Оптическая сила роговицы глаза

Оптическая сила преломляющего аппарата глаза= оптическая сила роговицы(40 дптр) + оптическая сила хрусталика(18 дптр)=58дптр.

Оптическая сила роговицы.

Оптическая сила роговицы=40 дптр.

Оптическая сила хрусталика.

Оптическая сила хрусталика=18 дптр.

Чем характеризуется физическая рефракция глаза.

Рефракция глаза— преломляющая сила оптической системы глаза, выраженная в диоптриях.

Рефракция глаза как физическое явление определяется радиусом кривизны каждой преломляющей среды глаза, показателями преломления сред и расстоянием между их поверхностями, т.е. обусловлена анатомическими особенностями глаза.

Физическая рефракция глаза варьирует в широких пределах- от 52 до 71 дптр, составляя в среднем 60 дптр. Она формируется в период роста глаза и в дальнейшем не меняется. Физическая рефракция характеризует преломляющую силу оптической системы глаза.

Чем характеризуется клиническая рефракция глаза.

В клинике имеет значение не абсолютная сила оптического (светопреломляющего) аппарата глаза, а ее соотношение с длиной переднезадней оси глаза, т.е. положение заднего главного фокуса (точка пересечения лучей, проходящих через оптическую систему глаза, параллельно его оптической оси) по отношению к сетчатке — клиническая рефракция.

Различают три вида клинической рефракции глаза. Рефракцию, при которой задний главный фокус совпадает с сетчаткой, называют соразмерной и обозначают как эмметропия; при расположении заднего главного фокуса впереди сетчатки говорят о миопии, или близорукости; рефракцию, характеризующуюся расположением заднего главного фокуса позади сетчатки, называют гиперметропией, или дальнозоркостью. Последние два вида рефракция глаза являются несоразмерными и называются аметропиями. Часто наблюдается анизометропия — разница в рефракции обоих глаз, в большинстве случаев не превышающая 0,5 дптр.

При любом виде клинической рефракции глаз имеет всегда только одну наиболее отдаленную точку в пространстве, к которой он установлен (лучи, исходящие из этой точки, фокусируются на сетчатке). Эту точку называют дальнейшей точкой ясного зрения. Для эмметропического глаза она лежит в бесконечности, при близорукости на каком-либо конечном расстоянии впереди глаза (тем ближе, чем выше степень близорукости). Для дальнозоркого глаза дальнейшая точка ясного зрения является мнимой, т.к. в этом случае на сетчатке могут фокусироваться только лучи, уже имеющие некоторую степень схождения, а таких лучей в естественных условиях не существует. Т. о., положение дальнейшей точки ясного зрения определяет вид клинической рефракции и степень аметропии. Степень аметропии измеряется силой линзы, которая ее компенсирует, и выражается в диоптриях. Близорукость обозначается цифрой со знаком «минус» дальнозоркость — со знаком «плюс». Аметропию от ±0,25 до ±3,0 дптр относят к слабой, от ±3,25 до ±6,0 дптр — к средней и свыше 6,0 дптр — к высокой. Преломляющая способность глаза может увеличиваться за счет аккомодации. В зависимости от этого различают статическую рефракцию глаза, т.е. рефакцию в состоянии покоя аккомодации, и динамическую — рефракцию при включении механизмов аккомодации.

В зависимости от формы оптического аппарата глаза различают сферическую рефракцию глаза, когда преломление лучей в глазу одинаково во всех меридианах, и астигматическую, когда в одном и том же глазу имеется сочетание различных рефракций, т.е. преломление лучей неодинаково по различным меридианам. В астигматическом глазу различают два главных сечения меридиана, которые располагаются под прямым углом: в одном из них рефракция глаза наибольшая, в другом — наименьшая. Разницу рефракции в этих меридианах называют степенью астигматизма. Небольшие степени астигматизма (до 0,5 дптр) встречаются довольно часто, они почти не ухудшают зрения, поэтому такой астигматизм называют физиологическим.

Дальнейшая точка зрения при миопии, гиперметропии, эмметропии.

Дальнейшая точка зрения при миопии располагается на каком-либо конечном расстоянии впереди глаза (тем ближе, чем выше степень близорукости), при гиперметропии дальнейшая точка ясного зрения является мнимой, т.к. в этом случае на сетчатке могут фокусироваться только лучи, уже имеющие некоторую степень схождения, а таких лучей в естественных условиях не существует, при эмметропии дальнейшая точка зрения располагается в бесконечности.

Ход параллельных лучей при миопии, гиперметропии, эмметропии.

Ход параллельных лучей при миопии.

Параллельные лучи света, попадающие в глаз, после преломления сходятся в фокусе не на сетчатке, а впереди сетчатки.

