<<
>>

3.2. Влияние освещения на организм человека


Поток световой энергии, излучаемой от рассматриваемой поверхности по направлению к глазу, проходит через роговую оболочку, зрачок, хрусталик и достигает сетчатой оболочки, состоящей из трех слоев нейронов.
Каждый нейрон первого слоя, находящегося на границе пигментного слоя оболочки, заканчивается одним или несколькими светочувствительными элементами — палочками или колбочками. В центре сетчатой оболочки преобладают колбочку, на периферии — палочки.
Лучистый поток, достигший нейронов, расположенных на границе пигментного слоя сетчатой оболочки, частично поглощается молекулами светочувствительного вещества, содержащегося в палочках и колбочках. Остальную же часть лучистой энергии задерживают пигментные клетки, защищая тем самым светочувствительные элементы и содержащиеся в них светочувствительное вещество от чрезмерного воздействия на них лучистой энергии.
Важным фактором формирования зрительного ощущения является не только неодинаковое расположение палочек и колбочек на сетчатой оболочке глаза, но и различная чувствительность к свету содержащегося в них светочувствительного вещества.
Высокая чувствительность содержащегося в палочках родопсина (зрительного пурпура) обусловливает функционирование палочек при низкой яркости, а следовательно, при незначительном световом раздражении, и обеспечивает главным образом общую зрительную ориентацию в пространстве. Меньшая чувствительность свойственна йодопсину колбочек, деятельность которых проявляется лишь при высокой яркости рассматриваемых предметов и тем самым при значительном световом раздражении. При световом раздражении колбочек в отличие от раздражения палочек глаз различают цвета, мелкие детали рассматриваемых предметов.
Преобладающая деятельность палочек или колбочек при световом раздражении зависит не только от яркости рассматриваемых поверхностей, но и от спектрального состава падающего на глаз потока. Так, родопсин палочек обладает более высокой, чем йодопсин колбочек, чувствительностью к коротковолновой части видимого участка спектра и более низкой  - к длинноволновой. Наиболее высока чувствительность йодопсина к излучению с ? = 556 нм, родопсина – с ? = 505 нм.
В основе светового раздражения глаза лежит диссоциация молекул светочувствительного вещества (родопсина, йодопсина) на ионы, происходящая вследствие поглощения фотонов от светящей или освещаемой поверхности светочувствительными элементами глаза, и возникновение в волокнах зрительного нерва импульсов токов действия, передающихся коре головного мозга. При этом исключительно важное биологическое значение приобретает обратимый характер процессов, происходящих при световом раздражении. Полнота обратимой реакции в свою очередь обеспечивается тем, что соответственно интенсивности диссоциации молекул светочувствительного вещества молекулы восстановителя поступают из пигментного слоя в светочувствительные клетки.

