Оптические среды глаза

Содержание

Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Строение и свойства глаза

Оптические среды глаза

  • 31 Октября, 2018
  • Офтальмология
  • Савельева Виктория

В статье рассмотрим оптический прибор — глаз как оптическую систему.

Человеческий орган зрения — это особый мир, в котором есть все: солнце, цвет, люди, животные. Само анатомическое строение глаза настолько удивительно и сложно, что до сих пор науке неизвестны все нюансы функционирования зрения.

Весьма интересен вопрос о том, что включает в себя эта оптическая система и как она устроена.

Для того чтобы световой луч мог достичь своей цели, ему необходимо пройти четыре среды, в которых он преломляется, а информация в ходе этого процесса передается в мозг.

Оптическая система глаз включает роговицу, хрусталик, камерную влагу и стекловидное тело. Все эти структуры являются линзами, которые также имеют свое строение и особые свойства. Но поскольку характеристики сред различны у каждой из них, то и показатель светового преломления различен.

В норме эта особенность природных линз способна обеспечить человеку идеальные зрительные функции. Однако любые физиологические или патологические изменения в организме могут существенно воздействовать на эту способность. Глаз человека имеет форму почти правильной сферы.

Различные патологии видоизменяют его форму в вертикальный или горизонтальный эллипс, что значительно влияет на фокусировку и остроту зрения.

Рассмотрим подробнее глаз как оптическую систему и оптический прибор.

Роговица

Рефракция глаза и оптическая система начинаются с роговицы, которая является преломляющей линзой, выполняющей, помимо основных функций, защитные. Строение органа можно сравнивать с фотоаппаратом. В данном случае роговица – это его объектив.

Световые пучки на ее передней поверхности преломляются. Роговицу, при подробном рассмотрении, составляет пять слоев, что способствует поддержанию уровня ее прозрачности.

Здоровая линза — круглая, блестящая, видимых кровеносных сосудов на ней не должно наблюдаться.

Камерная влага

Оптическая система глаз включает в себя важную биологическую среду — влагу. Это вязкая бесцветная жидкость, заполняющая заднюю и переднюю глазные камеры.

Каждый день вырабатывается новая порция такой жидкости, а отработанный объем через шлеммов канал поступает в кровоток, после чего выводится из организма.

Камерная влага, кроме преломляющей функции, имеет еще и питательную, способствующую насыщению всех элементов глаза аминокислотами. Затрудненный выход ее из камеры влечет возникновение глаукомы.

Хрусталик глаза

Оптическая система глаз снабжена преломляющим элементом, выполняющим функцию рефракции, – это хрусталик. Его часто рассматривают как самостоятельный орган, довольно сложный по строению и очень важный по функциям.

Хрусталик глаза является полутвердой субстанцией без сосудов. Он располагается сразу за радужной оболочкой и передает четкое отображение увиденной картинки в рамки желтого пятна на сетчатку.

Содержит несколько слоев и капсульную сумку, которая может утолщаться и провоцировать помутнение.

Стекловидное тело

В оптическую систему глаза входит стекловидное тело, которое ее фактически замыкает. Оно обладает множеством важных функций. Его наличие позволяет лучу проходить путь от хрусталика, который локализуется в вязкой жидкости тела, к сетчатке. Не все воспринимают глаз как оптическую систему.

Оптические приборы, вооружающие глаз

Человеческий глаз, несмотря на природное совершенство, по своим свойствам далек от идеальных универсальных оптических приборов.

Поэтому необходимо использовать оптику, вооружающую человеческий глаз новыми способностями.

При рассмотрении различных приборов следует помнить, что в каждом случае они и орган зрения образуют единую оптическую систему, важнейшим элементом которой считается хрусталик.

Если говорить о глазе как об оптическом приборе в физике, он в целом помогает получить изображение того или иного предмета на сетчатке, и кажущаяся его величина оценивается человеком по величине этого изображения.

Особенностью оптической системы, которая включает в свой состав глаза, является то, что параметры такой системы могут изменяться благодаря изменению фокусного расстояния хрусталика при аккомодации. Подобные соображения позволяют с легкостью изучить действие увеличительной лупы, которая представляет собой обычную выпуклую линзу.

Такими же, только более сложными по строению и функционированию приборами являются микроскоп, телескоп и т. д.

