Минимальный размер изображения предмета на сетчатке
Строение глаза. Глаз как оптическая
система состоит из следующих элементов,
см. рис. 3.9
1.Склера — достаточно прочная внешняя
белковая оболочка белого цвета, защищающая
глаз и придающая ему постоянную форму.
2. Роговица — передняя часть склеры,
более выпуклая и прозрачная; действующая
как собирающая линз, оптическая сила
которой — примерно 40 дптр; роговица —
наиболее сильно преломляющая часть
(обеспечивает до 75 % фокусирующей
способности глаза), толщина которой
0,6-1 мм, п = 1,38.
3. Сосудистая оболочка — с внутренней
стороны склера выстлана сосудистой
оболочкой (темные пигментные клетки,
препятствующие рассеиванию света в
глазу).
4. Радужная оболочка — в передней части
сосудистая оболочка переходит в радужную.
5. Зрачок — круглое отверстие в радужной
оболочке, диаметр, которого может
изменяться в пределах от 2 до 8 мм (радужная
оболочка и зрачок, который выполняют
роль диафрагмы, регулирующей доступ
света внутрь глаза), площадь отверстия
изменяется в 16 раз.
6. Хрусталик — природная прозрачная
двояковыпуклая линза диаметром 8-10 мм,
имеющая слоистую структуру, наибольший
показатель преломления в слоях хрусталика
п = 1,41; хрусталик находится за радужной
оболочкой, примыкает к зрачку, оптическая
сила его равна 20-30 дптр.
7. Кольцевая мышца — она охватывает
хрусталик и может изменять кривизну
поверхностей хрусталика.
8. Передняя камера — камера с водянистой
массой (n=1,33воды), которая
находится в передней части глаза за
роговицей, оптическая сила 2-4 дптр.
9. Зрительный нерв — подходя к глазу,
разветвляется, образуя на задней стенке
сосудистой оболочки светочувствительный
слой — сетчатку.
10. Сетчатка — светочувствительный слой,
она представляет собой разветвление
зрительного нерва с нервными окончаниями
в виде палочек и колбочек, из них колбочки
(их примерно 10 млн. клеток) служат для
различения мелких деталей предмета и
восприятия цветов. Палочки же (20 млн.
клеток) не дают возможности различать
цвета и мелкие предметы, но они
высокочувствительны к слабому свету.
С помощью палочек человек различает
предметы в сумерки и ночью. Палочки и
колбочки очень малы. Диаметр палочки 2
• 10~3 мм, длина 6 • 10-3мм, диаметр
же колбочки 7 • 10-3мм, а длина около
35 • 10-3мм. Палочки и колбочки
распределены неравномерно: в средней
части сетчатки преобладают колбочки,
а по краям — палочки.
11. Стекловидное тело — объем части глаза
(задняя глазная камера) между хрусталиком
и сетчаткой, заполненный прозрачным
стекловидным веществом, имеет оптическую
силу до 6 дптр.
12. Желтое пятно — самое чувствительное
место на сетчатке, то есть человек видит
ясно те предметы, изображение, которых
проектируется на желтое пятно.
13. Центральная ямка — наиболее
чувствительная часть желтого пятна;
это узкая область, в которой сетчатка
углублена, здесь палочки совсем
отсутствуют, а колбочки расположены
очень плотно; особенно хорошо различимы
детали, проектируемые на центральную
ямку (глаз различает те детали объекта,
угловое расстояние между которыми не
меньше углового расстояния между
соседними колбочками или палочками, в
центральной ямке плотность палочек
наибольшая, поэтому и различие деталей
здесь оказывается наилучшим).
|
Рисунок Глаз |
14. В том месте, где
зрительный нерв входит в глаз, нет ни
палочек, ни колбочек, и лучи, попадающие
на эту область, не вызывают ощущения
света, отсюда и название «слепое пятно».
15. Конъюнктива
— наружная оболочка глаза, выполняет
барьерную и защитную роль. Свет,
действующий на колбочки и палочки,
вызывает в них химические превращения.
Благодаря этому в нервном волокне,
соединяющем светочувствительные клетки
глаза с мозгом, возникают электрические
импульсы, которые все время передаются
в мозг, пока свет действует на глаз.
