36.5: Maono

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza jinsi mawimbi ya umeme hutofautiana na mawimbi
• Kufuatilia njia ya mwanga kwa njia ya jicho kwa uhakika wa ujasiri optic
• Eleza shughuli za tonic kama inavyoonekana katika photoreceptors katika retina

Maono ni uwezo wa kuchunguza mifumo ya mwanga kutoka mazingira ya nje na kuyatafsiri kuwa picha. Wanyama hupigwa na habari za hisia, na kiasi kikubwa cha habari za kuona kinaweza kuwa tatizo. Kwa bahati nzuri, mifumo ya kuona ya aina imebadilika ili kuhudhuria msisitizo muhimu zaidi. Umuhimu wa maono kwa wanadamu unathibitishwa zaidi na ukweli kwamba karibu theluthi moja ya kamba ya ubongo ya binadamu imejitolea kwa kuchambua na kutambua habari za kuona.

Mwanga

Kama ilivyo na uchochezi wa ukaguzi, mwanga husafiri katika mawimbi. Mawimbi ya ukandamizaji yanayotunga sauti yanapaswa kusafiri kati—gesi, kiowevu, au kigumu. Kwa upande mwingine, mwanga hujumuisha mawimbi ya umeme na hauhitaji kati; mwanga unaweza kusafiri katika utupu (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Tabia ya nuru inaweza kujadiliwa kwa suala la tabia ya mawimbi na pia katika suala la tabia ya kitengo cha msingi cha mwanga-pakiti ya mionzi ya sumakuumeme inayoitwa fotoni. Mtazamo kwenye wigo wa sumakuumeme unaonyesha kuwa mwanga unaoonekana kwa binadamu ni kipande kidogo tu cha wigo mzima, ambacho kinajumuisha mionzi ambayo hatuwezi kuiona kama nuru kwa sababu iko chini ya mzunguko wa nuru nyekundu inayoonekana na juu ya mzunguko wa nuru inayoonekana ya violet.

Vigezo fulani ni muhimu wakati wa kujadili mtazamo wa mwanga. Wavelength (ambayo inatofautiana inversely na mzunguko) inajidhihirisha kama hue. Mwanga katika mwisho nyekundu ya wigo inayoonekana ina wavelengths tena (na ni ya chini frequency), wakati mwanga katika mwisho violet ina wavelengths mfupi (na ni juu frequency). Urefu wa mwanga unaonyeshwa kwa nanometers (nm); nanometer moja ni bilioni moja ya mita. Binadamu wanaona mwanga ambao ni kati ya takriban 380 nm na 740 nm. Wanyama wengine, ingawa, wanaweza kuchunguza wavelengths nje ya aina ya binadamu. Kwa mfano, nyuki huona mwanga wa karibu na ultraviolet ili kupata viongozi wa nectari juu ya maua, na baadhi ya viumbe visivyo na ndege huhisi mwanga wa infrared (joto ambalo mawindo hutoa).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Katika wigo wa umeme, mwanga unaoonekana uongo kati ya 380 nm na 740 nm. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NASA)

Amplitude ya wimbi inaonekana kama kiwango cha mwanga, au mwangaza. Kitengo cha kawaida cha ukubwa wa mwanga ni candela, ambayo ni takriban kiwango cha mwanga wa mshumaa mmoja wa kawaida.

Mawimbi ya nuru yanasafiri km 299,792 kwa sekunde katika utupu, (na kiasi fulani polepole katika vyombo vya habari mbalimbali kama vile hewa na maji), na mawimbi hayo yanafika jicho kwa muda mrefu (nyekundu), kati (kijani), na mawimbi mafupi (buluu). Kinachoitwa “mwanga mweupe” ni mwanga unaoonekana kama nyeupe na jicho la mwanadamu. Athari hii huzalishwa na mwanga ambao huchochea sawa mapokezi ya rangi katika jicho la mwanadamu. Rangi inayoonekana ya kitu ni rangi (au rangi) ambazo kitu kinaonyesha. Hivyo kitu nyekundu kinaonyesha wavelengths nyekundu katika mwanga mchanganyiko (nyeupe) na inachukua wavelengths nyingine zote za mwanga.

