Naše oči sú fascinujúci vynález prírody, ktorý sa počas evolúcie vyvíjal a zdokonaľoval. Nie sú však len fascinujúce, ale aj mimoriadne dôležité – umožňujú nám vidieť. Sú teda orgánom zraku.
Zrak predstavuje najdôležitejší zo všetkých zmyslov. Prostredníctvom zraku totiž získavame viac ako 70 % všetkých informácií z nášho okolia.
Naše oči nám umožňujú vnímať predmety, pohyby, vzdialenosti, rozličné farby a odtiene. Čo však naše oči vidia?
Čo vidia naše oči?
To, čo prostredníctvom našich očí vidíme, sa označuje ako viditeľné svetlo, resp. iba svetlo. Svetlo je elektromagnetické žiarenie, teda určitá časť z neho.
Elektromagnetické žiarenie je tok energie vo forme elektromagnetických vĺn. Keďže ide o vlnenie, má určitú vlnovú dĺžku. Vlnová dĺžka je horizontálna dĺžka jedného cyklu vlny – vzdialenosť, po ktorej sa tvar vlny opakuje.
Na základe vlnovej dĺžky rozlišujeme niekoľko druhov elektromagnetického žiarenia, napr. infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou 760 nm až 1 mm či ultrafialové žiarenie s vlnovou dĺžkou 10 nm až 390 nm.
Viditeľné svetlo je elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou približne od 390 do 760 nm. Práve táto časť elektromagnetického žiarenia pri dopade na fotoreceptory ľudského oka vyvoláva zrakový vnem.
To, čo vidíme, je teda svetlo, ktoré môžeme vnímať aj ako prúd častíc – fotónov.
Anatómia oka
Naše oko sa skladá z viac ako dvoch miliónov spolupracujúcich častí a po mozgu je považované za druhý najzložitejší orgán v tele. Štruktúry oka musia pretvoriť svetelné lúče tak, aby ich náš mozog pochopil a vytvoril z nich obraz, ktorý vidíme. Na tomto procese sa podieľa mnoho štruktúr oka. Niektoré z nich môžeme pozorovať na schéme očnej gule.
Ako funguje zrak?
1. Vstup svetla cez rohovku
Keď sa pozeráme na určitý objekt, svetelné lúče, ktoré z neho vychádzajú alebo sa od neho odrážajú, vstupujú do nášho oka cez priehľadnú vrstvu, ktorá sa nazýva rohovka (cornea). Tu dôjde k lomu svetelných lúčov, ktoré následne pokračujú do vnútra oka cez vodnú vrstvu za rohovkou – prednú očnú komoru (camera anterior bulbi), vyplnenú komorovou vodou (humor aquaeus).
2. Rozširovanie alebo zužovanie zrenice
Svetlo pokračuje ďalej cez otvor v strede dúhovky nazývaný zrenica (pupila). Dúhovka (iris) je farebná časť oka, ktorá mu dodáva modrý, zelený alebo hnedý vzhľad. Funguje ako clona fotografického aparátu alebo mikroskopu. Jej súčasťou sú hladké svaly, ktoré zužujú alebo rozširujú zrenicu, čím sa reguluje množstvo svetla vstupujúceho do oka.
V tme sa zrenica rozšíri, aby mohlo do oka vstúpiť väčšie množstvo svetla. Pri intenzívnom svetle sa naopak zúži, čím zabraňuje presvetleniu obrazu. Týmto spôsobom sa dosiahne optimálne osvetlenie vnútri očnej gule.
3. Šošovka sústreďuje svetlo na sietnicu
Svetlo prechádza cez zrenicu do šošovky (retina), ktorá sa nachádza hneď za ňou. Šošovka láme svetlo tak, aby sa lúče prichádzajúce z jedného objektu stretli v jednom bode na sietnici. Šošovka dokáže upravovať svoj tvar (dokáže sa sploštiť, vyklenúť), čím sa prispôsobuje vzdialenosti pozorovaného objektu – zaostruje ho. Šošovka teda zabezpečí, aby sme mali jasný a zreteľný obraz toho, na čo sa pozeráme.
4. Svetlo dopadajúce na sietnicu
Svetlo prechádza zo šošovky cez sklovec (corpus vitreum) – najobjemnejšiu komoru očnej gule, ktorá je vyplnená priehľadnou, rôsolovitou tekutinou –, až kým nedosiahne sietnicu (retina), vrstvu obsahujúcu zmyslové (svetlocitlivé) bunky – fotoreceptory.
Svetlo dopadá na sietnicu, kde sa vytvára prevrátený, skutočný a zmenšený obraz.
Fotoreceptory sa skladajú z tyčiniek (bacilli) a čapíkov (coni), ktoré sú zodpovedné za premenu svetelných lúčov na elektrické impulzy. Väčšina svetelných lúčov, ktoré dopadajú na sietnicu, dopadá na tzv. žltú škvrnu (fovea centralis) – miesto na sietnici s najväčšou koncentráciou zmyslových buniek, teda miesto s najostrejším videním. Nachádza sa v priamom smere oproti šošovke.
Pri dopade svetla na sietnicu dôjde aktivácii tyčiniek a čapíkou – vstupom fotónov dôjde v ich vnútri k chemickým zmenám, ktoré spôsobia podráždenie, ktoré sa prenáša na membrány nervových buniek, uložených na vnútornom povrchu sietnice.
5. Prenos informácie do mozgu
Podráždením nervových buniek vznikne impulz, ktorý sa prostredníctvom zrakového nervu (nervus opticus) dostane do medzimozgu a odtiaľ pokračuje do zrakového centra v záhlavnom laloku. Tam sa zraková informácia spracuje a vznikne výsledný zrakový vnem.
Trichromatizmus – farebné videnie
V očiach nájdeme dva typy zmyslových buniek – tyčinky a čapíky.
Tyčinky sú veľmi citlivé, umožňujú vnímať zmeny jasu až do určitej intenzity svetla. Umožňujú nám vidieť, keď je jasno aj keď je tma, nerozlišujú však farby.
Čapíky sú menej citlivé ako tyčinky, ale umožňujú nám vidieť farby. V sietnici sa nachádzajú tri typy čapíkov. Každý z nich je maximálne citlivý na inú vlnovú dĺžku.
- Čapíky reagujúce na krátke vlnové dĺžky, ktorým zodpovedá modré svetlo.
- Čapíky reagujúce na stredné vlnové dĺžky, ktorým zodpovedá zelené svetlo.
- Čapíky reagujúce na dlhé vlnové dĺžky, ktorým zodpovedá červené svetlo.
Ako to funguje?
Predmet, na ktorý sa pozeráme, odráža svetelné lúče – svetlo s určitou vlnovou dĺžkou. Ak sa od povrchu odrážajú iba krátke vlny, mozog vyhodnotí, že predmet je modrý. Ak sa od povrchu odrážajú iba dlhé vlny, vnímame takýto povrch ako červený.
Ak sa od povrchu odrážajú rôzne vlnové dĺžky, vnímame predmet ako farebný, napr. žltý alebo oranžový. Ak do nášho oka prichádza svetlo so všetkými vlnovými dĺžkami, mozog vníma predmet ako biely.
Absorpcia svetla
Pri procese vnímania farieb je dôležitým faktorom aj absorpcia svetla. Predmety totiž nielen odrážajú svetlo, ale ho aj absorbujú – pohltia. Trávnik futbalového štadióna má takú peknú zelenú farbu preto, lebo jeho povrch absorbuje modré aj červené svetlo a odráža iba svetlo strednej vlnovej dĺžky, teda to, ktoré náš mozog vyhodnotí ako zelené.
Konečná farba je teda výsledkom odrazu a absorpcie svetla. Objekty bielej farby nepohltia výraznejšie žiadnu vlnovú dĺžku a zároveň väčšinu svetla odrazia. Čierne objekty naopak väčšinu svetelného spektra pohltia.
Doktor má filipa
Tento článok vznikol v spolupráci s podcastom Doktor má filipa.
Zdroje
- Kittner, O. a kol. Lékařská fyziologie. Praha: Grada Publishing, 2011. ISBN 978-80-247-3068-4.
- Kočárek, E. Biologie člověka 1. Praha: NAKLADATELSTVÍ SCIENTIA, 2010. ISBN 978-80-86960-47-0.
- Lepil, O. Fyzika pro gymnázia. Optika. Praha: PROMETHEUS, 2018. ISBN 978-80-7196-444-5.
- https://www.britannica.com/science/electromagnetic-radiation/Continuous-spectra-of-electromagnetic-radiation
- https://www.nei.nih.gov/learn-about-eye-health/healthy-vision/how-eyes-work
- https://www.optometrists.org/general-practice-optometry/guide-to-eye-health/how-does-the-eye-work