Рассматривание предмета целиком
происходит следующим образом. Изображение
отдельных деталей предмета фиксируются
на желтое пятно и даже на центральную
ямку. Поле зрения этих предметов не
велико. Так, на желтое пятно одновременно
может проектироваться картина, занимающая
по горизонтальному направлению около
8°, а по вертикальному — около 6°. Поле
зрения центральной ямки еще меньше и
равно 1-1,5° по горизонтальному и
вертикальному направлениям. Таким
образом, из всей фигуры человека, стоящего
на расстоянии 1 м, глаз может фиксировать
на желтое пятно, например, только его
лицо, а на центральную ямку — поверхность,
немного большую глаза. Все остальные
части фигуры проектируются на
периферическую часть сетчатки и рисуются
в виде смутных деталей. Однако глаз
обладает способностью быстро перемещаться
(поворачиваться) в своей орбите, так что
за короткий промежуток времени глаз
может последовательно (сканируя объект)
фиксировать большую поверхность. Все
изображение регистрируется за счет
последовательного просматривания
(яркий пример — чтение текста на странице
— глаз последовательно просматривает
каждую букву). Благодаря этой особенности
глаза человек не замечает ограниченности
поля ясного зрения. Общее поле зрения
у глаза человека по вертикальному и
горизонтальному направлениям составляет
120-150°, то есть больше чем у хороших
оптических инструментов. Светопроводящая
часть глаза образована роговицей,
жидкостью передней камеры, хрусталиком,
стекловидным телом. Спереди она ограничена
воздухом, сзади — стекловидным телом.
Главная оптическая ось проходит через
центры роговицы, зрачка, хрусталика
(глаз — центрированная оптическая
система). Световоспринимающая часть
(рецепторный аппарат) — сетчатка, в
которой находятся светочувствительные
зрительные клетки. Направление наибольшей
чувствительности глаза определяет его
зрительная ось, которая проходит через
центры роговицы и желтого пятна. В
направлении этой оси глаз имеет наилучшую
разрешающую способность. Угол между
оптической и зрительной осью составляет
5°. Оптическая сила глаза представляет
собой алгебраическую сумму оптических
сил всех основных преломляющих сред:
роговица (D = 42-43 дптр), хрусталик (D = 19-33
дптр), передняя камера (D = 2-4 дптр),
стекловидное тело (D = 5-6 дптр). Первые
три среды подобны собирающим линзам,
последняя — рассеивающей. В покое
оптическая сила всего глаза — около 60
дптр, при напряжении (рассматривании
близких предметов) D > 70 дптр.
Аккомодация.
Из
формулы линзы следует, что изображения
предметов, удаленных от линзы на различные
расстояния, получаются также на различных
расстояниях от нее. Однако мы знаем, что
для «нормального» глаза изображения
различно удаленных предметов дают на
сетчатке одинаково резкие изображения.
Это означает, что существует механизм,
позволяющий глазу приспосабливаться
к изменению расстояния до наблюдаемых
предметов. Этот механизм называется
аккомодацией. Аккомодация — приспособление
глаза к четкому видению различно
удаленных предметов («наводка на
резкость»). Аккомодацию можно осуществить
двумя способами: • первый — изменяя
расстояние от хрусталика до сетчатки
(по аналогии с фотоаппаратом); • второй
— изменяя кривизну хрусталика и,
следовательно, меняя фокусное расстояние
глаза. Для глаза реализуется второй
способ, который обеспечивает четкое
изображение предметов, удаленных от
глаза на расстояния от 12 см до ос. Ближний
предел аккомодации связан с максимальным
напряжением кольцевой мышцы.В
норме при приближении предмета к глазу
на расстояние до 25 см аккомодация
совершается без существенного напряжения.
Это расстояние называется расстоянием
наилучшего зрения — а0
.Светочувствительность глаза изменяется
в широких пределах благодаря зрительной
адаптации — способности глаза
приспосабливаться к различным яркостям.
Угол
зрения.
Размер
изображения на сетчатке зависит от
размера предмета и его удаления от
глаза, то есть от угла, под которым виден
предмет (рис. 3.10). Этот угол называют
углом зрения. Угол зрения — это угол
между лучами, идущими от крайних точек
предмета через узловую точку (оптический
центр глаза).
Рис.
