ההגדרה המילונית – איבר הראיה באדם ובבעלי חיים.
הגדרה אנציקלופדית –
איבר הראיה. הראיה מתבצעת בה באמצעות קליטת קרני האור מהסביבה ומיקודן אל תאים מיוחדים שבירכתיה, שם הן יוצרות מסר מסוים המועבר דרך עצב הראיה למרכז הראיה שבמוח.
העיניים יושבות בארובות העין שבתוך הגולגולת, המגינות עליהן מפני פגיעה. אמצעי הגנה אחרים הם הגבות שמעל העיניים, המונעות את ניטוף הזיעה לתוכן, וכן העפעפיים שהם קפלי אור הסוגרים על העיניים סגירה אינסטינקטיבית עם כל חשש מפגיעה, והדמעות המנקות את פני העין. העיניים נעות בעזרת 6 שרירים קטנים, המחוברים לחלק החיצוני של גלגל העין. פנים העפעפיים ופני העין מכוסים קרום מגן, המכונה ‘לחמית’.
קרני האור חודרות לעין דרך הקרנית, קרום עגול ושקוף שבמרכז העין. מאחורי הקרנית יש חלל מלא נוזל – הגוף הזגוגי. בחלק האחורי של חלל זה יש כעין טבעת רקמה צבעונית – קשתית. הקשתית עשויה להתמתח או להתכווץ כדי להגדיל או להקטין את הפתח שבמרכזה, הוא האישון, וכך מאפשרת לכמות מתאימה של אור לחדור לעין. קרני האור שעוברות דרך האישון מגיעות אל העדשה, רקמה שקופה שקוטרה כ- 9 מ”מ. העדשה מחוברת לטבעת שרירית המשנה את קימורה כדי שתיטיב למקד את קרני באור ברשתית שבאחורי העין, הכל בהתאם למרחק העין מהעצמים שבהם מביט האדם. בדרך לרשתי עוברות קרני האור בתוך הגוף הזגוגי.
הרשתית מורכבת משכבות תאים, הכוללים תאי חישה הרגישים לאור, כלי דם וסיבי עצבים. יש שני סוגים של תאי חישה ברשתית: קנים ומדוכים. קרני האור המגיעות לתאים אלה יוצרות שנוי כימי בפיגמנט שבהם, ושנוי זה יוצר גירוי חשמלי. בגירוי מועבר לעצב הראייה הנושא את המסר לאזורים מסוימים במוח. שם הוא ‘מתורגם’ לתמונה. הדמות נקלטת ברשתית במהופך, וחלק מה’תרגום’ הנעשה במוח הוא הפיכת התמונה שנית.
תאי הקנים הנמצאים במרכז ברשתי משמשים לראייה משוכללת יותר להבחנה בין צבעים וגוונים. תאי המדוכים הנמצאים בהיקף הרשתית אחראים על הראייה בלילה ועל האפשרות לעקוב אחר עצמים נעים ולרכז את המבט בנקודה קבועה גם בשעת תנועה.
מבנה העין
העין היא מתקן לקליטת תמונות. מתקני עשויים להשתנות במידה רבה מחיה לחיה, אלא שהראייה עצמה היא לעולם אותו תהליך, לפחות מבחינה יסודית אחת: ראשיתו של התהליך נעוצה באור הנכנס אל העין ומביא עמו את המידע שאסף מן העצמים שבהם נגע או שדרכם חלף. מתכונות אלו של אור נעות דרך החלקים השונים של העין עד שהתמונה מוטלת על הדופן האחורית של העין, הרשתית. כך חודרות תמונתו של עצם דרך עדשת המצלמה עד להיותה מוטלת על פניו של סרט הצילום.
העברתה של תמונה ברורה ונאמנה אל הרשתית אינה עניין פשוט כלל. ראשית, יש לפקח על כמות האור הנכנסת לעין. די שהאור החודר יהיה רב מדי כדי שהתמונה תהיה מסנוורת עד להרגיז. מאידך יהיה באור מועט מדי כדי ליצור תמונה מטושטשת. שנית, התמונה צריכה להתמקד בחדות על הרשתית בדיוק כמות שהמצלמה לא תפיק תמונה חדה אלא אם כן תמוקד בדייקנות על העצם המצולם.
תפקידי הפיקוח ומיקוד של האור מבוצעים בעין האנושית על ידי מערכת מורכבת ומעודנת של מתקנים. הללו מפגינים רמה כה גבוהה של תיאום ויכולת הסתגלות עד שבהשוואה אליהם נראית גם המצלמה המשוכללת ביותר כמו היותה צעצוע תמים. בקדמת העין מצויה הקרנית, רקמה שקופה העולה מן הלובן האטום של העין. הקרנית מופקדת על הטיית האור ולפיכך היא מהווה חלק ממיתקן המיקוד. מאחורי הקרנית מצוי נוזל שקוף המכונה מי לשכות שגם הוא לוקח חלק במיקוד. הבאה בתור היא הקשתית שצורתה סגלגלה ובתוכה מצוי חור, האישון. הקשתית מתמשכת כמעט במקביל לקרנית והיא מפקחת על כמות האור הנכנסת לעין על ידי הגדלה או הקטנה בשיעור הפתיחה של האישון. לאחר שהאור עבר מבעד לקרנית, מי הלשכות והאישון, הוא חולף דרך העדשה. כאן מתבצע המיקוד העדין ככל הנדרש לראייה ארוכה או קצרת טווח. אחרון עובר האור דרך חומר דמוי קריש הידוע כגוף זגוגיתי שתפקידו לייצב את שיעור ההטיה של האור כפי שנקבע על ידי העדשה ומגיע אל הרשתית. גורם נוסף הממלא תפקיד עקיף במיקוד הוא מערכת השרירים המניעה את גלגל העין לשמאל ולימין וכן למעלה ולמטה. כך מאפשרים השרירים הללו לאדם להתבונן היישר באותו עצם שהוא חפץ ולראותו.
הפיקוח על כמות האור הנכנסת אל העין מבוצע באורח בלעדי על יד הקשתית. הקשתית – הידועה גם בכינוי איריס על שום המילה היוונית לקשת – היא החלק הבולט ביותר של העין. היא מחזיקה את צבעיה של העין – הכחול, החום, האפור או הירוק. הקשתי היא קרומית המורכבת בעיקרה משרירים היקפיים ורדיאליים. התכווצותם או התמתחותם של השרירים הללו היא המאפשרת לצמצם או להרחיב את ממדיו של האישון, החור שדרכו נכנס האור אל תוך העין.
חור כמוצק שחור
האישון אינו נראה כלל כחור. לאמתו של דבר אפשר לחושבו למוצק כמעט שחור וזאת, משום שמאחורי הפיתחה נשקף הפנים האפל של העין. ממדיו של החור משתנים כמעט אוטומאטית עם כל שנוי בעוצמת האור הנופל על האישון ולכך אחראיים אותות עצביים המופנים אל שרירי הקשתית. בעתות חשכה עשוי הפתח לגדול כדי ממדיו של מחק בראש עפרון. באור שמש בהיר ומסנוור מצטמצם האישון עד לממדיו של ראש סיכה. מכל מקום, לעולם אין פתח האישון נסגר לחלוטין. כאשר האור מסנוור עד להכאיב, נסגרות שמורות העיניים באורח אוטומאטי. יעילותה של הקשתית גדולה עד כדי כך שהאדם אינו מודע כלל לחשיבותה בכל הנוגע לראייה, לפחות כל זמן שלא אינה לו גורלו להיבדק אצל רופא עיניים המשתמש בטיפות מיוחדות כדי להרחיב את האישון באורח מלאכותי. הזלפתן של טיפות אלו לעינינו גורמות לנו לראות במטושטש – כמות האור הנכנסת עתה אל העין היא גדולה יתר על המידה.
