Oko – detektor fotona

Najveći deo informacija koje čovek dobija putem čula registruju oči. Ljudsko oko ima sposobnost da registruje elektromagnetno zračenje u jednom uskom intervalu talasnih dužina. Najveći deo spektra elektromagnetnog zračenja za nas je nevidljiv, ali upravo taj mali deo omogućava nam da upoznajemo svet oko nas. Osnovni princip na kome oko radi je relativno jednostavan – svetlost koja se odbija od nekog predmeta dolazi do oka, prolazi kroz sočivo, formira se lik predmeta koji aktivira detektore, oni sliku pretvaraju u električni impuls i šalju u mozak. Sličan princip kao i digitalna kamera ali mnogo savršenije.

Čovečije oko je približno sfernog oblika, prečnika oko 2 cm, ispupčeno na prednjem delu. Taj ispupčen deo (rožnjača) je providan i to je mesto gde ulazi svetlost.. Ispod rožnjače nalazi se očno sočivo. Prostor između sočiva i rožnjače ispunjen je tečnošću u kojoj se nalazi zenica. Unutrašnjost oka ispunjena je providnom staklastom masom. Na zadnjem očnom zidu nalazi se „detektor“ – mrežnjača.

Optički sistem koji čine rožnjača, očna tečnost, sočivo i staklasto telo funkcioniše kao sabirno sočivo. Ovaj optički sistem preslikava predmet tako da se na mrežnjači obrazuje umanjen, realan i izvrnut lik. Kod svakog sočiva rastojanje lika od sočiva zavisi od toga koliko je predmet udaljen. Kod optičkih instrumenata (dvogled, mikroskop, teleskop) postoje celi sistemi sočiva, sa mehanizmom koji omogućava promenu rastojanja između sočiva i izoštravanje lika. Oko ima samo jedno sočivo, koje se uvek nalazi na istom rastojanju od mrežnjače. Da bi vid bio jasan lik uvek mora da pada na mrežnjaču. Da bi ovo bilo moguće očni mišići rastežu i savijaju sočivo. Promena oblika sočiva, tačnije krivine sočiva, imaju za posledicu pomeranje tačke u koju pada lik. Kada se posmatrani predmet nalazi daleko očni mišić zateže sočivo, njegova debljina se smanjuje a poluprečnik krivine povećava. To dovodi do povećanja žižne daljine sve dok se se na mrežnjači ne formira jasan lik. Ako se posmatrani predmet nalazi blizu, očni mišići deluju na suprotan način i smanjuju žižnu daljinu. Ovaj mehanizam naziva se akomodacija oka i potpuno je nezavistan od volje čoveka. Kada se posmatrani predmet nalazi na daljini jasnog vida (za zdravo oko 25-30 cm) očni mišići nisu napregnuti i tada nema potrebe za akomodacijom. U oku se nalazi još jedan važan mišić koji kontroliše zenicu. Kada je intenzitet svetlosti koja dolazi u oko veliki otvor zenice se smanjuje tako da suvišna svetlost ne dolazi do sočiva i mrežnjače. U slučaju nedostatka svetlosti zenica se širi.

Kada fotoni svetlosti prođu kroz sočivo dolaze do mrežnjače. Mrežnjača ima zadatak da prepozna fotone i informaciju o boji i obliku posmatranog lika pretvori u električni impuls i pošalje u mozak, na dalju obradu. Mrežnjača je izgrađena od receptora – čepića (120 miliona) i štapića (7 miliona), koji su raspoređeni tako da formiraju matricu. Funkcija čepića je detekcija lika pri normalnom svetlu, oni „vide“ boju i oblik predmeta. Štapići su osetljivi samo na intenzitet svetlosti i služe za formiranje lika u mraku, oni ne mogu da razlikuju boje. Da bi oko moglo da registruje konture nekog predmeta dimenzije lika moraju da budu dovoljno velike da aktiviraju više štapića.

Boja posmatranog predmeta registruje se na sličan način na koji to rade digitalni foto aparati. Postoje tri vrste čepića i svaka vrsta je osetljiva na jednu komponentu boje (standardni RGB sistem, crvena, zelena i plava). Kada fotoni sa predmeta stignu do štapića oni pogađaju složene molekule koji se nalaze u njima. Dolazi do fotohemijskih reakcija, foton odgovarajuće energije pogađa elektron u molekulu, predaje mu svoju energiju, a elektron dalje izaziva hemijske promene, u zavisnosti od energije koju ima. Svaka od tri grupe čepića mozgu šalje informaciju o intenzitetu promene svake komponente boje.

Mozak je centralni „procesor“ koji prima električne impulse sa čepića i štapića i obrađuje informacije koje ti impulsi prenose. Kombinacijom podataka o intenzitetu RGB boja mozak izračunava koja je boja predmeta, na sličan način na koji to radi i računar (ali mnogo brže). Istovremeno, mozak u procesu obrade podataka i ponovo okreće lik i zahvaljuju ći tome mi predmete vidimo onakve kakvi jesu, a ne izvrnute. Ima onih koji vole da kažu da čovek „gleda“ mozgom, oči samo transformišu elektromagnetne talase u električne impulse.