Что не входит в состав оптической системы глаза?

В ее структуру не входят:

  1. Склера. Роговица прозрачная, пропускает свет. Невидимая часть внешней оболочки глаза белая, которую можно сравнить с яичным белком. Она выполняет ограничительную и защитную функции.
  2. Радужка. Эта часть глаза является участком сосудистой оболочки, причем радужка полностью лишена сосудов. Это единственная структура человеческого организма, питание которого осуществляется без вмешательства кровеносной системы. В центре радужной цветной оболочки локализуется зрачок, который под воздействием света может расширяться и сужаться. Эта особенность нужна для нормального зрения, поскольку обеспечивает прохождение световых лучей идеального диаметра.
  3. Цилиарное тело, которое представляет собой соединительное звено между хориоидеей и задней поверхностью радужного покрова. Цилиарное тело содержит отростки, которые осуществляют весьма важные функции. Во-первых, они имеют способность поддерживать хрусталик в подвешенном состоянии, во-вторых, вырабатывают внутриглазную жидкость.
  4. Сетчатка — самый сложный, элемент органа зрения, имеющий много слоев. Она является природным сенсором, который является периферийным участком анализатора. Именно в этой структуре происходит восприятие света и цвета. Сетчатка очень чувствительная и тонкая, держится благодаря эпителиальным связкам, дополнительно прижимаясь стекловидным телом. Глаз применяет ее для фиксации картинки и передачи ее по зрительным нервам в мозг. В строении сетчатки различают палочковые и колбочковые клетки. Колбочковые различают цветное изображение, а палочковые отвечают за зрение в темноте, но они существенно чувствительней. При тончайшем рассмотрении сетчатка состоит из десяти слоев, различных по своему строению, причем 9 из таковых абсолютно прозрачны.

Преломление света

Главными преломляющими средами человеческого глаза являются роговица, которая обладает наивысшей преломляющей силой, и хрусталик, представляющий двояковыпуклую линзу. Преломление света в глазу проходит по основным законам, которые изучает физика.

Лучи, проходящие через центр хрусталика и роговицы (т. е. через главную глазную оптическую ось) перпендикулярно к их поверхности, преломления не испытывают. Остальные преломляются и внутри камеры глаза сходятся в единой точке – фокусе.

Такой ход световых лучей обеспечивает на сетчатке четкое изображение, причем оно получается обратным и уменьшенным.

Показатель преломления света в стекловидном теле больше единицы, поэтому фокусные расстояния во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри (заднее) не могут быть одинаковы.

Оптическая сила рассчитывается в виде обратного заднего фокусного расстояния глаза, выраженного в метрах. Она зависит от того, в состоянии покоя находится орган зрения или в состоянии аккомодации.

Аккомодация — это способность четко различать предметы, которые находятся на разных расстояниях.

Заключение

Основные свойства глаза были представлены выше.

Оптическая система его является природный проектором, преломляя световые лучи и фокусируя их особым образом, сквозь хрусталик на сетчатку. Очень интересно, что картинка отпечатывается на ней в перевернутой форме. Все окружающее, что видит человеческий глаз, анализирует область мозга, отвечающая за зрительное восприятие. Именно там изображение переворачивается в привычное для человека.

Мы рассмотрели глаз как оптическую систему и оптический прибор.

Источник: https://SamMedic.ru/435671a-glaz-kak-opticheskaya-sistema-opticheskie-priboryi-stroenie-i-svoystva-glaza

Оптическая система глаз: заболевания и диагностика –

Оптические среды глаза

Оптическая система глаза – это отдельный мирок, имеющий уникальное строение. Насколько он интересен, настолько и сложен. Чтобы световой луч добрался до «пункта назначения» понадобится пройти через четыре среды, в каждой из них он подвергается изменениям и одновременно передает в головной мозг сведения для анализа.

Основы оптики

Вспомним школьную программу по физике. Многие преподаватели демонстрировали ученикам занимательный фокус: два помещения со слабым уровнем освещенности, но одно из них имеет небольшие отверстия в стенах. За ними размещен сильный источник света, например, солнышко. В некоторых случаях вместо точечных отверстий, использующихся для освещения комнаты, применяли небольшой фонарик.