כמות האור אינה הגורם היחידי המפקח על תפקודה של הקשתית. אותות היוצאים ממערכת המיקוד של העין משפיעים גם הם על ממדיו של האישון. כאשר אדם משתמש בעיניו בטווח קצר, מיד מתכווצים האישונים במקצת כדי לחדד את התמונה. כך בדיוק עושה גם הצלם במצלמה שלו כל אימת שהוא מבקש לקבל תמונה חדה. לעולם הוא משתמש בחריר הקטן ביותר העומד לרשותו בהתחשב בעוצמת האור. חשיבותו של הצמצום בממדי האישון כגורם המביא לחידוד הראייה מקרוב, באה לידי ביטוי גם בעובדה שאדם רוחק-רואי נוטה למצמץ בעיניו כל אימת שהוא מרכיב על אפו משקפים מתקנים. אם נציג מול עינינו פיסת נייר שנוקבה בסיכה, מיד תתחדד ראייתנו במידה גדולה עוד יותר. שכן הפתיחה היעילה של האישון תהיה עתה מצומצמת יותר, הגם שבאורח מלאכותי. היפוכו של דבר באותם מקרים של התבוננות בעצמים מרוחקים – במקרה זה הולך האישון וגדל כך שיוכל לקלוט יותר אור.
מחקרים חדישים הצביעו על גורם נוסף שיש בו כדי להשפיע על ממדי האישון ברגע נתון. גורם זה הוא התגובה הרגשית למראה העיניים. שינוי זה אינו ניתן לאבחנה אלא בבדיקה מקרוב. מכל מקום, המדענים שהבחינו בתופעה מציינים כי סוחרים סיניים באבני חן מודיעים לה מזה מאות בשנים. בהציעו לקונה עתיר ממון את שכיות הירקן שלו, היה סוחר כזה בוחן בקפידה את עיניו של הלקוח, כל אימת שהאישון היה מתרחב קלות, מיד ידע כי הקונה מעוניין באבן. או אז היה הסוחר מעלה את המחיר בהתאמה.
מכופפי האור
לאחר שהקשתית התירה את כניסתה של כמות אור נאותה במתבקש לצורך המטרה המיידית, מגיעה שעתן של הקרניים הנכנסות להתכופף כדי להתמקד על הרשתית. ארבעה גורמים חייבים לפעול בצוותא כדי שעין האדם תיצור תמונה חדה. אלה הם הקרנית, הנוזל המכונה מי הלשכות, העדשה והחומר דמוי הקריש, הגוף הזגוגי.
הראשונה בגורמים אלה, הקרנית, בולטת בקלות כלפי מעלה מעל לפני השטח של לובן העין. הקרנית הצלולה והשקופה גורמת לשבירת אור, או הטיה שלו, קודם לשאר שלושת הגורמים למיקוד ובמידה גדולה יותר מכפי שעושים גורמים אלה. הקרנית מקטינה את מהירות האור ב 25 אחוז לערך ובעת ובעונה אחת ניט מטה אותו בחדות כלפי המרכז. ניתן לקבוע את מהלכו המדויק של האור בעוברו דרך הקרנית. לשם כך אנו נזקקים כמובן לידיעת מקדם השבירה של הקרנית, לאמור שיעור ההטיה של האור באמצעות הקרנית. קרני האור הבוקעות מחלקה האחורי של הקרנית כבר הוטו בחדות אל עבר מרכז העין וכן גם זו לקראת זו. כך, במערך מצופף שכזה הן פוגעות במי הלשכות, הנוזל הממלא את החלל שבין הקרנית לקשתית. זהו נוזל חסר צבע התואם מבחינה מן הבחינה האופטית לקרנית. הוא מטה את האור באותה דרגה לערך כפי שעושה זאת הקרנית. מכאן גם ברור שציפופן ההדדי של הקרניים כמעט ואינו משתנה בעוברן דרך הנוזל. הן יוצאות ממנו, פחות או יותר, כמות שנכנסו.
המיקוד העדין בעין האדם נעשה במקום אחר, בעדשה. העדשה היא מבנה גבישי זעיר שממדיו וצואתו כשל אפון קטן. כמותה ככל עדשה היא משמשת בראש ובראשונה כמיתקן לשבירת אור. היא בדלת מעדשות זכוכית בשתי נקודות מכריעות. ראשית, אין היא מיבנה אחיד כדוגמת הפיסה המעוקמת של הזכוכית. תחת זאת היא מורכבת מכ- 2,200 שכבות, או לאמלות, עדינות לאין שיעור. שכבות אלו מונחות זו על גבי זו כמו היו קליפות של בצל. כאשר האור עובר דרך כל אחת מן השכבות הללו מתחוללת בו מידה זעירה של שבירה וניתן לומר שכיוונו הכללי עובר דרך סירה של קפיצות קטנות. השנוי שמסבה כל אחת מן הקפיצות הללו לנתיב האור הוא מיקרוסקופי כך שהתופעה בכללותה מתנהלת למעדנות.
התכונה השנייה המייחדת את העדשה האנושית היא הגמישות הגבוהה, בניגוד לקשיחותה של עדשת הזכוכית הקבועה במצלמה. הבדל זה בין שתי העדשות הוא הבדל יסודי. ההבדל הוא במיקוד שנעשה בשתי העדשות הללו, עדשת העין ועדשת המצלמה
עדשתה של מצלמה כזאת יכולה להתקרב אל סרט הצילום או להתרחק ממנו. כך יכול הצלם למקד את התמונה בחדות כמעט בכל מרחק שיבחר לו. ברצותו לצלם מטווח קצר, הוא מרחיק את העדשה ן הסרט. לצורך הצילום מרחוק הוא מקרב את העדשה אל הסרט. עיניהם של דגים רבים פועלות ממש באותו אופן. דג המבקש לראות עצם סמוך מאד, מבליט את כל גלגל העין כלפי חוץ כך שהעדשה מתרחקת מרשתית. מאידך, דג המנסה להתמקד על עצמים רחוקים, משטח את גלגלי עיניו כך שהעדשות מתקרבות אל הרשתיות.
העדשה האנושית
בע”ח חיים בודדים מלבד הדגים מסוגלים לבצע פעולה זו בגלגלי העין שלהן. המרחק בן העין לרשתית באדם הוא קבוע ובלתי ניתן לשנוי. לכן, כדי שניתן יהיה להתמקד בעצמים במרחקים שונים יש להשתמש בשיטת מיקוד שונה – עדשה גמישה היכולה לשנות את צורתה. עדשה זו משתנה מצווה שטוחה יחסית לצורה יותר קמורה ותוך כדי כך היא מגבירה את כושר השבירה שלה – את יכולה להטות קרני אור.
קרניים היוצאות ממקור אור סמוך מאוד אל האדם מגיעות אל עיניו במתכונת של מניפה מתפרשת. כך הן פוגעות בקרנית שכוח השבירה שלה אינו גדול די הצורך כדי למקדן על פני הרשתית. אם אומנם מסוגלים אנו לראות מקור אור סמוך שלא במטושטש, הרי זה שבשל התכווצותם של שרירים המשנים את צורתה של העדשה. האור המפוזר שחלף דרך קרנית ממשיך ועובר דרך העדשה שפני השטח שלה מעוקמים יותר מן הרגיל. כך נשברות הקרניים שמהן הוא מורכב בדרגה הרבה יותר גבוהה וסופן להתמקד ע”פ הרשתית. היפוכו של דבר בקרניים המגיעות ממקור רחוק. קרניים אלו נכנסות אל גלגל העין כשהן כמעט מקבילות ולפיכך אין שום צורך לצופף אותן במיוחד כדי שתתמקדנה ברשתית. במקרה שכזה עושה הקרנית לבדה את המלאכה. אין פלא שבנסיבות אלו העדשה משתטחת ומקטינה את כושר השבירה שלה. תהליך זה של שינוי הצורה ככל הנדרש לצורך ראייה בטווח קצר ובטווח ארוך ידוע בשם הסתגלות או אקומודאציה.