Anatomy ya Jicho

Seli za picha za jicho, ambapo uhamisho wa mwanga kwa msukumo wa neva hutokea, ziko katika retina (inavyoonekana kwenye Mchoro\(\PageIndex{2}\)) kwenye uso wa ndani wa nyuma ya jicho. Lakini mwanga hauathiri retina isiyobadilishwa. Inapita kupitia tabaka nyingine zinazoifanya hivyo ili iweze kutafsiriwa na retina (Kielelezo\(\PageIndex{2}\) b). Kornea, mbele ya uwazi safu ya jicho, na lens fuwele, uwazi convex muundo nyuma ya konea, wote refract (bend) mwanga kwa kuzingatia picha kwenye retina. Iris, ambayo inajulikana kama sehemu ya rangi ya jicho, ni pete ya mviringo ya misuli iliyopo kati ya lens na kamba ambayo inasimamia kiasi cha mwanga unaoingia jicho. Katika hali ya mwanga wa juu, mikataba ya iris, kupunguza ukubwa wa mwanafunzi katikati yake. Katika hali ya mwanga mdogo, iris hupungua na mwanafunzi huongeza.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): (a) Jicho la mwanadamu linaonyeshwa katika sehemu ya msalaba. (b) Blowup inaonyesha tabaka za retina.

Zoezi

Ni ipi kati ya kauli zifuatazo kuhusu jicho la mwanadamu ni uongo?

1. Rods kuchunguza rangi, wakati mbegu kuchunguza vivuli tu ya kijivu.
2. Wakati mwanga unapoingia kwenye retina, hupita seli za ganglion na seli za bipolar kabla ya kufikia photoreceptors nyuma ya jicho.
3. Iris hubadilisha kiasi cha mwanga unaoingia ndani ya jicho.
4. Kornea ni safu ya kinga mbele ya jicho.

Jibu

A

Kazi kuu ya lens ni kuzingatia mwanga juu ya retina na fovea centralis. Lens ni nguvu, kulenga na kulenga tena mwanga kama jicho hutegemea vitu karibu na mbali katika uwanja wa kuona. Lens inaendeshwa na misuli ambayo huiweka gorofa au kuruhusu kuenea, kubadilisha urefu wa mwanga unaokuja kwa njia hiyo ili kuzingatia kwa kasi kwenye retina. Kwa umri huja kupoteza kubadilika kwa lens, na aina ya uangalifu inayoitwa matokeo ya presbyopia. Presbyopia hutokea kwa sababu picha inalenga nyuma ya retina. Presbyopia ni upungufu unaofanana na aina tofauti ya uangalifu unaoitwa hyperopia unaosababishwa na mboni ambayo ni fupi mno. Kwa kasoro zote mbili, picha zilizo mbali ni wazi lakini picha zilizo karibu zimefunikwa. Myopia (uangalifu) hutokea wakati jicho la macho limeenea na lengo la picha linaanguka mbele ya retina. Katika kesi hii, picha zilizo mbali ni nyepesi lakini picha zilizo karibu ni wazi.

Kuna aina mbili za photoreceptors katika retina: fimbo na mbegu, jina lake kwa kuonekana kwao kwa ujumla kama ilivyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{3}\). Rods ni photosensitive sana na iko katika kando ya nje ya retina. Wao hugundua mwanga mdogo na hutumiwa hasa kwa maono ya pembeni na ya usiku. Vipande ni dhaifu sana na ziko karibu na katikati ya retina. Wanajibu mwanga mkali, na jukumu lao la msingi ni katika maono ya mchana, rangi.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Rods na mbegu ni photoreceptors katika retina. Fimbo hujibu kwa mwanga mdogo na zinaweza kuchunguza vivuli tu vya kijivu. Vipande hujibu kwa mwanga mkali na huwajibika kwa maono ya rangi. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Piotr Sliwa)

Fovea ni kanda katikati ya jicho ambalo linawajibika kwa maono ya papo hapo. Fovea ina wiani mkubwa wa mbegu. Unapoleta macho yako kwenye kitu cha kuchunguza kwa makini katika mwanga mkali, macho yanaelekea ili picha ya kitu iko kwenye fovea. Hata hivyo, wakati wa kuangalia nyota katika anga ya usiku au kitu kingine katika mwanga hafifu, kitu kinaweza kutazamwa vizuri na maono ya pembeni kwa sababu ni fimbo kwenye kingo za retina, badala ya koni zilizo katikati, ambazo zinafanya kazi vizuri katika mwanga mdogo. Kwa wanadamu, mbegu mbali zaidi ya fimbo katika fovea.

Unganisha na Kujifunza

Tathmini muundo wa anatomiki wa jicho, ukicheza kila sehemu ili utambulishe utambulisho.