Если между точечным источником света и вторым отверстием в стене поместить предмет из непрозрачного материала, то на перегородке, расположенной за вторым отверстием появится его изображение, перевернутое на сто восемьдесят градусов.

Подобный фокус со световыми лучами проделывает собирательная линза. Причина кроется в том, что каждая микроскопическая точка любого объекта при освещении, сама становится источником света, отражая во все стороны, попавшие на неё частицы.

Белые изделия практически ничего не поглощают из видимого диапазона, весь попавший на них свет они отражают в окружающую среду. Чёрные предметы, наоборот, любой источник энергии используют для нагрева.

Строение оптической системы глаза

Главный показатель её работы – сила преломления, отображающая степень корректировки угла падения светового луча.

Рефракция проходит в системе четыре раза: в передней и задней камере, хрусталике, роговой оболочке и немного в жидкой среде ока.

Чем больше рефракционные характеристики органа зрения, тем выше степень преломления лучей. В среднем данный показатель равняется шестидесяти диоптриям.

Оптическая система включает две главные оси:

  • Зрительная. Дистанция между видимым предметом и сердцевиной центральной ямки. Максимальная разница должна составлять пять градусов;
  • Оптическая. Представляет собой расстояние между дальними точками глазного яблока и камерами ока, проходит сквозь центр хрусталика.

Длина между передним полюсом зрительного аппарата равняется шестидесяти миллиметрам, это позволяет людям видеть мир в 3D.

Ниже мы детально рассмотрим строение оптической системы и подробно разберем каждый её элемент.

Передняя камера

На 98% состоит из внутриглазной жидкости. Обеспечивает степень преломления равную 1,33 D. При наличии отклонения в работе органа зрения корректируются углубления камеры, в итоге на каждый миллиметр происходит повышение преломления на 1 D.

Радужка и зрачок

Мышечные волокна радужной оболочки отвечают за изменение размера зрачков, т.е. регулируют какое количество света проходит через оптическую систему.

В условиях хорошего освещения они сужены, в итоге прямые лучи попадают непосредственно на центральную ямку. В этом случае, как правило, повышается острота зрения у людей, страдающих от астигматизма.

Если при сужении зрачков появляются проблемы с глазами, то можно говорить о патологических процессах в макуле.

В условиях слабой освещенности зрачки увеличиваются в размерах, это приводит к следующим эффектам:

  • Оптическая система получает большее количество световых потоков, в итоге острота зрения повышается, и человек может различать предметы даже в темноте;
  • На значительную часть поверхности сетчатой оболочки попадают прямые лучи, т.е. в процесс вовлекаются фоторецепторы.
При сильных эмоциональных потрясениях оптическая система теряет возможность саморегуляции. Подобная реакция наблюдается при приеме определенной группы медикаментов или наркотических веществ. В этом случае страдает зрение.

При сильном расширении зрачков у людей с диагнозом «астигматизм» изображение получается размытым, поскольку в процесс вовлекаются участки роговой оболочки, имеющие разную степень преломляемости.
 

Хрусталик

Один из самых сложных элементов оптической системы, состоит из большого количества клеток, утративших свои ядра. Выполняет две основные функции: преломление света и фокусировка изображения. Аккомодация происходит следующим образом:

  • При сокращении цилиарных мышц расслабляются зонулы, поддерживающие хрусталик;
  • Он приобретает округлую форму, становится толще в центре, меняется его кривизна;
  • На последнем этапе фокусировки уменьшается глубина передней камеры.

Хрусталик растет в течение всей жизни человека. Новые волокна разрастаются поверх старых, поэтому постепенно элемент утолщается. Если при рождении данный показатель равняется 3,5 миллиметрам, то у взрослого человека он увеличивается до 5 мм.

Сетчатка

Один из самых сложных элементов в зрительном аппарате. Именно она отвечает за восприятие цвета и света. Обладает высокой чувствительностью, покрыта тончайшей плёнкой.

Поддерживают сетчатую оболочку эпителиальные связки, а стекловидное тело прижимает её.

Оптическая система использует элемент для фиксации картинки и передачи информации по зрительным нервам в соответствующие отделы головного мозга.