Ход параллельных лучей при гиперметропии.

Параллельные лучи света, попадающие в глаз, после преломления сходятся в фокусе не на сетчатке, а позади сетчатки.

Ход параллельных лучей при эмметропии.

Параллельные лучи света, попадающие в глаз, после преломления сходятся в фокусе на сетчатке.

Какие лучи сходятся в сетчатке при миопии, гиперметропии, эмметропии.

Читайте также:  Преципитат на роговице фото

Параллельные лучи света сходятся в сетчатке при миопии, гиперметропии, эмметропии.

Коррекция миопии, гиперметропии.

Для улучшения зрения при близорукости слабой и средней степени назначают линзы, полностью или почти полностью корригирующие близорукость. Для работы на близком расстоянии от глаз, особенно при ослаблении аккомодации, показаны линзы на 1,0—2,0 дптр слабее, чем для дали; при близорукости 1,0—2,0 дптр очками можно пользоваться непостоянно, только для дали.

При высоких степенях близорукости полная коррекция нередко плохо переносится. В таких случаях назначают постоянную коррекцию, величина которой для дали и для работы вблизи определяется переносимостью. Если при высоких степенях близорукости очки существенно не улучшают зрения, решается вопрос о контактной коррекции. При астенопии целесообразно добавлять к сферическим линзам призматические элементы. Для воздействия на ослабленную аккомодацию применяют специальные тренировочные упражнения, способствующие стабилизации близорукости.

Коррекция миопии осуществляется с помощью рассеивающих линз. При назначении очков за основу принимается степень миопии , которую характеризует слабое(минусовое) стекло , дающее наилучшую остроту зрения. Во избежание назначение минусовых стекол при ложной миопии рефракция в детском и юношеском возрасте определяется в состоянии медикаментозной циклоплегии.

При низкой миопии , как правило, рекомендуется полная коррекция , равная степени миопии. Носить такие очки можно не постоянно , а только в случае необходимости. При миопии средней и особенно и особенно высокой степени полная коррекция при работе на близком расстоянии вызывает перегрузку ослабленной ресничной мышцы, что проявляется зрительным дискомфортом при чтении . В таких случаях , особенно в детском возрасте, назначают две пары очков (для дали- полная коррекция миопии и для работы на близком расстоянии с линзами на 1-3 дптр слабее) или бифокальные очки для постоянного ношения , у которых верхняя часть стекла служит для зрения вдаль, а нижняя – вблизи , либо очки для постоянного ношения с неполной коррекцией , дающей бинокулярно достаточно хорошую остроту зрения (0,6-0,7).

При выраженной дальнозоркости или утомлении глаз применяют очки с положительными (convex) линзами, повышающие рефракцию дальнозоркого глаза до нормы, которые с возрастом по мере перехода скрытой дальнозоркости в явную приходится усиливать.

Показанием к назначению очков является наличие астенопических жалоб или снижение остроты зрения хотя бы одного глаза. В этих случаях назначают постоянную полную коррекцию , используя самое сильное собирательное (плюсовое) стекло , дающее хорошее зрение. Детям 2-4 лет при гиперметропии более 3 дптр назначают постоянную коррекцию на 1 дптр меньше степени гиперметропии , определенной объективным методом после циклопегии. Это необходимо для профилактики нарушений бинокулярного зрения и особенно для исправления косоглазия.

Виды астигматизма.

Астигматизм:

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник

2.1.1. Строение глаза

На рисунке 2.1. изображен разрез глазного яблокаи показаны основные детали глаза.

Рис. 2.1. Горизонтальный разрез правого глаза.

Глаз представляет собой шаровидное тело (глазное яблоко), почти полностью покрытое непрозрачной твердой оболочкой (склерой). В передней части глаза оболочка переходит
в выпуклую и прозрачную роговицу. Склера и роговица обуславливают форму глаза, защищают его и служат местом крепления глазодвигательных мышц. Диаметр всего глазного яблока около
22-24 мм, масса 7-8 г.

Тонкая сосудистая пластинка (радужная оболочка) является диафрагмой, ограничивающей проходящий пучок лучей. Через отверстие в радужной оболочке (зрачок) свет проникает
в глаз. В зависимости от величины падающего светового потока диаметр зрачка может изменяется от 1 до 8 мм.

Помимо сосудов радужная оболочка содержит большое количество пигментных клеток, в зависимости от их содержания и глубины залегания радужная оболочка имеет различный цвет. Когда
в радужной оболочке нет никакого цветного вещества, то она кажется красной от крови, заключенной в пронизывающих ее кровеносных сосудах. В этом случае глаза плохо защищены от света и иногда страдают
светобоязнью (альбинизмом), но в темноте превосходят по остроте зрения глаза с темной окраской.

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

Внутренняя поверхность задней камеры покрыта сетчаткой, представляющей собой светочувствительный слой. Получаемое светочувствительными элементами сетчатки раздражение передается
волокнам зрительного нерва и по ним достигает зрительных центров мозга. Между сетчаткой и склерой находится тонкая сосудистая оболочка, состоящая из сети кровеносных сосудов, питающих
глаз.

Место входа зрительного нерва представляет собой слепое пятно. Немного выше расположено желтое пятно – участок наиболее ясного видения. Линия, проходящая через центр
желтого пятна и центр хрусталика, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси глаза на угол около 5°.

Читайте также:  Поражении роговицы глаза эрозией

2.1.2. Упрощенная оптическая схема
глаза

Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на внутренней поверхности глаза – сетчатой оболочке, образуя на ней
обратное и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое). Оптическую систему глаза составляют роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное
тело (рис. 2.2). Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием изображения на сетчатке, обладает показателем преломления,
отличным от единицы. Вследствие этого фокусные расстояния оптической системы глаза во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри глаза (заднее фокусное расстояние) неодинаковы.

Рис. 2.2. Оптическая система глаза.

Преломление света в глазе происходит главным образом на его внешней поверхности – роговой оболочке, или роговице, а также на поверхностях хрусталика. Радужная оболочка определяет
диаметр зрачка, величина которого может изменяться непроизвольным мышечным усилием от 1 до 8 мм.

Оптическая система глаза чрезвычайно сложна, поэтому при расчетах хода лучей обычно пользуются упрощенными, эквивалентными истинному глазу «схематическими глазами». В таблице 2.1
приведены данные для аккомодированного и не аккомодированного глаза.

В состоянии покоя В состоянии наибольшей аккомодации
пов-ти радиус
кривизны
осевое
расстояние
показатель
преломления
радиус
кривизны
осевое
расстояние
показатель
преломления
1 7,7 0,5 1,376 7,7 0,5 1,376
2 6,8 3,1 1,336 6,8 2,7 1,336
3 10,0 3,6 1,386 5,33 4,0 1,386
4  -6,0 15 1,336  -5,33 15 1,336
  Оптическая сила Оптическая сила

Таблица 2.1. Данные «схематического глаза».

Оптическая сила глаза вычисляется как обратное фокусное расстояние:

где  – заднее фокусное расстояние глаза, выраженное в метрах.

2.1.3. Аккомодация

Аккомодация – это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза.

Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхностей хрусталика при помощи натяжения или расслабления ресничного тела. Когда ресничное тело натянуто, хрусталик растягивается
и его радиусы кривизны увеличиваются. При уменьшении натяжения мышцы хрусталик под действием упругих сил увеличивает свою кривизну.

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 (рис. 2.4).

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

С возрастом способность глаза к аккомодации постепенно уменьшается. Скажем, в возрасте 20 лет для среднего глаза ближняя точка находится на расстоянии около 10 см (диапазон аккомодации
10 дптр), в 50 лет ближняя точка располагается на расстоянии уже около 40 см (диапазон аккомодации 2.5 дптр), 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.

В среднем расстояние наилучшего зрения составляет около
25-30 см, хотя для каждого человека оно может быть индивидуальным.

Источник

Перед началом статьи обращаюсь к маленьким фотографам — запасайтесь огнетушителями.
Поехали!

В этой статье я постараюсь обойтись без аналогий глаза с фотоаппаратом и мозга с компьютером. Почему?
С самых первых попыток изучения мозга человеком люди искали аналогии для облегчения понимания/объяснения его работы. Для каждой эпохи были свои примеры — человек сравнивал мозг с самым сложным устройством своего времени:
— паровые машины,
— ламповая техника,
— сегодня это компьютеры,
— в будущем…
Обратимся за материалом к учебникам по физиологии, дабы избежать ненужных заблуждений.

Глаз как оптическая система

На этом рисунке добавил пояснения для удобства.

Начнём с руководства по офтальмологии.
Суммарная преломляющая сила всей оптической проводящей системы глаза называется физической рефракцией.
Диоптрии всех оптических сред глазного яблока:
— роговица ~ 43 дптр,
— передняя камера ~ 3 дптр,
— хрусталик ~ 19-33 дптр,
— стекловидное тело ~ 6 дптр.
Передняя камера заполнена водянистой влагой — жидкостью по оптическим свойствам близкой к воде. (Ремизов А.Н. «Медицинская и биологическая физика» с.384)
Необходимо понимать, что первые три среды являются собирающими свет, а стекловидное тело рассеивает его, поэтому при расчёте мы отнимаем это значение.