ההסתגלות מתחוללת ממש ברגע שבו היא מבקשת וכך יכול כל אדם להעתיק את מבטו מעצמים קרובים לעצמים רחוקים בלא שייתקל בשום בעיות של מיקוד. בפרק זמן נתון יש בכוחו של אדם להתמקד בעצם אחד בלבד. אפשר להדגים זאת בניסוי פשוט ביותר. לשם כך די לקבוע ספר במרחק של שישים סנטימטרים מעיני הנבדק ולתת לו להתבונן בכתוב מבעד לרשת יתושים. הרשת עצמה תוחזק במרחק של כ- 15 ס”מ מהעיניים. הנבדק יוכל לראות את הרשת בממוקד וגם את הכתוב בממוקד אך לא בבת אחת. כאשר הרשת מצטיירת בחדות האותיות מטושטשות ולהפיך. התבוננות בשני עצמים הסמוכים מאד אל העין מחייבת מאמץ הכרתי. אך כאשר מדובר בהתבוננות מסביבנו, בעצמים המצויים מצדו השני של החדר או מעבר לרחוב, אז עושה העדשה את הסיגול מטווח קרוב לטווח רחוק. היא עושה כן במידה כה מרובה של קלות ודייקנות עד כדי כך שהאדם אינו חש בעובדה שהמוח שלו מורה על שינוי מוקד. אפילו הצלם המיומן ביותר, בהיותו מצויד במכשור המשוכלל ביותר, לא יוכל להעתיק את נקודת המוקד של המצלמה שלו במהירות, שתתקרב ולו במעט למהירות ההעתקה של מיקוד העין. ההסתגלות של העדשה, מאפשרת לסגל את המיקוד כאמור לעיל, נתונה בפיקוחו של גוף העטרה, צווארון של שרירים המקיף את העדשה. התכווצותם או התפשטותם של השרירים הללו היא המשנה את צורתה של העדשה בהתאם לתנאים. השינוי כשלעצמו הוא קטן מאד, אפילו בעת שמדובר בהסתגלות לטווחים הקצרים והארוכים ביותר של כוח הראייה האנושי. שינוי המרבי בעובייה של העדשה אינו מגיע אלא ל- 0.05 סנטימטרים.
קרני האור שנשברו על ידי העדשה כלפי פנים, עוברות דרך הגוף הזגוגיתי, החומר הצלול ודמוי הקריש הממלא את כל חלל שבין העדשה והרשתית. חלל זה תופש כשני שלישים מכלל הנפח של העין. הגוף הזגוגיתי תואם מן הבחינה האופטית את העדשה, בדיוק כמות שמי הלשכות תואמים את הקרנית. וכך, הואיל ומקדם השבירה שלו זהה לזה של העדשה, הרי הקרניים העוברות בתוכו ממשיכות ונעות בנתיב שנקבע על יד העדשה.
בנוסף לקרנית, מי הלשכות, העדשה והגוף הזגוגיתי מצוי עוד מיתקן נוסף הממלא גם הוא תפקיד חשוב ביצירתה של תמונה ברורה על פני הרשתית. מדובר בצירוף של שלוש מערכות שרירים המופקדות על ההנעה של גלגל העין כלפי מעלה, מטה וכן מצד לצד.
העין יכולה לנוע ביעפים ארוכים וחלקים או בקפיצות פתאומיות קטנות, הכל לפי העצם שהאדם מבקש להביט בו. כאשר העין עוקבת אחרי עצם בנועו דרך שדה ראייה רחב, או כאשר היא סורקת נוף נרחב, התנועות הן חלקות ואחידות. מאידך, בשעת בחינה של פרטי פרטים, כמו למשל בקריאה או הסתכלות בתמונה, אז תהיינה התנועות מהירות וקפצניות. מבחינתה של העין הקריאה היא סידרה של קפיצות מהירות ואתנחתות לאורך כל שורה וכן משורה לשורה. יש והעין מועדת מעט לאחור, נעה קדימה, עוצרת, קופצת לאחור ושבה וחוזרת על מהלך קודם שלה. תנועות אלו קשורות לריכוז ולהבנה, אך אפילו בהיעדרם עדיין ניתן ללמוד מניסויים שבהם נתבקשו מתנדבים לקבוע את מבטם בלא ניע בנקודה אחת בלבד. אף על פי כן גילו מתקני מדידה מעודנים את דבר קיומן של מאות תנועות עין קלות מן הנקודה, מסביב לנקודה ובחזרה אליה.
מעגלים עצביים לתיקון טעויות
העין מחזיקה מערכת משוכללת המופקדת על תיאום בין המרכיבים השונים שלה ועל תיקון הטעויות שלהם. כל אחת מן הפעולות המרכזיות שלה – בקרת אור, מיקוד, תנועה – קשורה עם כל שאר הפעילויות באמצעות מערכת מורכבת של מעגלים הנשזרים זה בזה. מעגלים אלה האחרונים פועלים בתיאום מלא, כך שהגיאות הנופלות באחד מהם מתוקנות לאלתר על יד אותות היוצאים מן המעגלים האחרים. כך קורה למשל בעת שהעין מתבוננת בעצם מסוים והתמונה נופלת על החלק ההיקפי של הרשתית, במקום שהראייה היא מעורפלת. בו במקום יוצא אות מתאים מן השרירים ובעקבותיה מתחילה העין לנוע עד שהתמונה מתקבלת במרכז ונראית בבהירות. בו זמנית, יוצאת קבוצה שנייה של שדרים אל שרירי העטרה המכוונים את עובייה של העדשה ככל הנדרש לחידוד המוקד. מעגלי בקרה דומים משנים את קוטרו של האישון כדי להתאים את כמות הנכנס לעין כאשר התאורה היא עמומה מדי או בהירה מדי. יש אפילו בנמצא מעגל אוטומאטי המרחיק את השמורות מדרך האור, כל אימת שהעיניים מסתכלות כלפי מעלה.
כל ההתאמות והתנועות הללו מבוצעות בו זמנית בשתי העיניים. שכן, אף על פי שבדך כלל נוח ומדויק לדון בעבודתה של “העין”, אל לנו לשכוח כי המערכת החזותית של האדם היא ככלות הכל בינוקולארית, היינו דו עינית. שתי העיניים אלו פועלות בדרך ייחודית המבדילה אותן במודגש מעיניהם של הרבה מינים אחרים: הן סטריאוסקופיות(רואות מרחבית). התמונות הנוצרות בשתי העיניים מותאמות זו לזו כך שהתמונה מצטיירת במוחנו היא מעוגלת ובעלת עומק כאחת.
לקויי עיניים
עין מופלאה אך בלתי מושלמת
העין האנושית היא מיתקן מופלא אך אף על פי כן היא אינה מתפקדת בצורה מושלמת. הליקוי השכיח היותר שלה הוא אסטיגמאטיות, ליקוי שמקורו בדרך כלל בקרנית שעקמומיותה היא בלתי מושלמת. העדר זה סימטרייה גורם לכך שקרניים הנכנסות לעין נשברות במישור אנכי בדרגה גבוהה יותר מאשר במישור האופקי וכן להפך. שבירה בלתי שווה זו גורמת לעיוותה של התמונה. פגם נפוץ אחר הוא מיקוד לקוי שאף הוא נגרם לעתים תכופות על ידי הקרנית. יש בני אדם שהמוקד של עדשותיהם מצוי לפני הרשתית ולכן הם לוקים בקוצר ראייה, לאמור אי יכולת לראות עצמים רחוקים. במקרים אחרים נמצאת נקודת המוקד מעבר לרשתית וכך מתעוררת התופעה של רוחק ראייה או קושי בראייתם של עצמים קרובים. הזקנה עשויה גם היא לגרום לשינוי בתפקודה של העין. משאדם הולך ומזדקן, מאבדת העדשה חלק גדול מן הגמישות שלה והשרירים מתקשים יותר ויותר לעבות או לשטח אותה. המצב שבו שוב אין העדשה יכולה להתמקד לראייה לטווח קצר, ידוע בשם פרסביופיה.