Подробней о строении системы вы узнаете из видеоролика



Путь световых лучей и величина

Преломление света в офтальмологии носит название рефракция. Лучи, попадающие на оптическую ось, изменяются и встречаются в главном фокусе органа зрения. Они отражены от бесконечно удаленных предметов, поэтому роль центрального фокуса выполняет точка, расположенная на оптической оси.

Световые лучи, отраженные от объектов, находящихся наконечной дистанции, соединяются в дополнительном фокусе. Он локализуется дальше основного, поскольку процесс сосредоточения расходящихся лучей проходит с использованием дополнительной преломляющей силы.

Аккомодация

Для получения четкой картинки оптическая система должна сфокусироваться, для этого используется один из двух методов:

  • Хрусталик смещается относительно сетчатой оболочки;
  • Увеличивается степень преломления.

Умение человеческого глаза приспосабливаться к различным дистанциям и видеть объекты, расположенные вдали или поблизости, называется аккомодацией.

При концентрации взгляда на ближней точке усиливается рефракция хрусталика, он становится округлым, при рассмотрении объекта вдали элемент приобретает плоскую форму. Во время аккомодации меняется кривизна хрусталика и его преломляющие свойства.

Физиологическая роль оптической системы глаза

Она выполняет несколько важных функций:

  • Задает необходимую степень преломления световых лучей;
  • Фокусирует изображение и объекты в плоскости сетчатой оболочки;
  • Создает требуемую длину оси.

В результате работы оптический системы человек четко различает предметы, их цвет. Также для неё присущи следующие характеристики:

  • Бинокулярность. Возможность воспринимать объемную картинку одновременно двумя глазами, при этом изображение не двоится;
  • Стереоскопичность. Человек может визуально определить примерную дистанцию до объекта и оценить его очертания;
  • Острота зрения. Под данным понятием скрывается возможность различать пару точек, находящихся друг от друга на определенной дистанции.

Оптическая система человека: стереоскопическое или 3D-зрение

Данное понятие произошло от греческих слов «stereo» (твёрдый) и «opsis» (взор). Его используют для обозначения глубины восприятия и трехмерной структуры, полученной на базе зрительных сведений от ока.

Поскольку глаза находятся на боковых плоскостях черепа, то изображение проецируется на сетчатую оболочку по-разному, отмечается разница в горизонтальном положении предметов относительно друг друга.

В медицине подобное явление носит название бинокулярное неравенство. Различия проходят процесс обработки в головном мозге, затем формируется оптимальная глубина картинки.

Симптомы поражения оптической системы глаза

Любое отклонение в её работе приведет к проблемам со зрением. Признаки, сигнализирующие о развитии патологических процессов:

  • Быстрая утомляемость;
  • Постоянные головные боли и перенапряжение;
  • Раздвоение изображения;
  • Затуманивание взгляда;
  • Падение остроты зрения;
  • Расплывчатые контуры предметов. Человек не может рассмотреть объекты, расположенные вдали или поблизости.

Любой из перечисленных симптомов сигнализирует о необходимости посещения доктора для выяснения причины развивающейся патологии.

Методы диагностики при поражении оптической системы глаза

Для оценки работы системы изначально требуется установить, какое око является ведомым, а какое ведущим. Для этого используют элементарное тестирование, его можно провести в домашних условиях.

Посмотрите сквозь лист плотной бумаги, где проделано небольшое отверстие в центре, сначала левым, затем правым глазом. Если око ведущее, то картинка остается в статическом состоянии.

У ведомого она начинает перемещаться.

Для выявления отклонений в работе оптической системы используют следующие обследования:

  • Визометрия. Используют для выяснения остроты зрения;
  • Офтальмометрия. Определяет преломляющие способности роговицы;
  • Скиаскопия. Помогает получить объективные сведения о степени рефракции;
  • Пахиметрия. Измерение толщины роговой оболочки;
  • Офтальмоскопия. Применяют для анализа глазного дна и сетчатки;
  • Биомикроскопическое обследование;
  • Кератоскопия. Анализирует состояние роговой оболочки через специальную линзу;
  • Ультразвуковое исследование глазного яблока.
Ранняя диагностика позволит выявить отклонение на первоначальном этапе и избежать развития осложнений. В некоторых случаях промедление с терапией может привести к слепоте.