По существующим представлениям, восстановитель светочувствительного вещества поступает в светочувствительные клетки в виде отрицательных ионов. Благодаря отрицательному электрическому заряду, создающемуся в эпителиальном слое, отрицательные  ионы восстановителя вызывают в пигменте эпителиального слоя активное перемещение положительных ионов распада светочувствительного вещества к наружному членику светочувствительного прибора. Отрицательные ионы распада устремляются к внутреннему членику и к первому синапсу волокна зрительного нерва. Происходящее здесь накопление отрицательных ионов, их количественное содержание обусловливают разность потенциалов сетчатки глаза и коры головного мозга и возникновение вследствие этого импульсов токов действия вдоль зрительного нерва.
Частота этих импульсов, а следовательно, и объем светового ощущения находятся в прямой зависимости, с одной стороны, от светового потока, падающего на сетчатую оболочку глаза, т. е. от яркости освещаемой (светящей) поверхности, с другой - от содержания молекул светочувствительного вещества в сетчатой оболочке глаза и возникающего при их распаде числа ионов.
Завершается сложный процесс формирования светового ощущения поступлением импульсов токов действия в корковую область зрительного анализатора. Чем больше частота импульсов, т. е. чем выше яркость поверхности рассматриваемого предмета, тем сильнее выражено зрительное ощущение. Однако уже при яркости сверх 0,1 нт повышение зрительного ощущения отстает от роста яркости рассматриваемой поверхности. Так, восстановление светочувствительного вещества в палочках (родопсин) существенно отстает от распада этого вещества. Отстает, следовательно,  и частота импульсов и вместе с ней падает интенсивность светового раздражения. Поэтому и рост зрительного ощущения в таких условиях отстает от роста яркости рассматриваемой поверхности. При дальнейшем увеличении яркости (порядка 10 нт) концентрация молекул родопсина становится незначительной; уменьшается вследствие этого и участие палочек в зрительном процессе.
При малой яркости происходит восстановление некоторого количества светочувствительного вещества также и в колбочках. В этом существенную роль играют чувствительность содержащегося в них йодопсина. Значительным становится участие колбочек в зрительном процессе при яркости сверх 0,1 нт.
Особенно резко проявляется недостаточность процессов восстановления того или другого светочувствительного вещества при часто сменяющейся яркости рассматриваемых поверхностей (деталь и фон), когда отдельный период между рассматриванием поверхности большей яркости и рассматриванием поверхности меньшей яркости настолько мал, что молекулы распада светочувствительного вещества не успевают полностью восстановиться.
К функциям зрительного анализатора, играющим наиболее важную роль в трудовом процессе, относятся: контрастная чувствительность, острота зрения, быстрота различения деталей, устойчивость ясного видения, цветовая чувствительность.
В зрительном различении рассматриваемых предметов решающая роль принадлежит контрастной чувствительности глаза, т. е. способности глаза различать яркость смежных поверхностей. Установлена зависимость контрастной чувствительности от условий освещения рассматриваемой детали и яркости, к которой глаз предварительно адаптировался.
Максимальная контрастная чувствительность обеспечивается яркостью фона в пределах 100—3200 нт. За пределами этих величин контрастная чувствительность понижается. Кроме яркости, на контрастную чувствительность влияют и другие свойства рассматриваемых поверхностей, и,  прежде всего их размеры. Так, различение поверхностей неодинаковой яркости по мере уменьшения их размеров ухудшается или совсем исчезает.
Наименьший угловой размер между двумя простейшими деталями (кружки, точки, черточки и т. п.), при которых они различаются как отдельные друг от друга, определяют так называемую разрешающую силу глаза. Способность глаза различать эти детали носит, как известно, название остроты зрения, которая измеряется обратной величиной наименьшего углового размера между двумя рассматриваемыми деталями. За единицу остроты зрения принимают разрешающую силу в 1 минуту, т. е. способность глаза различать две точки с угловым размером 1 минута.
В производственных условиях наряду с другими факторами большое влияние на остроту зрения оказывает освещенность. С ростом освещенности растет и острота зрения - сначала быстро, затем медленно, достигая своего критического максимума при освещенности порядка 50—75 лк на белом фоне, при различении наиболее контрастных деталей черного цвета.
При менее резком контрасте (серые и желтые детали на белом фоне) острота зрения с повышением освещенности при повышении яркости фона продолжает нарастать.
В производственных условиях большое значение приобретает возможность различать детали в наикратчайший период. Это обеспечивается быстротой различения деталей (скорость зрительного восприятия).
Увеличение освещенности обеспечивает наименьшее время различения деталей. При этом важно отметить, что в то время как за пределами 50—75 лк улучшение остроты зрения не наступает, быстрота различения деталей продолжает нарастать даже при освещенности порядка 1000 – 1200 лк и более.
Возникшее зрительное впечатление, однако, не всегда удерживается в течение всего периода рассматривания детали. Четкое изображение рассматриваемого предмета глаз в состоянии сохранить лишь в течение какой-то части общего времени, затрачиваемого на данную зрительную работу. Функцию эту, т. е. способность глаза удерживать отчетливое изображение рассматриваемой детали, называют устойчивостью ясного видения. Состояние этой функции определяют в виде отношения времени ясного видения к общему времени рассматривания детали. Устойчивость ясного видения изменяется и в связи с работой, и в связи с освещенностью; с увеличением освещенности резко повышается время ясного видения.
При выполнении трудовых операций, обычно связанных с различной яркостью рабочей поверхности и детали, периодически происходит переключение зрительного аппарата с одной яркости на другую, приспособление его каждый раз к иным условиям распределения яркостей, к иным их величинам. Происходящий при этом процесс зрительной адаптации имеет очень важное значение для эффективности зрительной работы и производительности труда.
Различают адаптацию к большим яркостям (световая адаптация) и к малым яркостям (темновая адаптация). Общей их чертой является установление некоего уровня соотношения распада и восстановления светочувствительного вещества, устойчивого ритма и характера токов действия в волокнах зрительного нерва и устойчивого функционального состояния зрительного анализатора. Однако в связи с тем, что в каждом на этих случаев участвуют различные светочувствительные элементы зрительного аппарата  (палочки, колбочки), разные светочувствительные вещества (родопсин, йодопсин), характер адаптации к высокой или низкой яркости оказывается различным.
Процесс темновой адаптации протекает длительно, причем наибольший рост происходит в течение первых 30 минут, максимум чувствительности достигается через 50 - 60 минут. Значительно быстрее протекает световая адаптация, т. е. приспособление зрительного аппарата при переводе глаз от малой яркости к большой.
После адаптации к темноте даже небольшие яркости появившихся в поле зрения поверхностей вызывают ослепление. Это наблюдается до тех пор, пока колбочки еще не защищены черным пигментом. Снижение чувствительности происходит почти полностью уже в первую минуту и заканчивается примерно через 10 минут.
В производственных условиях, в случаях неравномерного распределения яркости рабочей поверхности, наличия резких теней оба вида адаптации происходят в настолько короткие отрезки времени, что полное восстановление функций не наступает. Примером таких условий может служить обработка нагретых деталей (ковка, прокатка и пр.), когда яркость обрабатываемой детали оказывается во много раз выше яркости окружающих поверхностей, на которые по характеру трудового процесса часто переключается глаз работающего
<< | >>
Источник: Феоктистова О.Г., Феоктистова Т.Г.. Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности. Учебное пособие. –М.: МГТУ Г.-   с.. 2002

Еще по теме 3.2. Влияние освещения на организм человека:

  1. Влияние переливаемой крови и ее компонентов на организм человека
  2. Тема: Влияние биотических факторов среды на организм человека
  3. Изучение влияния экотоксикантов на организм человека
  4. Тема: Антропогенные факторы среды и их влияние на организм человека
  5. Производственная пыль и ее влияние на организм человека
  6. Влияние на организм человека электромагнитных полей и излучений (неионизирующих)
  7. ОСВЕЩЕНИЕ. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ОСВЕЩЕНИЯ
  8. СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ
  9. Влияние вредных веществ на организм.
  10. Изучение влияния токсичных металлов на организм
  11. 2. Влияние температуры на живые организмы