השימוש במשקפיים לתיקון ליקויים במיקוד הוא עתיק יומין. ראשיתו חלה זמן רב קודם שמנגנון הפעולה של העין הובן בשלמותו. ככל הידוע הומצא המשקפיים הראשונים במאה ה- 13 באיטליה הצפונית. יחד עם זאת קיימת סברה לפיה השתמשו דורות קדומים יותר באבני חן בתורת משקפת המגדילה עצמים קרובים. וודאי הוא שעת רבה לפני הספירה הנוצרית כבר רווח השימוש בזכוכית מגדלת למיקודן של קרני השמש. עם זאת דומה שבעת ההיא לא נמצא שום אדם שחשב להשתמש בעדשה כדי לשפר את הראייה. במאות השנים הראשונות לתולדותיהם היו המשקפיים גולמיים ויקרים ובעליהם אף שימשו כמושא ללגלוג. עוד במאה ה- 17 נמצא נכבד צרפתי שהגדיר את השימוש הפומבי במשקפיים כהפרה של כללי הנימוס. המשקפיים דאז היו כמובן פרימיטיביים. מי שנזקק להם היה אנוס לנסות עדשות שונות עד שמצא את אלו שהתאימו פחות או יותר למבוקשו. המשקפיים המדויקות, המותאמות במיוחד לתיקון הליקויים הייחודיים בראייתו של פרט זה או אחר, לא הופיעו אלא בתקופה מאוחרת יותר. היה זה בשעה שפון הלמהולץ המציא את האופטאלמוסקופ למדידה מדויקת של הליקוי ולאחר שפותחו טכניקות מודרניות שאפשרו ללטש עדשות ממש בדיוק מתמטי.
אפשר שהיה זה בשל חסרונותיהם של המשקפיים שנודעו בתקופתו ואפר שסיבות אחרות גרמו לדבר – מכל מקום, סמואל פפיס, מחבר היומנים הגדול שחי במאה ה- 17, העדיף להשתמש במה שכונה על ידו בשם ה”צנורות” שלו, שני גלילים שבכל אחד מהם נקדח פתח בגודלו של ראש סיכה. הללו סילקו את האור התועה מן הצדדים וכך הביאו לחידודה של התמונה המתקבלת. על האפשרות להשתמש בצינורות יכול היה פפיס ללמוד מהתופעות המתרחשות בטבע. העין הידועה כעין מורכבת והמשמשת מספר גדול של אורגאניזמים נמוכים בסולם ההתפתחות, לרבות חלק הארי של החרקים, בנויה ממספר גדול של צינורות צרורות בצוותא. למעשה יש בה כדי להזכיר אגף צפוף של קני קש לשתייה. כל צינורית מחזיקה בקצה החיצוני שלה עדשה, בעוד שבקצה הפנימי מצויים תאים רגישים לאור המחוברים לסיבי עצב. הצינורית עטופה בשכבה של פיגמנט כך שהאור אינו יכול לדלוף מבעד לדפנות הצדדיות או לזרום מצינורית אחת לשנייה. אילו קרה כדבר הזה הייתה התמונה הכללית מטושטשת. כל צינורית אינה קולטת אלא מקטע זעיר של התמונה הניצבת לפני העין. כל המקטעים האלו מצטרפים לתמונת פסיפס.
עדשות כפולות לתיקון ליקויים כפולים
עיניהם של אנשים מסוימים אינן מתמקדות כהלכה, לא בטווח הקצר ולא בטווח הארוך. כיוון שכך הן נזקקות לעדשה נפרדת כדי לתקן כל אחד מן הליקויים. בנג’אמין פראנקלין, המדען והמדינאי האמריקני, היה האדם הראשון שהגה את רעיון המשקפיים כפולי המוקד – צירוף של שתי עדשות בזוג אחד של משקפיים. קודם לפראנקלין, נאלץ כל אדם שסבל משני ליקויי ראייה להשתמש בשני זוגות של משקפיים. מכל מקום, דג טרופי קטן בעל ארבע עיניים, בשם Anableps, הקדים את פראנקלין בעידנים רבים. ה-Anableps עושה חלק ניכר מזמנו בחיפוש אחר מזון על פני המים. לא שמתחתיו אורבים דגים גדולים יותר העשויים לטורפו. הדג הזעיר ניצב אפוא בפני בעיה חמורה. אור החודר אל העין מן האוויר נשבר במידה הרבה יותר גדולה מאשר אור החודר אל העין מן המים. במילים אחרות, הדג נזקק לשני סוגים של מכשור חזותי כדי שייטיב לראות בו זמנית הן באוויר והן במים. ואכן, ה-Anableps אומנם ניחון בשני הסוגים. הקשתית שלו מתפשטת על פני המים כמו שהיתה מחיצה אופקית המחלקת את העין לחלק עליון וחלק תחתון. כל יש לו מערכת הדומה בדיוק למשקפיים כפולי מוקד. התכונות האופטיות של החלק העליון מכשירות אותו לראייה באוויר, בעוד שהחלק התחתון מותאם לראייה מתחת לפני המים. ה-Anableps יכול אפוא לחפש מזון מעל פני המים כשבעת ובעונה אחת הוא נשמר מפני אויבים בתוך המים.
ברם, העין האנושית עלולה גם לסבול מליקויים שמשקפיים או צינורות לא יוכלו לתקנם. אחד הליקויים השכיחים ביותר הוא ליקוי טורדני הקשור בדרך כלל בזקנה והידוע בתורת ירוד(בלועזית קאטאראקט). משמעותו של הירוד היא אטימות חלקית או מוחלטת של העדשה והתרופה היחידה הידועה היא ניתוח להרחקתה של העדשה. משעה שהעדשה מורחקת מתבצע המיקוד של האור הנכנס לעין רק באמצעות הקרנית, מי הלשכות והגוף הזגוגיתי. אלא שכל אלה אינם מספיקים כדי להבטיח ראייה חדה. כיום ניתן לעתים קרובות להגיע לתחליף משביע רצון של העדשה האנושית על ידי שימוש במשקפיים או עדשות מגע. כך או אחרת, ניתוחי ירוד בוצעו עוד מאות שנים לפני המצאת המשקפיים. ראייה מטושטשת הייתה תמיד עדיפה על עיוורון.
כירורגיה מתוחכמת, 1000 שנים לפני הספירה
ניתוח להסרת העדשה בוצע עת רבה לפני הספירה הנוצרית ועשוהו אנשים שידיעותיהם על אודות מבנה העין היו מצומצמות במכשירים שהיו גולמיים ובחלקם אף עשויים מאבן. העדויות המצויות ברשותנו מלמדות כי ניתוחי ירוד בוצעו בהודו כבר בשנת 1000 לפני הספירה. לפחות במדינה אחת, בבל, התקיים חוק מיוחד שקבע את שכרם של מנתחי עיניים. החוק עצמו היה קשוח, אך השכר היה נדיב ביותר. השכר היה רב ביותר, לאדם עשיר, 10 שקלי כסף, סכום המקביל למשכורת שנתית. אך במקרה של אי הצלחה היה נידון הרופא לכריתת יד. לאדם עני נקבע הסכום לשני שקלי כסף, אך אם יאבד העני את ראייתו יהיה הרופא חייב לתפוש את מקומו של העיוור.
אפילו העין הנורמאלית אינה מכשיר אופטי מושלם. כך למשל אין העדשה שקופה לחלוטין. יש בה סיבים הסדורים במידת מה כמו היו החריצים של טביעת אצבע. מקורות אור קטנים מאוד ועמומים מאד, כדוגמת כוכבים רחוקים, אינם חזקים די הצורך וגדולים די הצורך כדי שהאור הנפלט מהם יעבור דרך הסיבים הללו ולא ישתנו. קרני אור אלו מוטות אפוא בקלילות עד כדי דומה שאלומות אור זעירות נוהרות מן העצמים האמורים.
פגם קטן אחר בראייתו של האדם נובע מהעובדה שהגוף הזגוגיתי, הנוזל הג’לאטיני המצוי בתוך חלל העין, גם הוא אינו צלול לחלוטין. הוא מכיל חלקיקים מיקרוסקופיים – המכונים לעתים “יתושים מעופפים” – הצפים אנה ואנה בחופשיות. אפשר לראותם בעת שהעין מסתכלת למעלה ולצדדים, לעבר פני שטח בהירי גוון. מראיתם מזכירה במידת מה את מתכונת התנועות של אמבה כפי שהיא נראית מבעד למיקרוסקופ. מכל מקום, מי שיתעקש לקבוע את החלקיקים הללו בנקודה אחת, יגלה עד מהרה כי הדבר אינו עולה בידו. תנועת העין, בניסיון למקד את תמונת החלקיקים, משלחת אותם מנייה ובייה במחול קאפריזי.