Заболевания

Выделяют несколько недугов, затрагивающих оптическую систему глаз:

  • Астигматизм;
  • Близорукость;
  • Косоглазие;
  • Дальнозоркость;
  • Кератоконус (истончение роговой оболочки);
  • Астенопия (повышенная утомляемость органа зрения).

Чудеса зрения в природе

Уникальными глазами обладают змеи, способные воспринимать инфракрасное излучение. Благодаря этой способности они с успехом охотятся на теплокровных животных даже в условиях нулевой освещенности.

У бабочек имеется иная особенность, чудесные создания воспринимают часть ультрафиолетового сектора, поэтому им не составляет труда обнаружить пыльцу в цветках.

Великолепным ночным зрением славятся гекконы. Причем они видят в том же спектральном диапазоне, что и люди. Просто их сетчатая оболочка в триста пятьдесят раз чувствительней к световым лучам. Настоящий прибор ночного видения!

Отдельного внимания заслуживает хамелеон. Ему не нужно поворачивать голову, что обозреть все триста шестьдесят градусов окружающей среды. Измерить дистанцию до объекта он способен одним глазом.

Самыми большими глазами на всей планете может похвастаться гигантский кальмар. Он обитает в пучине океана, на самом его дне. Здесь практически никогда не бывает солнечного света, но при этом моллюск способен рассмотреть своего врага на расстоянии тысяча метров.

Строение и свойства глаза

Оптические среды глаза
Следи за собой! Гимнастика для глаз Глаза и зрение

Глаз состоит из глазного яблока диаметром 22–24 мм, покрытого непрозрачной оболочкой, склерой, а спереди — прозрачной роговицей (или роговой оболочкой). Склера и роговица защищают глаз и служат для крепления глазо-двигательных мышц.

Радужная оболочка — тонкая сосудистая пластинка, ограничивающая проходящий пучок лучей. Свет проникает в глаз через зрачок. В зависимости от освещения диаметр зрачка может изменяться от 1 до 8 мм.

Хрусталик представляет собой эластичную линзу, которая крепится на мышцах ресничного тела. Ресничное тело обеспечивает изменение формы хрусталика. Хрусталик разделяет внутреннюю поверхность глаза на переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом.

Внутренняя поверхность задней камеры покрыта светочувствительным слоем — сетчаткой. От сетчатки световой сигнал передается в мозг по зрительному нерву. Между сетчаткой и склерой находится сосудистая оболочка, состоящая из сети кровеносных сосудов, питающих глаз.

На сетчатке имеется желтое пятно — участок наиболее ясного видения. Линия, проходящая через центр желтого пятна и центр хрусталика, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси глаза вверх на угол около 5 градусов. Диаметр желтого пятна — около 1 мм, а соответствующее ему поле зрения глаза — 6–8 градусов.

Сетчатка покрыта светочувствительными элементами: палочками и колбочками. Палочки более чувствительны к свету, но не различают цветов и служат для сумеречного зрения.

Колбочки чувствительны к цветам, но менее чувствительны к свету и поэтому служат для дневного зрения.

В области желтого пятна преобладают колбочки, а палочек мало; к периферии сетчатки, наоборот, число колбочек быстро уменьшается, и остаются только палочки.

В середине желтого пятна находится центральная ямка. Дно ямки выстлано только колбочками. Диаметр центральной ямки — 0,4 мм, поле зрения — 1 градус.

В желтом пятне к большинству колбочек подходят отдельные волокна зрительного нерва. Вне желтого пятна одно волокно зрительного нерва обслуживает группу колбочек или палочек.

Поэтому в области ямки и желтого пятна глаз может различать тонкие детали, а изображение, попадающее на остальные места сетчатки, становится менее четким.

Периферическая часть сетчатки служит в основном для ориентирования в пространстве.

В палочках находится пигмент родопсин, собирающийся в них в темноте и выцветающий на свету. Восприятие света палочками обусловлено химическими реакциями под действием света на родопсин. Колбочки реагируют на свет за счет реакции йодопсина.

Кроме родопсина и йодопсина на задней поверхности сетчатки имеется пигмент черного цвета. При свете этот пигмент проникает в слои сетчатки и, поглощая значительную часть световой энергии, защищает палочки и колбочки от сильного светового воздействия.