Transduction ya Mwanga

Fimbo na mbegu ni tovuti ya transduction ya mwanga kwa ishara ya neural. Vipande vyote na mbegu zina picha za picha. Katika vimelea, photopigment kuu, rhodopsin, ina sehemu kuu mbili Kielelezo

Tazama mada hii ya maingiliano ili uhakiki kile ulichojifunza kuhusu jinsi maono yanavyofanya kazi.

Muhtasari

Vision ni tu picha msikivu hisia. Mwanga unaoonekana unasafiri katika mawimbi na ni kipande kidogo sana cha wigo wa mionzi ya sumakuumeme. Mawimbi ya nuru hutofautiana kulingana na mzunguko wao (wavelength = hue) na amplitude (kiwango = mwangaza).

Katika retina ya vertebrate, kuna aina mbili za receptors mwanga (photoreceptors): mbegu na fimbo. Koni, ambazo ni chanzo cha maono ya rangi, zipo katika aina tatu—L, M, na —na ni tofauti nyeti kwa wavelengths tofauti. Vipande viko katika retina, pamoja na dim-mwanga, receptors achromatic (fimbo). Vipande hupatikana katika fovea, eneo la kati la retina, wakati fimbo zinapatikana katika mikoa ya pembeni ya retina.

Ishara za kuona husafiri kutoka jicho juu ya axons ya seli za retina za ganglion, ambazo hufanya mishipa ya optic. Siri za Ganglion huja katika matoleo kadhaa. Baadhi ya akzoni za seli za ganglioni hubeba taarifa juu ya fomu, harakati, kina, na mwangaza, wakati akzoni nyingine zinabeba habari juu ya rangi na maelezo mazuri. Maelezo ya Visual yanatumwa kwa colliculi bora katika midbrain, ambapo uratibu wa harakati za jicho na ushirikiano wa habari za ukaguzi hufanyika. Maelezo ya kuona pia yanatumwa kwenye kiini cha suprachiasmatic (SCN) cha hypothalamus, ambacho kina jukumu katika mzunguko wa circadian.

faharasa

candela

(cd) kitengo cha kipimo cha kiwango cha mwanga (mwangaza)

sikadiani

inaelezea mzunguko wa muda kuhusu siku moja kwa urefu

koni

dhaifu photosensitive, chromatic, cone-umbo neuron katika fovea ya retina ambayo hutambua mwanga mkali na hutumiwa katika maono ya rangi ya mchana

konea

uwazi safu juu ya mbele ya jicho ambayo husaidia kuzingatia mawimbi mwanga

fovea

kanda katikati ya retina yenye wiani mkubwa wa photoreceptors na ambayo inawajibika kwa maono ya papo hapo

hyperopia

(pia, uangalifu) kasoro ya kuona ambayo mtazamo wa picha huanguka nyuma ya retina, na hivyo kufanya picha kwa umbali wazi, lakini picha za karibu zimefunikwa

iris

pigmented, mviringo misuli mbele ya jicho kwamba inasimamia kiasi cha mwanga kuingia jicho

lenzi

uwazi, muundo wa convex nyuma ya kamba ambayo husaidia kuzingatia mawimbi ya mwanga kwenye retina

mayopia

(pia, nearsightedness) Visual kasoro ambayo picha lengo iko mbele ya retina, na hivyo kufanya picha katika umbali blurry, lakini karibu picha wazi

presbyopia

kasoro ya kuona ambayo mtazamo wa picha huanguka nyuma ya retina, na hivyo kufanya picha kwa umbali wazi, lakini picha za karibu-up zimefunikwa; unasababishwa na mabadiliko ya umri katika lens

mwanafunzi

ufunguzi mdogo ingawa mwanga huingia

retina

safu ya photoreceptive na kusaidia seli juu ya uso wa ndani wa nyuma ya jicho

rhodopsin

photopigment kuu katika vimelea

fimbo

sana photosensitive, achromatic, cylindrical neuron katika edges ya nje ya retina ambayo hutambua mwanga hafifu na hutumiwa katika maono pembeni na usiku

colliculus bora

paired muundo juu ya midbrain, ambayo itaweza harakati jicho na ushirikiano auditory

suprachiasmatic kiini

nguzo ya seli katika hypothalamus ambayo ina jukumu katika mzunguko wa circadian

shughuli za tonic

katika neuron, shughuli kidogo ya kuendelea wakati wa kupumzika

maono

hisia ya kuona