על אף כל החסרונות הללו עדיין נותרת העין כאחת היצירות המופלאות ביתר של הטבע. התיאום המדהים בין החלקים השונים, יכולתה של העין להסתגל לדרישות המרובות של תאורה משתנה, יכולתה להסיט כהרף עין את המוקד מספר המונח על השולחן למטוס החולף ממעל במהירות על קולית – כל הסיבות הללו די בהן כדי שהאדם יתייחס לעיניו ביראת כבוד הגובלת בסגידה.
ליקוי נוסף הוא עיוורון צבעים, עיוורון זה הוא חוסר יכולת להבדיל בין צבעים. עובר בתורשה ומופיע בעיקר בזכרים. בדרך כלל אין עיוורון הצבעים מאפשר לבעליו להבחין בין הצבעים אדום וירוק. הגן הפגום הגורם לעיוורון הוא גן רצסיבי שנצמא על כרומוזום x. הליקוי הוא בתאי הקנים שברשתית. שכיחותו בגברים 5%-10% ובנשים כ- 1.2%. קיים גם עיוורון צבעים גמור, שאינו מאפשר כל הבחנה בצבעים. התופעה מכונה גם ‘דאלטוניזם’ ע”ש ג’ון דאלטון שהיה עיוור הצבעים הראשון שתיאר את תיאור מדעי.
מכשירים אופטיים
מצלמה
צילום – תהליך הצילום, שבעזרתו אנו מנציחים מראות על תמונות ושקופיות, ובאמצעותו נוצרים סרטי קולנוע וטלוויזיה, מבוסס על שני יסודות – המצלמה וסרט הצילום. המצלמה היא ביסודה קופסה אטומה לאור, שבחלקה הקדמי יש עדשה מרכזת ומאחוריה תריס, וליד הדופן האחורית שלה מצוי סרט הצילום. כאשר התריס פתוח, העדשה מכנסת אל סרט הצילום את קרני האור הפוגעות בה, באפן שנוצרת על הסרט תמונה של מה שנמצא לפני העדשה. העדשה ממקדת את כל הקרניים שיוצאות מנקודה מסוימת, אל נקודה אחת חדה על סרט הצילום. קרניים הפוגעות במרכז העדשה בזווית ישרה, מגיעות אל נרכז סרט הצילום. קרניים הפוגעות בחלקים אחרים של העדשה, ובזוית אחרת, מוטות, באופן שעל סרט הצילום נוצרת תמונה הפוכה של העצמים המצולמים. במצלמות משכללות ה”עדשה” עשויה מעדשות מספר, מסוגים שונים, כדי להגדיל את חדות התמונה, ונקראת עצמית.
צמצם המכונה “איריס” הנמצא בין העדשה לתריס, מאפשר שילטה על כמות האור הנכנסת למצלמה. כשמצלמים ביום שמש בחוץ, מקטינים את פתיחת הצמצם, וכשמצלמים ביום מעונן, או בתוך חדר – מגדילים את פתיחתו. התריס מאפשר כניסת אור למצלמה, נפתח לרגע קט ומיד נסגר שוב. ארך זמן הפתיחה נקבע מראש על ידי הצלם – בעזרת סבוב כפתור. בנוסף לכוון הצמצם וזמן פתיחת התריס, יש צרך – ברב המצלמות – לכוון לפני הצילום את המרחק שבין העצמית לסרט הצילום, כדי לקבל תמונה ממוקדת וחדה של עצם במרחק מסוים. ככל שהעצם רחוק מן המצלמה, על העצמית להיות קרובה יותר לסרט הצילום. כאשר העצם רחוק מאד מן המצלמה, המרחק בין העצמית לסרט הצילום נקרא “מרחק המוקד” של העצמית.
סרט הצילום עשוי חמר פלסטי גמיש ומצפה בשכבה של חמר רגיש לאור: גבישים זעירים של ברומיד הכסף ושל יודיד הכסף בתוך שכבת ג’לאטין. מיליונים רבים של גבישים זעירים כאלה מכסים כל סנטימטר מרבע של סרט הצילום. מאשר אור פוגע בגבישים הללו, הוא גורם לפליטת אטומי הכסף מהם. ככל שרבה יותר עצמת האור הפוגעת בנקודה מסוימת, נפלטים יותר אטומי כסף באותה נקודה. אטומים אלה יוצרים גושישים זעירים של כסף על פני הגבישים.
לאחר צילום כל תמונה, מגוללים את סרט הצילום באופן שהחלק שכבר נחשף לאור עובר לחלק אטום של המצלמה, וחלק חדש של הסרט נמצא מול העדשה. לאחר שמסיימים את השימוש בסרט הצילום כלו, מוציאים אותו מן המצלמה כשהוא מגולל באופן שהאור אינו יכול לחדור דרכו. הסיבה לכך היא, שאור נוסף שיפגע ברט, ישחרר אטומי כסף נוספים ויטשטש את פרטי התמונות שכבר נחרטו בסרט הצילום.
כדי להפוך את סרט הצילום לתמונה , יש צרך בשני תהליכים נוספים: פיתוח והדפסה.
התהליך הפיתוח, טובלים את סרט הצילום – בחדר חשוך – בתמיסה המכונה מפתח. תמיסה זו גורמת לפליטת אטומי כסף נוספים, מאותם גבישים שפלטו אטומי כסף בהשפעת האור. אחר כך מעבירים אותו לתמיסה אחרת בשם מקבע, הממיסה ומסלקת את גבישי מלח הכסף, ומותירה רק גושישי הכסף הטהור. גושישים אלה מעניקים גון כהה לסרט הצילום השקוף. ככל שעצמת האור שפגעה בנקודה מסוימת הייתה רבה יותר, נקודה זו כהה יותר. על סרט הצילום מופיעה תמונה המכנה תשליל(נגטיב), שבה הגוונים כהים במקום שהעצם מצולם היה בהיר ולהפך. בעזרת התשליל מדפיסים, על ניר רגיש לאור, את הצילום הגמור, או שמעתיקים אותו על סרט צילום אחר ויוצרים שקופית.
תהליך הצילום הומצא במאה שעברה. הראשון שהצליח לצלם תמונה של ממש היה הצרפתי לואי ז’ק דגר – בשנת 1983. בשנת 1844 המצאה השיטה לפיה מצלמים תחילה את התשליל, כדי שממנו יהיה ניתן להדפיס תמונות רבות. במשך השנים התפתחו הצילומים והמצלמות, והומצאו סרטי צילום לצילום בצבעים, ואף מצלמות המפתחות באפן אוטומטי את התמונות, ומוציאות מיד תמונה מוכנה.
הצילום הוא היום כלי חשוב בכל ענפי המחקר. משתמשים במצלמות המחוברות למיקרוסקופ כדי לצלם עצמים זעירים ובמצלמות המחוברות לטלסקופ כדי לצלם גרמי שמים רחוקים. יש מצלמות לתצלומי אויר, שבהן מציידים לוינים ומטוסים, למטרות צבאיות ואזרחיות. צילומי אויר מסיעים, בן השאר, להכנת מפות ולגילוי אוצרות טבע.
אפשר ליצור צילומים לא רק באמצעות האור הנראה לעינינו. פתחו סרטי צילום הרגישים לאור אינפרא אדום ולאור אולטרא סגל – בתצלומים אלה מתגלים פרטים שאינם נראים בצילום רגיל. בבתי חולים משתמשים בקרני רנטגן כדי לצלם עצמות ואיברים פנימיים בגוף האדם.
פיתוח טכניקות הצילום אפשרה יצירת סרטי קולנוע. במסרטת קולנוע עובר סרט הצילום במהירות רבה לפני העצמית, ומנגנון מיוחד עוצר אותו לשבריר שנייה פעמים רבות בכל שנייה. בכל פעם שהסרט נעצר, הוא נחשף לרגע קט לאור. כך מתקלת לאחר פתוח שורה ארוכה של תמונות, שהקרנתן במהירות בזו אחר זו יוצרת אשליה של תנועה.
גם בשיטות רישום התמונה החלו חידושים, המאפשרים צילום תמונות בלי סרט צילום. מצלמת טלוויזיה הופכת את התמונה הנקלטת בה לשורת אותו חשמליים, שאפשר לשדרם או לאחסנם על סרט מגנטי כדי לשדרם במועד מאוחר יותר.