На месте ствола зрительного нерва располагается слепое пятно. Этот участок сетчатки не чувствителен к свету. Диаметр слепого пятна — 1,88 мм, что соответствует полю зрения 6 градусов. Это значит, что человек с расстояния 1 м может не увидеть предмета диаметром 10 см, если его изображение проектируется на слепое пятно.

Оптическая система глаза состоит из роговицы, водянистой влаги, хрусталика и стекловидного тела. Преломление света в глазе происходит, главным образом, на роговице и поверхностях хрусталика.

Свет от наблюдаемого предмета проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на сетчатке, образуя на ней обратное и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое).

Показатель преломления стекловидного тела больше единицы, поэтому фокусные расстояния глаза во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри глаза (заднее фокусное расстояние) неодинаковы.

Оптическая сила глаза (в диоптриях) вычисляется как обратное заднее фокусное расстояние глаза, выраженное в метрах. Оптическая сила глаза зависит от того, находится ли он в состоянии покоя (58 диоптрий для нормального глаза) или в состоянии наибольшей аккомодации (70 диоптрий).

Аккомодация — это способность глаза четко различать предметы, находящиеся на разных расстояниях.

Аккомодация происходит за счет изменения кривизны хрусталика при натяжении или расслаблении мышц ресничного тела. Когда ресничное тело натянуто, хрусталик растягивается, и его радиусы кривизны увеличиваются.

При уменьшении натяжения мышцы кривизна хрусталика увеличивается под действием упругих сил.

В свободном, ненапряженном состоянии нормального глаза на сетчатке получаются ясные изображения бесконечно удаленных предметов, а при наибольшей аккомодации видны самые близкие предметы.

Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке для ненапряженного глаза, называют дальней точкой глаза.

Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке при наибольшем возможном напряжении глаза, называют ближней точкой глаза.

При аккомодации глаза на бесконечность задний фокус совпадает с сетчаткой. При наибольшем напряжении на сетчатке получается изображение предмета, находящегося на расстоянии около 9 см.

Разность обратных величин расстояний между ближней и дальней точкой называют диапазоном аккомодации глаза (измеряется в диоптриях).

С возрастом способность глаза к аккомодации уменьшается.

В возрасте 20 лет для среднего глаза ближняя точка находится на расстоянии около 10 см (диапазон аккомодации 10 диоптрий), в 50 лет ближняя точка располагается на расстоянии уже около 40 см (диапазон аккомодации 2,5 диоптрии), а к 60 годам уходит на бесконечность, то есть аккомодация прекращается. Это явление называется возрастной дальнозоркостью или пресбиопией.

Расстояние наилучшего зрения — это расстояние, на котором нормальный глаз испытывает наименьшее напряжение при рассматривании деталей предмета. При нормальном зрении оно составляет в среднем 25–30 см.

Приспособление глаза к изменившимся условиям освещенности называется адаптацией. Адаптация происходит за счет изменения диаметра отверстия зрачка, перемещения черного пигмента в слоях сетчатки и различной реакцией на свет палочек и колбочек. Сокращение зрачка происходит за 5 секунд, а его полное расширение — за 5 минут.

Темновая адаптация происходит при переходе от больших яркостей к малым. При ярком свете работают колбочки, палочки же «ослеплены», родопсин выцвел, черный пигмент проник в сетчатку, заслоняя колбочки от света. При резком снижении яркости отверстие зрачка раскрывается, пропуская больший световой поток.

Затем из сетчатки уходит черный пигмент, родопсин восстанавливается, и когда его становится достаточно, начинают функционировать палочки. Так как колбочки не чувствительны к слабым яркостям, то сначала глаз ничего не различает. Чувствительность глаза достигает максимального значения через 50–60 минут пребывания в темноте.

Световая адаптация — это процесс приспособления глаза при переходе от малых яркостей к большим. Сначала палочки сильно раздражены, «ослеплены» из-за быстрого разложения родопсина. Колбочки, не защищенные еще зернами черного пигмента, также раздражены слишком сильно. Через 8–10 минут чувство ослепления прекращается, и глаз снова видит.

Поле зрения глаза достаточно широкое (125 градусов по вертикали и 150 градусов по горизонтали), но для ясного различения используется только его малая часть. Поле наиболее совершенного зрения (соответствующее центральной ямке) — около 1–1,5°, удовлетворительного (в области всего желтого пятна) — около 8° по горизонтали и 6° по вертикали.

