10/8/12
Néhány szó a fényről 400-800 nm 300-850nm
BÓDIS Emőke 2012. Október 2.
Az elektromágneses spektrum
A teljes spektrum pusztán 1/70-ed részét látjuk!
A szem vázlatos szerkezete
Optikai leképezés a szemben Külső réteg 1. Ínhártya (Sclera) 2. Szaruhártya (Cornea) Középső réteg 1. Sugártest 2. Szivárványhártya (Írisz) 3. Érhártya (Choroidea) 4. Lencsefüggesztő rostok (zona ciliaris) Belső réteg 1. Ideghártya (Retina)
Törésmutató:
n 21 =
Ismerve két közeg törésmutatóját (n, n’) és az elválasztott közegek felületének sugarát, a törőerő kiszámolható:
€ D=
Folyadékok Lencse Fovea Vakfolt
Az emberi szem kb. 2.5 cm átmérőjű, csaknem gömbölyű szerv, belsejében 1,3-2,9 kPa túlnyomás uralkodik.
v1 v2
€
n − n' r
Levegő-cornea: 48 dptr Cornea-aqueous humour: -6 dptr Aqueous humour-lencse: 8 dptr Lencse-vitreous humour: 12 dptr
62 dpr Az egészséges szem teljes törőereje 60-65 dioptria!
Távolsági alkalmazkodás: Akkomodáció
Optikai leképezés a szemben Egészséges szem: 25 cm, ∞ Határozzuk meg, milyen törőerő változásra képes a szem a két szélsőérték között!
D25 = D∞ = €
1 1 + o25 i 1 1 + o∞ i
ΔD = D25 − D∞ =
1 1 − = 4dptr 0.25m ∞
€ €
A fiatal szem 8-10 cm-re is képes fókuszálni, ami kb 10-12 dioptriaváltozást eredményez.
1
10/8/12
A retina vázlatos szerkezete
Csapok és pálcikák: színezett pásztázó elektron mikrográf (SEM) Pálcika
Csap Pálcika
A pálcikák fényérzékelő mechanizmusa
A fotoreceptorok szerkezete Photoreceptive disks Fotoreceptív
korongok Outer Külső segment szegmens
Plasma membrán membrane Plazma
Külső Outer segment szegmens
mitochondria Mitokondrium Inner Belső segment szegmens
Belső Inner szegmens segment nucleus Sejtmag
Szinaptikus Synaptic end
Szinaptikus Synaptic vég end
vég Rod Pálcika
Cone Csap
Az emberi fotoreceptorok színérzékenysége
RHODOPSIN
Rhodopsin 2.8A resolution;
Science 389,739 (2000)
Science 289, 739-745 (2000)
2
10/8/12
Csapok
Pálcikák - fehér, fekete, szürkeárnyalatok - esti, szürkületi látás (scotopic) - periférikus látás - 120 millió sejt
- nappali látás (photopic) - 6.5 millió sejt - retina közepén koncentrálódnak, éleslátásért felel - finom részletek - színlátás
- Rhodopsin (scotposin) = opsin + retinal (vitamin A) - Bleaching, kb 5 perc, amíg 50% regenerálódik
A látás cGMP kaszkádja
A fotoreceptorok neurotranszmitter szekréciója folyamatos!!
A folyamat áttekintése
1 rhodopsin elnyel 1 fotont ⇓ 500 transducin molekula aktiválódik ⇓ 500 phosphodiesterase molekula aktiválódik és ⇓ ez hidrolizál 105 cGMP molekulát ⇓ 250 Na+-csatorna bezáródik ⇓ 106-107 Na+ ion beáramlása gátlódik 1 másodpercig ⇓ a sejt hiperpolarizálódik(with 1 mV) ⇓ transzmitter szekréció lecsökken.
A rodopszin kifakulása (bleaching)
Membrane potential mV
A fény hiperpolarizálja a fotoreceptorok membránját
- 3 típusú photopsin Vörös (erythrolobe)- 64% - 558 nm Zöld (chlorolobe)- 32% - 531 nm Kék (cyanolobe)- 2% - 420 nm
Bleaching
3
10/8/12
Csapok és pálcikák eloszlása a retinán
Képalkotási hibák – normal, hyperopic and myopic szem Normál képalkotáskor a tárgy képe a retinára vetül
Közellátó szem: a fókuszpont a retina előtt van
Távollátó szem: a fókuszpont a retina mögött van
Képalkotási hibák – asztigmatizmus
Képalkotási hibák korrigálása
Korrigálása hengerlencsével történik.
Képalkotási hibák – kromatikus és szferikus aberráció
A szem felbontásának hullámoptikai határa Azt a legkisebb szöget, amely alatt két különálló pontot még meg tudunk különböztetni látószöghatárnak hívjuk. Kb. 1’ (szögperc)
A fény hullám természete: a tárgy különálló pontjait koncentrikus köröknek látjuk (Airy-korongok).
Kromatikus aberráció
Szférikus aberráció
A felbontás hullámoptikai határa függ a hullámhossztól (λ) pupillaátmérőtől (d): - ha λ = 800 nm, d = 2 mm - ha λ = 400 nm, d = 2 mm
1.68’ 0.8’
4
10/8/12
A szem felbontásának biológiai határa Object
Image on receptors
Perception 2µ m
A csapok átmérője kb 2 um, ehhez számolt legkisebb látószög kb 1’.
A felbontás biológiai és a hullámoptikai határa nagyjából megegyezik! (Ennél jobb szemünk nem lehetne!)
A szín az érzékelés, nem fizikai tulajdonság!
Színkeverés
Összegző színkeverés
RGB-kocka
Fókuszálon a középső fekete pontra, mi történik egy idő után a körülötte lévő szürke területtel?
Miért nem látjuk az ereket a szemünkben?
Egy színes kép a három elsődleges szín (piros, zöld és kék) “szürke” árnyalataiból készül.
Mert az állóképek a retinán eltűnnek!
5
10/8/12
Optikai csalódások
Optikai csalódások
Párhuzamosok
Melyik virág közepe nagyobb?
Optikai csalódások
Optikai csalódások
A négyzetrácsok közepén fehér pont látszik, ahogy pásztáz a szem
“Mozgó” képek
6
10/8/12
Optikai csalódások Lehetetlen alakzatok
7