בטכניקת צילום מהפכנית המכונה הולוגרפיה, מאירים את העצם המצולם באור של לייזר באפן שהאור המוחזר מן העצם יגיע אל לוח הצילום ישירות בלי לעבור דרך עדשה או צמצם. הצילום המתקבל, מכונה הולוגרמה, הוא בליל של נקודות חסרות משמעות, אך כשמאירים אותו באמצעות קרן לייזר, מתגלית לעין תמונה תלת מממדית של העצם המצולם.
מיקרוסקופ
מכשיר אופטי שבאמצעותו מתבוננים בעמים זעירים שאי-אשפר להבחין בפרטיהם בעין בלתי מזוינת. במיקרוסקופ יש עדשות זכוכית השוברות את קרני האור העוברות דרכן ויוצרות תמונה מוגדלת של העצם הנצפה. מיקרוסקופ פשוט מורכב מעדשה מרכזת אחת ומכונה גם בשם “זכוכית מגדלת”. כאשר מקרבים עדשה כזו לעצם כלשהו, קרני האור היוצאות מן העם נשברות ומגיעות לעין באופן שהעין רואה “תמונה מדומה” מוגדלת של העצם. ההגדלה של מיקרוסקופ פשוט אינה יכולה לעלות על פי עשרה בערך. כדי להשיג הגדלה רבה יותר משתמשים במיקרוסקופ מרכב שבו שתי עדשות מרכזות. זו הקרובה לעצם מכונה בשם אוביקטיב והקרובה לעין מכונה בשם אוקולר. האוביקטיב יוצר תמונה מגדלת והפוכה של העצם סמוך לאוקלר, והאוקלר מגדיל תמונה זו כדרך שזכוכית מוגדלת יוצרת תמונה מוגדלת של עצמים ממשיים. ההגדלה היעילה במיקרוסקופ מרכב יכולה להגיע לפי 2000 בערך. הגדלה רבה עוד יותר אינה יעילה מפני שאין היא מבהירה את פרטי העצמים יותר מהגדלה של פי 2000.
המיקרוסקופ המצא בהולנד במאה השש-עשרה, כאשר מלטשי עדשות הולנדיים גילו את יכולת העדשה להגדיל עצמים זעירים. בשנת 1590 בנה ההולנדי ז. ינסן מיקרוסקופ מורכב ראשון. הולנדי אחר, א. לאובנהוק שנולד בשנת 1932 היה הראשון שהשתמש במיקרוסקופ לחקר היצורים הזעירים, אך המיקרוסקופים שבנה היו מיקרוסקופים פשוטים, מעדשה אחת בלבד.
במיקרוסקופ מודרני האוביקטיב הוא לא עדשה בודדת אלא מערכת של עדשות סמוכות זו לזו, וכן האוקולר. האוביקטיב והאוקולר נתונים בתוך צינור ובעזרת סבוב כפתור אפשר לשנות את המרחק ביניהם כדי למקד את התמונה. העצם הנבדק נמצא עד גבי לוח זכוכית ומואר מלמטה באור חזק. הוא חייה להיות שקוף – עצם לא שקוף חותכים לשכבות דקיקות ושקופות כדי לבודקו.
המיקרוסקופ הביא תועלת עצומה לרפואה ולענפי ביולוגיה שונים. בעזרתו גלו החוקרים חיידקים הגורמים למחלות שונות ולמדו להלחם בהם. הוא גם גילה את המבנה של רקמות חשובות בגוף החי. המיקרוסקופ הוא כלי חשוב גם בפיסיקה ובכימיה וגם בתעשייה יש בו תועלת רבה. מתבוננים באמצעותו בגבישים זעירים ומגלים בעזרתו פגמים בחלקי מתכת.
המיקרוסקופ האלקטרוני
יכולתו של המיקרוסקופ הרגיל – המכונה גם מיקרוסקופ אופטי – מגבלת כיוון שאי אפשר להבחין בפרטיהם של עצמים שגודלם נופל מאורך הגל של האור הנראה – מחצית אלפית המילימטר בערך. אפשר לראות בו חיידקים שגודלם הוא כאלפית המילימטר, אך לא וירוסים שגודלם אחד חלקי עשרת אלפים של המילימטר בערך. אולם גם הוירוסים הזעירים אינם נמלטים מעינו של החוקר, תודות למכשיר מפלא בשם המיקרוסקופ האלקטרוני, שבו מחליפה אלומת אלקטרונים מהירים את קרן האור. האלקטרונים נפלטים מ”רובה אלקטרוני”, שעיקרו הוא תיל מתכת מחמם הנתון במתח גבוה. שדות מגנטיים וחשמליים מרכזים את אלומה ומפזרים אותה בדיוק כפי שעושות מרכזות ומפזרות אלומת אור. האלקטרונים חולפים דרך העצם הנבדק, ופוגעים אחר-כך במסך זוהר כדוגמת מסך הטלוויזיה. על המסך מתקבלת תמונה של העצם בהגדלה של עד פי מיליון. המכשיר כולו נתון במיכל מרוקן מאויר, כדי שתנועת האלקטרונים לא תופרע על-ידי התנגדויות במולקולות אויר.
מיקרוסקופים אלקטרוניים נבנו כבר בשנת 1932, במספר מעבדות בעולם, אולם נדרשו שכלולים רבים כדי להגיע למכשיר המשוכלל שבו משתמשים היום. אחת הצורות המצלחות של המכשיר היא המיקרוסקופ האלקטרוני הסוקר שבו אלומת אלקטרונים לא עוברת דרך העצם הנסדק אלא מוחזרת מפניו, ויוצרת תצלומים מרהיבי עין של עצמים לא שקופים.
טלסקופ
פירוש המילה מיונית: טלה – רחוק, סקופאין – צפה, הבט.
הטלסקופ הוא מכשיר אופטי שדרכו נראים עצמים מרוחקים כאילו הם מוגדלים וקרובים יותר. טלסקופ פשוט מרכב מצינור שבקצותיו יש שתי עדשות. העדשה הקרובה לעין נקראת אוקולר והרחוקה מהעין נקראת אוביקטיב. קרני האור העוברות דרך העדשות נשברות ונכנסות לעין בזוית שונה מן הזווית שבה היו נכנסות לעין בלתי מזוינת. כתוצאה מכך נראה לנו העצם שממנו יצאו הקרניים – קרוב יותר. סבורים כי את הטלסקופ המציא לוטש העדשות ההולנדי הנס ליפרסהי בשנת 1608. בשנת 1609 בנה גלילאו גלילאי טלסקופ שבגדיל פי שלשה, ולאחר מכך שכללו והעלה את כושר הגדלתו ל- 33. בעזרת טלסקופ זה גלה גלילאו גלילאי תגליות חשובות: את ירחיו של כוכב הלכת צדק, את כתמי השמש ואת ההרים ומכתשים שעל פני הירח. בשנת 1611 בנה האסטרונום המפרסם קפלר טלסקופ מסוג שונה. בטלסקופ שלו שתי העדשות היו עדשות מרכזות, בעוד שבטלסקופ של גלילאו האוקולר היה עדשה מפזרת והאוביקטיב – עדשה מרכזת. בשנת 1672 הציג איש המדע הבריטי הגדול איזק ניוטון טלסקופ משלו, שבו האוביקטיב היה מראה קעורה. הטלסקופים הגדולים שבעולם הם היום מסוג זה, משום שקל יותר ליצר מראות גדולות מאשר עדשות גדולות.
הראייה בתינוק
הלמידה של שיתוף הפעולה והתאום בין החושים היא חיונית ביותר לדידו של כל תינוק .
מתקן הראיה של תינוק בן יומו הוא מפותח בצורה טובה למדי והתהליכים החזותיים הפוקדים אותו דומים לאלה המתרחשים אצל בוגר . אלא שחלק גדול מכל הכרוך בראיה, כמותו כלשון שיש ללומדה מלה אחר מלה ומשפט אחר משפט .
קשה לקבוע בוודאות מה בדיוק רואה בתינוק וכיד מתפתח החוש החזותי שלו. דומה כי התפתחותה הראשונית של הראיה האנושית נפתחת בתגובה לעצם בהיר כל-שהו. קל למדי להבחין בכך משום שאפילו התינוק הרך ביותר נחרד וממצמץ למראה אור פתאומי. מכל מקום, מעבר לנקודה זו נתקל המחקר בקשיים מרובים. שכן, התינוק הרך אינו יכול לדבר או אפילו לגלות את תגובותיו החזותיות על ההתנהגות – בניגוד גמור למעשיהן של חיות מעבדה הלומדות ללחוץ על כפתור לקבלת מזון או מתכשרות לריצה דרך מבוך. אין תימה אפוא שהמדענים הוצרכו להמציא שיטות מיוחדות כדי להפיק מידע זה שאינו משתף פעולה עימהם. מומחה אחד בנה תיבה משוכללת שבתוכה אפשר להשכיב את התינוקות בנוחות על גבם ולצלם את תנועות העיניים שלהם בשעה שמראים להם עצמים שונים. הוא מצא כי אפילו תינוקות רכים ביותר מגלים יותר עניין בתמונות של פנים מכפי שהם מגלים בתמונות של צורות דומות שמתכונתן אינה ברורה. דומה גם שתינוקות קטנים מתעניינים בעצמים עגולים וממשיים יותר מאשר בתמונות דו ממדיות של אותם עצמים – אות לכך שראיית עומק וצורה מתחילה להתפתח כבר בשלב מוקדם. אפשר אפילו שהיא תכונה מולדת, לפחות בחלקה.
הוכחה דרמטית עוד יותר להתפתחותה המוקדמת של ראיית העומק עלתה מן הניסוי של אלינור גיבסון. חוקרת זו ביקשה לדעת אם ילד קטן ייפול מעל מדם או צוק סלע במקרה שיושאר שם לנפשו. לשם כך התקינה “צוק” שהיה מורכב מבור עמוק המכוסה בלוח זכוכית. היא מצאה שהתינוקות זוחלים על הרצפה עד לשפת ה”צוק”, אך בשום מקרה אין הם ממשיכים לזחול הלאה על פני הזכוכית, אפילו אם ינסו לפתותם לכך על ידי נוכחותה של האם או מציאתו של צעצוע אהוב. ברור אפוא כי כבר בשלב הזחילה מתקיימת אצל התינוק תחושת עומק. אלינור גיבסון הבחינה כי אותם תינוקות עשויים להסתובב ולנוע בכיוון המנוגד כך שרגליהם תימצאנה על פני הזכוכית. הבור שהם כה נזהרים להישמר ממנו בעודו גלוי לעיניהם, שוב אינו מפחידם כלל בעת שהוא מצוי מחוץ לשדה הראייה שלהם.
מחקרים דוגמת אלה ותצפיות זהירות וממושכות בהתנהגותם של התינוקות בביתם, נתנו בידי מדענים את האפשרות לשרטט תמונה כללית של שלבי ההתפתחות, מן הראייה של התינוק ועד לתפישה (Perception) של הבוגר. ראשיתו של הקשר בין הראייה ומערכות החישה האחרות היא מוקדמת למדי.
במלאת לתינוק שלושה חודשים הוא לומד להסב את ראשו ולהתבונן היישר בעצמים המשמיעים קולות. החודש החמישי הוא מושיט את ידו לעצם המתנועע לפניו. לאחר זמן נוסף הוא מבחין באורח חזותי אלה עצמים מצויים בהישג ידו ומהם העצמים שאין בכוחו להגיע אליהם. זוהי ראשיתה של תקופת חקירה רבת עניין. בחודשים הבאים מבצע התינוק ניסויים לאין ספור – נוגע, מתקדם, טועם – ובונה לעצמו מאגר של ניסיון ומידע, מאגר שיאפשר לו באחד הימים לשפוט למראה עיניים בלבד.
אחת מתגליותיו הראשונות של התינוק עניינה בעולם הגשמי. הוא לומד כי דברים מסוימים הם מוצקים וכי יש בהם כאלה שהם נעים בעוד שאחרים אינם עושים כן. בסוף השנה הראשונה הוא מתחיל לתפוש את רעיון הזהות והקביעות – דברים שהיו מרובעים ומוצקים אתמול, עודם מרובעים ומוצקים גם היום. דברים הנעלמים מן העין אינם חדלים מלהתקיים. בתחילה הוא שוכח כל צעצוע שכוסה בשמיכה ורבה פתיעתו בעת שהצעצוע חוזר ומופיע מחדש. מאוחר יותר הוא מרים את השמיכה במו ידיו כדי למצוא מחדש את החפץ הנעלם.
הראייה בבעלי-חיים
עיניים פשוטות
בעיניים האמיתיות הפשוטות ביותר הפתח של הגומה דמוית הגביע מוצר. התאים הרגישים לאור המדפנים אותה אינם מקבלים רק רושם של אור וחושך, אלא תמונה גסה של הנוף. באפקט זה השתמשו לבניית המצלמות הראשונות, שלא הכילו עדשה אלא הפיקו תמונה באמצעות אור שהוחדר מבעד לחריר (קמרה אובסקורה). כשקוטר הפתח של המצלמה כזו גדול, קרני האור מנוקדות סמוכות התפשטות לצדדים, חופפות זו את זו על המסך ויוצרות תמונה מטושטשת. חפיפת האור מן הנקודות הסמוכות פוחתת ככל שמצרים את הנקב עד שבסופו של דבר מתקבלת תמונה ברורה למדי.
עינה של רכיכה ימית קדומה בשם נאוטילוס בנויה כמו מצלמת-חריר. הרכיכה מתגוררת בקונכייה יפה ומרובת חדרים, המגינה עליה ומעניקה לה כושר ציפה. בעלי-החיים הללו כמעט שלא השתנו ב- 400 מיליוני השנים מאז נוצרו, והם עדיין משמרים את עיניהן המוזרות. קוטרה של כל עין כסנטימטר והיא מלאה וגדושה בכ- 4 מיליונים של תאי חישה לאור. אלה מוארים דרך פתח שקוטרו נע בין 3 מילימטרים ועד לחריר זערורי בקוטר 0ץ4 מילימטרים. כשהפתח סגור לקוטרו המינימלי, מאפשרת המערכת לנאוטילוס לראות בבירור רב למדי גם באור חזק. אולם במרבית הזמן סביבתה המימית אינה מוארת היטב, והרכיכה נאלצת להרחיב את הפתח על-מנת לקלוט די אור.
המרכיב החיוני הנעדר מעיני הנאוטילוס הוא העדשה. עין מצוידת בעדשה יכולה להיות בעלת הפתח רחב, משום שהעדשה היא המטה את האור ומלכדת את הקרניים המתפשטות לתמונה חדה. עיניהם של חסרי חוליות רבים ושל כל החולייתנים מכילות עדשה.
למרבית העכבישים שמונה עיניים, אף שרק שתיים מהן מתוחכמות דיין ליצור תמונה של המראה הנשקף אליהן. העיניים הצדדיות, הפשוטות יותר, מגלות תנועה בשולי שדה הראייה ומנחות את העיניים הראשיות לעבר טרף פוטנציאלי. רק העיניים הראשיות, הפונות קדימה, מספקות לעכביש תמונה איכותית במידת-מה. הן מתמקדות בעיקר על מספר הרגליים שבתמונה – שש רגליים מרמזות על מזון, ואילו שמונה על-זוג אפשרי. בעיניים הראשיות יש עדשה המכוונת את האור אל תאים קולטי אור, הערוכים בשכבות ויוצרים רשתית. ייחודה של הרשתית בכך שהעכביש מסוגל להניע אותה ולסרוק בעזרתה את התמונה. המערכת מוצלחת למדי – העיניים הראשיות של העכביש הציד, Portia, יכולות להתחרות בהצלחה בעיניהם של מספר חולייתנים ולהפיק תמונה שאיכותה נופלת רק שישה מונים מן התמונה המתקבלת בעינינו.
הספקטרום הנראה לעין
עיני בעלי החיים מסוגלות לראות רק קטע קטן מן הספקטרום האלקטרומגנטי. רצועת אנרגיה זו ידועה בשם אור. עיננו מסוגלות לקדד חלק ניכר מאור זה במונחי צבע, ויכולת זו משותפת לנו ולמינים קרובים אלינו, כגון הבבונים.
בעלי-חיים אחרים מסוגלים לראות את אורכי הגל שמשני צידי הספקטרום הנראה לעינינו. נחש הפיתון והנחש הקשקשן נעזרים באברי גומה מיוחדים לראות את הקרינה האדומה הנפלטת מגופים חיים. דגי הזהב, שעיניהם רגילות, אינם רואים רק את האור האינפרא-אדום, אלא גם את האולטרא-סגול – שני אורכי גל הנסתרים מעינינו אנו. גם ציפורים מסוימות מסוגלות להבחין בקרינה אולטרא-סגולה, וראייתם של חרקים רבים מותאמת לראות אור זה.
עיניהם של דגים המתגוררים במעמקי האוקיאנוס מכוונות אך ורק לראיית צבעו בכחול של האור הסובב אותם.
העין המורכבת
עיני החרקים בנויות מיחידות משושות זעירות הקרויות עיניות. כל יחידה פועלת כעין, ומכילה עדשה או פיאה. העדשה ממקדת את האור אל מוט בשם Rhabdom – קיסם ראייה, העשוי שכבושת של גלאי אור. העיניות דחוסות בצפיפות ומצטרפות ליצירת עין תשבץ רבת-פאות.
עין הבנויה בדגם זה רואה פחות פרטים מאשר עין מצלמה. כך, למשל, העריכו שכדי להגיע לכושר ההפרדה של עינינו, עין התשבץ צריכה להיות בקוטר מטר בקירוב. אך אין בכך משום חיסרון גדול, מפני שהעצמים המשמעותיים בעולמו של החרק הם בדרך כלל קרובים וגדולי ממדים. לעין התשבץ יש גם יתרונות. דגמים מסוימים שלה מאפשרים לעין לאסוף אור רב יותר מאשר עין המצלמה. בנוסף על כך, אנו מסוגלים למקד רק שטח קטן משדה הראייה שלנו באופן חד, ואילו עין התשבץ רואה באותה מידה של חדות בכל שדה הראייה שלה.
יש סוגים שונים של עיני תשבץ. בעיניהם של מרבית החרקים הפעילים ביום, כל עינית נבדלת אופטית משכנותיה, כך שכל קיסם ראייה מבחין רק בשטח הקטן הנקלטת בפאתו. בכך אין בכוונתו לטעון שהחרק רואה תמונה מקוטעת, כפי שתואר בסרטי המדע הבדיוני. החרק משלב את המידע מכל הקיסמים ליצירת תמונה שבהירותה תלויה במספר העיניות.
בעיניהן של מספר נמלים פועלות יש תשע פאות בלבד, ולכן התמונה המתקבלת בהן אינה ברורה. לדבורה 5000 פאות ויש להניח שהיא רואה פרחים כפי שהם נראים בציורים פואנטיליסטיים. לשפירית עיניות כה רבות, בראייתה טובה כראייתם של מספר חולייתנים. התמונה המתקבלת ב- 30,000 הפאות שבעיניה דומה במקצת לתצלום מטושטש.
לחרקים ליליים רבים עיני תשבץ שונות מעט, המתירות להם לקלוט יותר אור. הצבענים המפרידים אופטית בין עינית אחת לשנייה נעלמים בלילה, כך שכל קיסם ראייה יכול לקבל אור מפאות רבות. התמונה המתקבלת בתהליך זה גסה מעט יותר, אך בלעדיו אין העין מסוגלת כלל לקלוט אור בכמות שתספיק ליצירת תמונה כלשהי.
גם לסרטנים עיניים מורכבות, ועיני חלקם, כגון סרטני המים ארוכי הזנב והחסילונים, כוללות תוספת חדשנית. פאות העיניים שלהם רבועות, ומתחת לכל פיאה מצוי תא רבוע שדופנותיו מחזירות אור כמראות. האור החודר מבעד לפיאות בדרכו לגלאי האור נשבר על המראות, ויוצר תמונה בהירה להפליא.
לחלק מבעלי עיני התשבץ פיצוי נוסף על כושר ההפרדה הדל של ראייתם. והוא הקצב שבו הם מסוגלים לקלוט תמונות.
עינה של צדפת הנאוטילוס אינה מכילה עדשה, ולכן ראייתה גרועה. היא יכולה לשנות את קוטר מיפתח העין על מנת לשנות את כמות האור המגיעה אל התאים קולטי האור. כשהמפתח קטן, העצמים ממוקדים יותר. עינו של התמנון, לעומתה, מכילה עדשה ולכן התמנון מיטיב לראות. הוא ממקד את עינו בהזזת העדשה.
ברשתית של הצפרדעים מספר סוגים של תאי עצב: חלקם מגיבים רק על תנועות בשולי התמונה, ואילו אחרים הם גלאי זבובים המשחררים תגובה אוטומטית בכל עת שמשהו בגודל המתאים נכנס לשדה הראייה של הצפרדע. הצפרדע מגיבה אך ורק על גירויים בעלי משמעות לגביה, וחלק ניכר מן המידע החזותי אף אינו מגיע אל המוח.
מראות מגוממים
הן בעינו של הברדלס והן בעין טרפו, הצבי, מוארכים הקטעים שבהם ראייתם חדה ומפורטת ביותר למעין רצועה אופקית. קולטי האור שברשתית ערוכים באזורים אלה בצפיפות הגדולה ביותר. בעלי-החיים הללו מתגוררים המרחבי הענק של הסבנה הפתוחה, ומבנה עין זה מאפשר לטורף ולטורפו כאחד לראות חלק ניכר מן התמונה באופן חד וממוקד. אנו, לעומתם, חיים בסביבה חזותית מורכבת המכילה יסודות אנכיים מרובים יותר, ולכן אין לנו צורך להאריך את הראייה המגוממת שלנו. יתר שדה הראייה שלנו ושל הבדלס כאחד, אינו מפורט או ממוקד, אך מוחנו משלים חלק ניכר מן המידע החסר.
עין העיט
לראייתו של העיט יצא שם למרחוק. כציפורי טרף אחרות, אינו מספקת לו תמונה נרחבת ומפורטת של העולם. מרכז התמונה שהוא רואה מוגדל מעט ומוגדר מעט יותר. סבורים שבמציאות מרכז התמונה מוגדל פי שניים בקירוב. את יכולת ההגדלה מספק החלק המגומם של הרשתית, הפועל בדומה לעדשה טלסקופית. האזור המוגדל מסייע לעיט לאתר את הארנבות הארקטיות ובעלי-חיים אחרים, המוסווים ונבלעים ברקע המושלג. ראייתו המצוינת של העיט תלויה באור. באור ערביים, ראייתנו טובה יותר.
שדות הראייה
כשבוחנים את מיקום עיניו של בעל-חיים רואים מיד האם הוא טורף או נטרף. עיניהם של הנטרפים ממוקמות בצידי הראש, משום שהם חייבים לסרוק חלק גדול ככל האפשר של התמונה על מנת להבחין בסכנה מתקרבת. עיניהם של טורפים פונות קדימה: המיקום מגביל אמנם את שדה הראייה שלהם, אך החפיפה בין שתי התמונות הנשקפות משתי העיניים מגדילה את כושר ההגדרה ומסייעת לטורף לאמוד עומק.
עיניהם של החתוליים
עיניהם של בני משפחת החתוליים מותאמות במיוחד לראיית לילה: האור פוגעה בשכבה מחזירת אור מיוחדת מאחורי הרשתית, הקרויה רפד, וחלקו מוחזר החוצה. השתקפות זו מעניקה לבעל-החיים הזדמנות נוספת לקלט את קרני האור.
ביבליוגרפיה
• ג’ון דאונר – עולם החושים, התפיסה החושית בעולם החי.
• ספרית מעריב – מגלים וממציאים – משנים את פני עולמנו.
• ספרית מעריב – גוף האדם, המכונה שלא תיאמן.
• הספרייה המדעית LIFE – גוף האדם.
• הספרייה המדעית LIFE – אור וראייה.
• מסדה, אנציקלופדיה אביב.
• כתר, האנציקלופדיה הישראלית הכללית.
• קמחי, אנציקלופדיה 2000.
• מאגר מידע sos.
• אתר האופטומטריסטים הרשמי של ארה”ב.
• אתר לניתוחי עיניים.