Вся остальная часть поля зрения служит для грубого ориентирования в пространстве. Для обозрения окружающего пространства глазу приходится совершать непрерывное вращательное движение в своей орбите в пределах 45–50°. Это вращение приводит изображения различных предметов на центральную ямку и дает возможность рассмотреть их детально.

Движения глаза совершаются без участия сознания и, как правило, не замечаются человеком.

Угловой предел разрешения глаза — это минимальный угол, при котором глаз наблюдает раздельно две светящиеся точки.

Угловой предел разрешения глаза составляет около 1 минуты и зависит от контраста предметов, освещенности, диаметра зрачка и длины волны света.

Кроме того, предел разрешения увеличивается при удалении изображения от центральной ямки и при наличии дефектов зрения.

При нормальном зрении дальняя точка глаза бесконечно удалена. Это означает, что фокусное расстояние расслабленного глаза равно длине оси глаза, и изображение попадает точно на сетчатку в области центральной ямки.

Такой глаз хорошо различает предметы вдали, а при достаточной аккомодации — и вблизи.

Близорукость

При близорукости лучи от бесконечно удаленного предмета фокусируются перед сетчаткой, поэтому на сетчатке формируется размытое изображение.

Чаще всего это происходит из-за удлинения (деформации) глазного яблока. Реже близорукость возникает при нормальной длине глаза (около 24 мм) из-за слишком большой оптической силы оптической системы глаза (более 60 диоптрий).

В обоих случаях изображение от удаленных предметов находится внутри глаза, а не на сетчатке. На сетчатку попадает только фокус от близко расположенных к глазу предметов, то есть дальняя точка глаза находится на конечном расстоянии перед ним.

Дальняя точка глаза

Близорукость корректируется при помощи отрицательных линз, которые строят изображение бесконечно удаленной точки в дальней точке глаза.

Дальняя точка глаза

Близорукость чаще всего появляется в детском и подростковом возрасте, причем по мере роста глазного яблока в длину близорукость увеличивается. Истинной близорукости, как правило, предшествует так называемая ложная близорукость — следствие спазма аккомодации. В этом случае можно восстановить нормальное зрение при помощи средств, расширяющих зрачок и снимающих напряжение ресничной мышцы.

Дальнозоркость

При дальнозоркости лучи от бесконечно удаленного предмета фокусируются за сетчаткой.

Дальнозоркость вызывается слабой оптической силой глаза для данной длины глазного яблока: либо короткий глаз при нормальной оптической силе, либо малая оптическая сила глаза при нормальной длине.

Чтобы сфокусировать изображение на сетчатке, приходится все время напрягать мышцы ресничного тела. Чем ближе предметы к глазу, тем все дальше за сетчатку уходит их изображение и тем больше требуется усилий мышц глаза.

Дальняя точка дальнозоркого глаза находится за сетчаткой, т. е. в расслабленном состоянии он может четко увидеть лишь предмет, который находится позади него.

Дальняя точка глаза

Конечно, поместить предмет за глаз нельзя, но можно спроецировать туда его изображение при помощи положительных линз.

Дальняя точка глаза

При небольшой дальнозоркости зрение вдаль и вблизи хорошее, но могут быть жалобы на быструю утомляемость и головную боль при работе.

При средней степени дальнозоркости зрение вдаль остается хорошим, а вблизи затруднено.

При высокой дальнозоркости плохим становится зрение и вдаль, и вблизи, так как исчерпаны все возможности глаза фокусировать на сетчатке изображение даже далеко расположенных предметов.

У новорожденного глаз немного сдавлен в горизонтальном направлении, поэтому у глаза есть небольшая дальнозоркость, которая проходит по мере роста глазного яблока.

Аметропия

Аметропия (близорукость или дальнозоркость) глаза выражается в диоптриях как величина, обратная расстоянию от поверхности глаза до дальней точки, выраженной в метрах.

Оптическая сила линзы, необходимая для коррекции близорукости или дальнозоркости, зависит от расстояния от очков до глаза. Контактные линзы располагаются вплотную к глазу, поэтому их оптическая сила равна аметропии.

