыть глаза под водой, то все будет нечетким, но только не для рыб. Искусственные водоросли в аквариуме они видят достаточно четко и ярко. Предполагается, что их естественная среда обитания – мутная вода, поэтому на 5 см от глаз они могут разглядеть изображение даже при очень плохой видимости, а вот вдаль они видят плохо, за исключением хищных рыб, которые могут заметить жертву уже на расстоянии 15 метров.

Оба глаза могут охватить происходящее под углом в 270 градусов, а это значит, что рыбка видит не только предметы, находящиеся впереди, но и те, что расположены несколько сзади. Чтобы увидеть изображение в объеме рыбке необходимо повернуться к интересующему ее объекту, так как глаза расположены по обеим сторонам головы. По этой причине изображение почти всегда плоское.

Глаза рыбы не имеют век, поэтому никогда не закрываются. При изменении яркости зрачок не реагирует. При слишком ярком свете рыбка может даже ослепнуть. Не все подводные жители умеют различать цвета, но некоторым из них доступен красный, зеленый, желтый и голубой. Однако из-за преломления света под водой изображение извне практически невозможно разобрать.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

План. 1. Словарик о зрении. 2. Различия в строении органов зрения у различных живых существ на Земле. А) Зрение насекомых. Б) Зрение рыб. В) Зрение птиц. Г) Зрение человека. 3. Определение горизонтального и вертикального полей зрения глаз. Эксперимент. 4.Творческое задание. Пословицы и поговорки о глазах и зрении. 5. Как видят под водой? 6. Вопросы и ответы. 7. Определение разрешающей способности глаза. 8. Определение спектральных границ чувствительности человеческого глаза. Эксперимент. 9. Творческое задание. Загадки о глазах и зрении. 10. Задачи. 11. Творческое задание: иллюзии. 12.Используемая литература.

Ничто так не отличает человека от животных, как очки. Гарри У. Смитс Зрение - самое совершенное и самое восхитительное из всех наших чувств. Оно наполняет дух огромнейшим разнообразием идей, общается с его объектами на самом большом расстоянии и дольше всех остаётся в действии, не уставая и не пресыщаясь истинными наслаждениями, которые оно само получает. Д Аддисон Не очень огорчайтесь, если у вас ухудшилось зрение. Хотя вы не будете замечать много прекрасного, но зато и уродливое не будет теперь портить вам настроение. Э. Севрус Если бы оптик пытался продать мне инструмент, в котором оказались бы недостатки, присущие глазу, то я считал бы себя вправе высказать ему в самых резких выражениях порицание за небрежную работу и вернуть ему инструмент с протестом. Г. Гельмгольц

Античный философ Гераклит Эфесский заметил, что "глаза - более точные свидетели, чем уши". 90% всей информации люди получают через газа. Долгое время считали, что глаза испускают особые лучи, и таким образом человек видит. Немецкий учёный Герман Гельмгольц установил, что глаз подобен фотоаппарату: изображение на сетчатке получается перевёрнутым и уменьшенным. Имеются ли различия в строении органов зрения у различных живых существ на Земле?

А,б – насекомого; В – рыбы; Г – глубоководной рыбы; Д – птицы; Е – зебры; Ж – человека. Устройство глаз :

А) Зрение насекомых . Б) Зрение рыб. Число насекомых огромно. Устройство глаза почти у всех одинаково: это фасеточный глаз. Он состоит из омматидией - отдельных глазков, которые смотрят в различных направлениях. В каждом омматидии есть своя линза; она фокусирует свет на нескольких фоторецепторных клетках, объединённых в зрительную палочку. У рыб глаза имеют плоскую роговицу и шаровидный хрусталик (рис. в). Аккомодация глаза достигается перемещением хрусталика. В задней стенке сосудистой оболочки часто содержится особый слой клеток, наполненный кристалликами светлого пигмента, - это так называемая серебристая оболочка.

Птицы обладают очень острым зрением, превосходящим зрение других животных. Глазное яблоко у них очень большого размера и своеобразного строения, благодаря чему увеличивается поле зрения. У птиц, имеющих особенно острое зрение (грифы, орлы), оно имеет удлинённую, "телескопическую", форму (рис. д). Глаза высокоорганизованных животных (глаз зебры, рис. е) по строению подобны глазу человека, только обладают большей светосилой. Однако поле зрения оказывается меньшим. В ряде случаев этот недостаток компенсируется большей подвижностью глаз: животные могут ими вращать (хамелеон). В других случаях глаза расположены по бокам, что даёт обзор свыше 180 градусов.

А – зайца; Б – лошади; В – человека. Поле зрения:

Если вообразить, что недостаток зрения может, превратиться в недостаток ног; тогда более 50% людей будут хромать или даже будут, неспособны, ходить без костылей, а некоторые вынуждены будут прибегнуть к коляскам. Данные опроса показывают, что примерно 95% младенцев рождаются без дефектов глаз с нормальным зрением. Однако по результатам табл.1 видно, очень малый процент в пожилом возрасте остается с хорошим зрением.

Возрастная группа. Процент лиц с недостатками зрения Новорождённые 0,5 Учащиеся средней школы 20 Учащиеся колледжа 40 40 лет 60

Эксперимент Определение горизонтального и вертикального поля зрения глаза. Теория. Поле зрения глаза - это угол максимального видения. Поле зрения у человека по вертикали и горизонтали отличается. Каждый глаз видит в горизонтальном направлении примерно 120 - 130 градусов, оба угла почти перекрываются. Поле зрения неподвижного глаза около 130 градусов по вертикали. Для определения поля зрения на линейке длиной a = 50см. нанесите три метки - одну в центре и две в крайних точках. Приближая линейку к глазу, измерьте минимальное расстояние b , когда глаз видит обе крайние точки. Рассчитайте угол по формуле: tg ά =a/2b; γ=2ά.