Читайте также:  Почему возможна пересадка роговицы глаза человека при ее помутнении

Сила преломления рассчитывается в диоптриях по простой формуле из геометрической оптики:
Д=Др+Дп.к+Дхр-Дст.т.= 43+3+19-6=59 дптр

Значение хрусталика в этом расчёте принято

19 дптр

, так как оно соответствует его рефракции в расслабленном состоянии, когда мы смотрим в даль.

Дальше переводим диоптрии в миллиметры:
F=1/Д=1/59=0,0169 м=17 мм.

Вывод: фокусное расстояние глаза человека ~17 мм.

На этапе изучения оптических свойств

глаза

мы имеем значение ~17 мм.
Цитата — «Возьмем случай, где средняя физическая рефракция (60,0D) в глазном яблоке с передне-задним размером средней величины (23 мм). Нетрудно подсчитать, что при толщине роговицы около 1 мм, глубине передней камеры около 3 мм и отрезке от переднего полюса хрусталика до узловой точки 2 мм, от последней до сетчатки остается как раз 17 мм, что и обеспечит фокусировку параллельных лучей в центральной ямке желтого пятна, так как совпадает с главным фокусным расстоянием.»

С.А.Рухлова «Основы офтальмологии» 2006 г.

Но, думаю, кто-то возразит — фокусное расстояние должно быть около 50мм!

Почему должно и почему некоторым так кажется? Для ответа на этот вопрос мы двинемся дальше — в зрительную кору.

Зрительная кора

Дэвид Хьюбел и Торстен Визель в своих знаменитых работах по физиологии зрения установили, что путь сетчатка->ЛКТ->первичная зрительная кора имеет топографическую организацию.
Это говорит нам о том, что порядок, в котором волокна зрительного нерва выходят из сетчатки сохраняется и в коре V1.
А визуализировать это утверждение смог Р. Тутелл. Для этого он взял макака, нашпиговал его транквилизаторами и в течение 45 минут показывал мишень с тремя радиальными кружками. Обезьян смотрел на рисунок только одним глазом. Перед всей этой затеей животному сделали инъекцию радиоактивной 2-дезоксиглюкозы.
Так как нейроны питаются исключительно глюкозой, то можно легко отследить самые активные клетки — они потребляют больше всего сахара.
После этого первичную зрительную кору макаки растянули, заморозили и проявили радиоактивные метки.
Результат на рисунке ниже.

Самый маленький кружок в центре мишени на топографической проекции в коре занимает площадь совсем немного меньше, чем площадь внешнего круга. У человека этот эффект ещё более выражен — центральная часть поля зрения проецируется на бОльшие площади в коре.
Для облегчения понимания был создан такой рисунок:

Здесь прекрасно видно, как увеличивается изображение с центра сетчатки.
Сделаю ударение на том, что это не оптическое, а кортикальное увеличение.

Подведём итог:
— фокусное расстояние ~17 мм,
— охват поля зрения одного глаза по горизонтали 140 – 160˚,
— изображение с центральной части сетчатки создаёт в коре ощущение(феномен) увеличенной картинки, хотя оптически проекция равномерная.

UPD:

И всё же, для успокоения тех, у кого подгорает от 17 мм — выше была дана цифра фокусного расстояния для ВСЕГО глаза и для ВСЕГО поля зрения.
Чёткое зрение у нас только в центральной части сетчатки, которая называется Fovea. Угловое разрешение этой части сетчатки 1˚40′. Когда мы смотрим на мир вокруг(читаем текст, разглядываем пейзаж), то практически всегда наше внимание находится в этой маленькой точке с угловым разрешением около 1 градуса. Да, сознательно мы можем сместить внимание хоть на край сетчатки — там, где картинка совсем нечёткая. Но расширить зону внимания невозможно — такова физиология зрительной коры и феноменология построения той картинки, которую мы видим в итоге. И исходя из этого зрительного опыта создаётся впечатление о более узком поле зрения(длинном фокусном расстоянии), чем есть на самом деле.

Литература:
В.В.Вит «Строение зрительной системы человека» 2003 г.
Е.А.Егоров «Офтальмология» 2010 г.
С.А.Рухлова «Основы офтальмологии» 2006 г.
Новохатский А.Г. «Клиническая периметрия», 1973 г.
Дэвид Хьюбел — «Глаз, мозг, зрение»
Стивен Палмер — «От фотонов к феноменологии»
Баарс Б., Гейдж Н. — «Мозг, познание, разум»
Джон Николлс, А. Мартин, Б. Валлас, П. Фукс — «От нейрона к мозгу»
Майкл Газзанига — «Кто за главного?»

Ссылки:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089662730700774X
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10944/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5446894/
https://books.google.com/books?id=_yYrIBT42BkC&pg=PA414

Источник