Например, если при близорукости дальняя точка находится перед глазом на расстоянии 50 см, то для ее исправления нужны контактные линзы с оптической силой в −2 диоптрии.

Слабая степень аметропии считается до 3 диоптрий, средняя — от 3 до 6 диоптрий и высокая степень — выше 6 диоптрий.

Астигматизм

При астигматизме фокусные расстояния глаза различны в разных сечениях, проходящих через его оптическую ось. При астигматизме в одном глазу сочетаются эффекты близорукости, дальнозоркости и нормального зрения.

Например, глаз может быть близоруким в горизонтальном сечении и дальнозорким в вертикальном сечении. Тогда на бесконечности он не сможет видеть ясно горизонтальных линий, а вертикальные будет четко различать.

На близком расстоянии, наоборот, такой глаз хорошо видит вертикальные линии, а горизонтальные будут расплывчатыми.

Причина астигматизма либо в неправильной форме роговицы, либо в отклонении хрусталика от оптической оси глаза. Астигматизм чаще всего является врожденным, но может стать следствием операции или глазной травмы.

Кроме дефектов зрительного восприятия, астигматизм обычно сопровождается быстрой утомляемостью глаз и головными болями.

Астигматизм корректируется при помощи цилиндрических (собирательных или рассеивающих) линз в сочетании со сферическими линзами.

Источник: http://mhlife.ru/prevention/hygiene/eyes.html

Оптическая система глаза

Оптические среды глаза

Хрусталикразделяетвнутреннюю поверхность глаза на двекамеры:переднююкамеру, заполненную водянистой влагой,и заднюю камеру, заполненную стекловиднымтелом.Хрусталик представляет собой двояковыпуклуюэластичную линзу, которая крепится намышцах ресничного тела. Ресничное телообеспечивает изменение формы хрусталика.

Сокращениеили расслабление волокон ресничноготела приводит к расслаблению илинатяжению цинновых связок, которыеотвечают за изменение кривизны хрусталика.

Глазпозвоночных часто сравнивают сфотокамерой, так как система линз(роговица и хрусталик) дает перевернутоеи уменьшенное изображение объекта наповерхности сетчатки.( Герман Гельмгольц).

Количествопроходящего через хрусталик светарегулируется переменной диафрагмой (зрачком),а хрусталик способен фокусировать болееблизкие и более удаленные объекты.

Оптическаясистема- диоптрический аппарат- представляетсобой сложную, неточно центрированнуюсистему линз, которая отбрасываетперевернутое, сильно уменьшенноеизображение окружающего мира на сетчатку(мозг “переворачивает обратноеизображение, и оно воспринимается какпрямое) Оптическуюсистему глаза составляют – роговица,водянистая влага, хрусталик и стекловидноетело.

Припрохождении лучей через глаз онипреломляются на четырех поверхностяхраздела:

3. Между водянистой влагой и хрусталиком

4.Между хрусталиком и стекловидным телом.

Преломляющиесреды имеют разные показатели преломления.

{Сложностьоптической системы глаза затрудняетточную оценку хода лучей внутри него и оценку изображения на сетчатке.Поэтому пользуются упрощенной моделью- “редуцированным глазом”, в которомвсе преломляющие среды объединяют вединую сферическую поверхность и ониимеют один и тот же показатель преломления.

Большаячасть преломления происходит припереходе из воздуха в роговицу – этаповерхность действует как сильная линзав 42 D, а также на поверхностях хрусталика.

Преломляющая сила

Преломляющаясила линзы измеряется ее фокуснымрасстоянием (f). Это то расстояние позади линзы, накотором параллельные пучки светасходятся в одной точке.

Узловаяточка-точка в оптической системе глаза черезкоторую лучи идут не преломляясь.

Преломляющаясила рефракций любой оптической системывыражается в диоптриях.

Диоптрия-равна преломляющей силе линзы с фокуснымрасстоянием 100см или 1 метр

Оптическаясила глаза вычисляется как обратноефокусное расстояние:

1/f=D

гдеf-заднее фокусное расстояние глаза(выраженное в метрах)

Внормальном глазу общая преломляющаясила диоптрического аппарата составляет59Dприрассматривании далеких предметови 70,5D –при рассматриванииблизких предметов.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.