3.10. Изображение, даваемое глазом, и угол
зрения /3
При
построении изображения, даваемого
глазом, используют узловую точку N,
которая аналогична оптическому центру
тонкой линзы.Разным
телам (В и В1)
может соответствовать один и тот же
угол зрения.
Из
рис. 3.10 следует, что = B/L = b/l. Учитывая эти
соотношения, можно записать следующую
формулу для размера изображения:
(3.13)
Для
малых углов зрения (/3 < 0,1 рад) справедлива
приближенная формула: tg
.
Принимается, что l
17 мм.
Разрешающая
способность.
Разрешающая
способность — это способность глаза
различать две близкие точки предмета
раздельно. Для количественной
характеристики разрешающей способности
глаза используют величину — наименьший
угол зрения
.
Наименьший угол зрения — такой угол
зрения, при котором человеческий глаз
еще различает две точки предмета по
раздельности. Принято считать, что для
нормального глаза наименьший угол
зрения глаза равен
(3*10-4рад).
Поясним это значение. Две точки предмета
будут восприниматься раздельно, если
их изображения попадают в соседние
колбочки сетчатки. В этом случае размер
изображения (b)
на сетчатке равен расстоянию между
соседними колбочками, которое составляет
около 5 мкм (5 • 10-6
м). Используя рис. 3/10
и приближенное соотношение tg
,
находим
Если
изображение двух точек на сетчатке
займет линию короче 5 мкм, то эти точки
не будут разрешаться, то есть глаз их
не различит. Наряду с наименьшим углом
зрения используют и другую характеристику
разрешающей способности глаза — предел
разрешения. Предел разрешения (Z)
глаза — это наименьшее расстояние между
двумя точками предмета, рассматриваемого
с расстояния наилучшего зрения, при
котором они различимы как отдельные
объекты. Предел разрешения глаза связан
с наименьшим углом зрения простым
соотношением:
(3.14)
подставляют
в радианах.
Для
нормального глаза взрослого человека
а0
= 0,25 м, =
= 3 • 10-4
рад., Z = 75- 10-6
м. = 75 мкм.
Соседние файлы в папке Физика лекции
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
Оптическая система глаза
1.Задание.
1) Глаз представляет собой…
_ центрированную оптическую систему
2) Светопроводящий аппарат глаза включает в себя…
-роговицу, жидкость передней камеры, хрусталик, стекловидное тело. 3) Световоспринимающий аппарат глаза включает в себя …
-сетчатку.
4) Наибольшей преломляющей способностью в глазу обладает …
— роговица
5) Приведенный редуцированный глаз представляет собой …
— линзу, окруженную воздухом со стороны пространства предметов и жидкостью с n=1,336 со стороны пространства изображений
6) Аккомодацией называют…
— приспособление глаза у четкому видению различно удаленных предметов.
7) Наиболее близкое расстояние предмета от глаза, при которое еще возможно четкое изображение на сетчатке, называют…
— ближней точкой глаза
8) Главная оптическая ось глаза проходит через геометрические центры…
— роговицы, зрачка и хрусталика.
9) В медицине разрешающую способность глаза оценивают…
— остротой зрения
10) Укажите вид аберрации, которая может быть свойственна глазу:
-астигматизм, обусловленный асимметрией оптической системы. 11) Близорукость – недостаток глаза, состоящий в том, что…
-задний фокус при отсутствии аккомодации лежит впереди сетчатки.
12) Для коррекции дальнозоркости применяют…
— собирающие линзы
13) Для хар-ки разрешающей способности глаза используют…
-расстояние между двумя точками предмета, к-ые воспринимаются глазом отдельно
14)Приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов называют…
-аккомодацией
15) Общая оптическая сила преломляющих сред глаза равна
— 60 – 64 дптр
16) При изменении диаметра зрачка осуществляется…
— адаптация глаза к различным условиям освещенности
17) Укажите единицу остроты зрения:
— безразмерная величина
18) У взрослого здорового человека расстояние наилучшего зрения равно …
— 25 см
19) Острота зрения численно равна величине, обратной…
— наименьшему углу зрения.