Глаза, смb, смαγ Левый501264692 Правый501254590

Определить свою ближнюю точку можно медленно приближая шрифт глазу. Испытание проводиться для каждого глаза отдельно. Самое короткое расстояние, при котором ещё не заметно смазывание глаз, и есть ваша ближняя точка. Вы можете определить вашу ближнюю точку, медленно приближая мелкий шрифт к глазу. Испытания проводятся для каждого глаза отдельно. сравните с тем, что должно быть согласно таблице 2. Таблица 2 Приближённое расстояние ближней точки для среднего глаза в различном возрасте. Возраст бл.тч.см возраст бл. Тч. 10 6,7 40 22,5 15 7,5 45 30 20 10 50 40 25 12,5 55 50 30 15 60 100 35 17,5 65 200

Если расстояние между сетчатой оболочкой и хрусталиком ненормально велико или хрусталик настолько закруглён и толст, что его фокусное расстояние ненормально мало, изображение удалённого предмета попадает перед сетчатой оболочкой. дефект глаза называется близорукостью или миопией. Близорукость – это такой дефект глаза, который чрезвычайно распространён среди школьников и студентов. Согласно данным опроса каждые 3 новорождённых из 100 обладают этим дефектом; в начальной школе число близоруких составляет примерно 10 из 100; в средней школе число близоруких достигает 24%, а в колледже – 31%. Среди диких племён, живущих и работающих большей частью на открытом воздухе, близорукость почти неизвестна. Точно также среди фермеров и лиц, работающих на открытом воздухе, очень малое количество страдает от близорукости, если только они не приобрели её в школе или при работе с близкими объектами.

Идеального расстояния для чтения или другой работы на близком расстоянии не существует, но если учесть все факторы, то можно считать, что наилучшим расстоянием является 32 – 37 см. В возрасте 45 лет минимальное расстояние равно 1,5*30=45 см, а это дальше, чем необходимо для предмета, чтобы изображение имело соответствующую величину и было легко видимо.

Теория. Разрешающая способность глаза как оптической системы зависит от диаметра зрачка. Если перед глазом расположен непрозрачный экран с отверстием, диаметр которого меньше диаметра зрачка, то разрешающая способность глаза уменьшается вследствие дифракции света на отверстии. Для проведения исследования необходимо подготовить объект наблюдения - непрозрачный экран в виде полосы миллиметровой бумаги, в которой следует проколоть иглой ряд отверстий диаметром 0,3; 0,5; 1; 1,5; 2 мм, и лист бумаги с двумя чёрными точками, расположенными на расстоянии 1мм одна от другой, Выполнять работу удобнее вдвоём, Один наблюдает через отверстие в экране чёрные точки, а второй измеряет максимальное расстояние от глаза наблюдателя до этого листа, при котором через данное отверстие две точки ещё видны раздельно.

Ход работы 1. Установим перед правым глазом экран из миллиметровой бумаги и наблюдаем через отверстие диаметром 0,3 мм в экране две точки на листе бумаги, находящиеся на расстоянии l = 1мм. Определим максимальное расстояние R, на котором две точки ещё не сливаются в одну, а видны раздельно. 2. Такие же наблюдения выполним с отверстиями диаметром 0,5; 1; 1,5; 2 мм. 3. Вычислим минимальное угловое расстояние между точками (разрешающую способность) при наблюдении через отверстия диаметром 0,3; 0,5; 1; 1,5; 2 мм 4. Результаты занесём в таблицу. Сделаем вывод о разрешающей способности глаза. Диаметр отверстия, ммРасстояние между точками, ммРасстояние до точек, ммРазрешающая способность 0,3110034 0,5112527 1113525 1,5114024 2118019

эксперимент Определение спектральных границ чувствительности человеческого глаза. Теория. Если источник света поставить за прозрачным экраном с узкой щелью так, чтобы нить накаливания была напротив этой щели, то при рассматривании щели через дифракционную решётку мы увидим две симметрично расположенные относительно щели сплошные разноцветные полосы - дифракционные спектры. Они возникают вследствие дифракции света на щели. Для определения границ спектральной чувствительности глаза необходимо определить длину волны красного света на одном краю наблюдаемого спектра и длину волны фиолетового света на другом краю спектра. Положение дифракционного максимума 1-го порядка для дифракционной решётки периодом d определяется условием: Λ = d sin φ Λ- длина световой волны, φ- угол, под которым наблюдается положение максимума. Ход работы 1. Установим экран на расстоянии R= 50 см от дифракционной решётки. Добьёмся наилучших условий видимости спектра. 2. Произведём отсчёт расстояний l красного и фиолетового краёв спектра от центра щели справа и слева, найдём их среднее значение. 3. По измеренному расстоянию l от центра щели в экране до положения красного края и положения фиолетового края спектров и расстоянию R от дифракционной решётки до экрана вычислим sin φ, под которым наблюдается соответствующая полоса спектра. По известному значению постоянной решётки d и найденному значению sin φ вычислим длину волны, соответствующую красной и фиолетовой границам воспринимаемого глазом спектра. 4. Сделаем вывод о спектральных границах глаза.

Два соседа - непоседы, день - на работе, ночь - на отдыхе. Сам верхом, а ноги за ушами. Что острее меча? Хоть глаз выколи. Глаза, как плошки, а не видят ни крошки. Одним глазом спи, а другим стереги. Глаза боятся, а руки делают. Правда глаза колет. В глаза не льсти, а за глаза не брани. На затылке, глаз нет.

Краткое описание документа:

Читайте также: