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
A retina vázlatos szerkezete Csapok és pálcikák: színezett pásztázó elektron mikrográf (SEM) Pálcika Pálcika Csap A fotoreceptorok szerkezete A pálcikák fényérzékelő mechanizmusa Photoreceptive Fotoreceptív disks korongok Outer Külső segment szegmens Plazma Plasma membrán membrane Külső Outer szegmens segment Inner Belső segment szegmens Szinaptikus Synaptic vég end Pálcika Rod Mitokondrium mitochondria nucleus Sejtmag Csap Cone Belső Inner szegmens segment Synaptic Szinaptikus end vég RHODOPSIN Az emberi fotoreceptorok színérzékenysége Rhodopsin 2.8A resolution; Science 389,739 (2000) Science 289, 739-745 (2000) 2
mv 10/8/12 Pálcikák Csapok - fehér, fekete, szürkeárnyalatok - esti, szürkületi látás (scotopic) - periférikus látás - 120 millió sejt - Rhodopsin (scotposin) = opsin + retinal (vitamin A) - Bleaching, kb 5 perc, amíg 50% regenerálódik - nappali látás (photopic) - 6.5 millió sejt - retina közepén koncentrálódnak, éleslátásért felel - finom részletek - színlátás - 3 típusú photopsin Vörös (erythrolobe)- 64% - 558 nm Zöld (chlorolobe)- 32% - 531 nm Kék (cyanolobe)- 2% - 420 nm A látás cgmp kaszkádja A folyamat áttekintése A fotoreceptorok neurotranszmitter szekréciója folyamatos!! 1 rhodopsin elnyel 1 fotont 500 transducin molekula aktiválódik 500 phosphodiesterase molekula aktiválódik és ez hidrolizál 10 5 cgmp molekulát 250 Na + -csatorna bezáródik 10 6-10 7 Na + ion beáramlása gátlódik 1 másodpercig a sejt hiperpolarizálódik(with 1 mv) transzmitter szekréció lecsökken. A fény hiperpolarizálja a fotoreceptorok membránját A rodopszin kifakulása (bleaching) Membrane potential Bleaching 3
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 korrigálása Képalkotási hibák asztigmatizmus 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 1.68 - ha λ = 400 nm, d = 2 mm 0.8 4
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
Párhuzamosok Melyik virág közepe nagyobb? A négyzetrácsok közepén fehér pont látszik, ahogy pásztáz a szem Mozgó képek 6
10/8/12 Lehetetlen alakzatok 7