20) Минимальный размер изображения предмета на сетчатке глаза в норме равен…
— 5 мкм
21) Для построения изображения предметов на сетчатке оболочке глаза используется модель- ( редуцированный глаз)- представляющая собой…
— однородную сферическую линзу
22) Если предмет находится на расстоянии наилучшего зрения, то в норме глаз различает две точки предмета, находящиеся друг от друга на расстоянии…
— 70 мкм
23) Способность глаза приспосабливаться к свету различной яркости, называется…
— адаптацией
24)Зрительные клетки в соответствии с их формой разделяются на колбочки и палочки, при этом …
— колбочки и палочки распределены неравномерно по всей поврхности сетчатки.
25) Основное преломление света в глазу происходит на…
— границе роговицы с воздухом.
26) Основным свойством палочек является то, что они имеют…
— значительно более высокую светочувствительность, поэтому их называют аппаратом сумеречного зрения.
27) При приближении предмета к глазу до расстояния наилучшего зрения…
— аккомодация совершается без напряжения
2.Задание.Правильные высказывания.
*Приведенный редуцированный глаз представляет собой линзу, окруженную воздухом со стороны пространства предметов и жидкостью с n=1,336 со стороны пространства изображений
*В нормальном глазу, при отсутствии аккомодации задний фокус совпадает с сетчаткой – такой глаз называют эмметропическим
*Астигматизм обусловлен асимметрией оптической системы глаза и компенсируется специальными очками с цилиндрическими линзами
*Расстояние до ближней точки глаза с возрастом увеличивается; следовательно, аккомодация уменьшается.
*Для хар-ки разрешающей способности глаза используют наименьший угол зрения, при к-ом глаз еще различает две точки предмета
*В медицине разрешающую способность глаза оценивают остротой зрения
*Для коррекции близорукости применяются рассеивающие линзы, а для дальнозоркости – собирающие.
*Приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов называют аккомодацией.
*Когда предмет находится в бесконечности, то его тзображение в норме в глазу находятся на сетчатке
*Аккомодация глаза осуществляется путем изменения кривизны хрусталика
*Если наименьший угол зрения равен 2`, то острота зрения равна 0,5
*Для коррекции дальнозоркости применяют собирающие линзы, оптическая сила к-ых имеет положительное значение.
*Острота зрения во столько раз меньше нормы, во сколько раз наименьший угол зрения больше одной угловой минуты
*Сферическая аберрация в глазу проявляется лишь в сумерках, когда зрачок расширен.
*Астигматизм, обусловленный несферической формой роговицы и хрусталика, исправляют цилиндрическими линзами
3. Задание. Соответствие Миопия – при коррекции применят рассеивающие линзы
Гиперметропия – при коррекции применяют собирающие линзы Эмметропия – не требует коррекции.
Хрусталик – приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов
Зрачок – адаптация глаза к различным условиям освещенности Сетчатка – преобразование света в нервные импульсы
Жидкость передней камеры – 4 дптр Роговица – 40 дптр Хрусталик – 20 дптр
Близорукость – задний фокус глаза лежит впереди сетчатки Дальнозоркость – задний фокус глаза лежит за сетчаткой Норма – задний фокус глаза лежит на сетчатке
Зрительная оптическая ось глаза проходит через – центр хрусталика и желтого пятна
Главная оптическая ось проходит через – гео-ие центры роговицы, зрачка и хрусталика
Острота зрения – величина, численно равная наименьшему углу зрения
Аккомодация – приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов
Адаптация – способность глаза приспосабливаться к свету различной яркости
Собирающие – дальнозоркость Цилиндрические – астигматизм Рассеивающие – близорукость
Устройства съема медико-биологической информации
1.Задание.
1)Укажите единицу измерения чувствительности реостатного датчика:
— Ом/м
2)Порогом чувствительности датчика называется величина, равная…
— минимальному значению входной величины, к-ое определяется датчиком
3)Тензодатчик является…
— параметрическим
4)Пьезоэлектрический датчик является…
— генераторным
5)Зависимость выходной величины от входной величины называется … датчика
— характеристикой
6)Укажите, какой из перечисленных датчиков является генераторным…
— пьезоэлектрический, индукционный
7)Параметрическими называются датчики, к-ые…
— под воздействием измеряемого сигнала изменяют какой-либо параметр
8)Укажите формулу для определения чувствительности датчика( х- входная , у-выходная величина)
— = ∆ /∆
9)действие тензодатчика основано на явлении тензоэлектрического эффекта, который заключается в…
— изменении сопротивления проводника при его деформации
10)Датчики предназначены для…
— преобразования неэлектрической величины в электрический сигнал
11)Выходной величиной пьезоэлектрического датчика является напряжение, а входной…
— давление
12)Величина, равная минимальному изменению входной величины, к-ое определяется датчиком называется…
— порогом чувствительности датчика
13)Если хар-ка датчика линейная, то при увеличении входной величины, его чувствительность…
— не изменяется
14)Электрические преобразователи (датчики) предназначены для…
— преобразования неэлектрических величин в электрические
15)Входной величиной реостатного датчика является длина проводника, а выходной …
— сопротивление
16) Укажите, в каких из перечисленных видов датчиков в ответ на изменение входного сигнала происходит изменение какого-либо параметра
— параметрических
17)Чувствительность Z датчика хар-ет реакцию выходной величины на изменение
— входной величины
18)Укажите, какой из перечисленных датчиков является параметрическим
— емкостный
19)Генераторными называются датчики ,к-ые…
— под воздействием измеряемого сигнала генерируют ток или напряжение
20)Хар-ка датчика показывает зависимость…
— выходной величины от входной величины
21)Реостатный датчик является…
— параметрическим
22)Чувствительностью датчика называется величина, равная…
— отношению изменения выходной величины к соответствующему изменению входной величины.
23)Действие реостатного датчика основано на зависимости сопротивления проводника от его…
— длины
24)Действие пьезоэлектрического датчика основано на явлении … пьезоэффекта
— прямого
25)Величина, равная максимальному значению входной величины, к-ое может быть воспринято датчиком без искажения называется…
— пределом датчика
26)Датчики, используемые в мед-их приборах, предназначены для…
— регистрации неэлектрических величин
27)Пределом датчика называется величина, равная…
— max. значению входной величины, к-ое может быть воспринято датчиком без искажений
2.Задание.Правильные высказывания
*Ф-ия преобразования датчика – функциональная зависимость выходной величины от входной
*Датчики предназначены для преобразования неэлектрических величин в электрические
*Генерация напряжения или тока при изменении входного сигнала происходит в генераторных датчиках
*Минимальное значение входной величины, к-ое определяется датчиком без искажения, называется порогом чувствительности датчика
*Входной величиной емкостного датчика может являться расстояние между обкладками конденсатора
*При изменении входной величины в генераторных датчиках генерируется электрический ток
*Хар-ка датчика показывает зависимость выходной величины от входной величины
*Изменение какого-либо параметра в ответ на изменение входного сигнала происходит в параметрических датчиках входного сигнала происходит в параметрических датчиках
*Индуктивный датчик является параметрическим
*Коэффициент относительной тензочувствительности тензодатчика является безразмерной величиной
*Входной величиной пьезоэлектрического датчика является давление, а выходной напряжение
*Термоэлектрический датчик является генераторным
*Если датчик имеет линейную хар-ку, то при увеличении входной величины, его чувствительность не изменяется
*Параметрическими называются датчики, к-ые под воздействием измеряемого сигнала изменяют какой-либо параметр
*При увеличении относительной деформации проводника его сопротивление увеличивается
3.Задание. Соответствие Прямой пьезоэлектрический эффект – пьезоэлектрический
Наведение ЭДС индукции – индукционный Изменение сопротивления проводника при изменении его длины – реостатный
Изменение емкости конденсатора при изменении расстояния между его обкладкамиемкостный
Тензодатчик – Параметрический датчик Пьезоэлектрический – Генераторный атчик
Удлинение проводника – тензадатчик Температура – термоэл-ий Длина проводника – реостатный
Давление – пьезоэл-ий
Изменение индуктивности катушки – индуктивный
Деформация поверхности – тензодатчик
Скорость перемещения катушки в магнитном поле постоянного магнита – индукционный
Реостатный( и тензодатчик) – = ∆ /∆
Пьезоэл-ий – = ∆ /∆
Емкостный – = ∆ /∆
Термоэл-ий – = ∆ /∆
Отношение изменения выходной величины к соответствующему изменению входной величины – чувствительность
Max. Значение входной вел-ны, к-ое может быть воспринято датчиком без искажений – предел датчика
Min.изменение входной вел-ны, к-ое определяется датчиком – порог чувствительности
Функциональная зависимость выходной величины от входной величиныфункция преобразования
Источник
