Задняя поверхность роговицы не преломляет лучи
5.1. Оптическая система глаза
Глаз человека представляет собой сложную оптическую систему, которая состоит из роговицы, влаги передней камеры, хрусталика и стекловидного тела. Преломляющая сила глаза зависит от величины радиусов кривизны передней поверхности роговицы, передней и задней поверхностей хрусталика, расстояний между ними и показателей преломления роговицы, хрусталика, водянистой влаги и стекловидного тела. Оптическую силу задней поверхности роговицы не учитывают, поскольку показатели преломления ткани роговицы и влаги передней камеры одинаковы (как известно, преломление лучей возможно лишь на границе сред с различными коэффициентами преломления).
Условно можно считать, что преломляющие поверхности глаза сферичны и их оптические оси совпадают, т. е. глаз является центрированной системой. В действительности же в оптической системе глаза имеется много погрешностей. Так, роговица сферична только в центральной зоне, показатель преломления наружных слоев хрусталика меньше, чем внутренних, степень преломления лучей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях неодинакова. Кроме того, оптические характеристики в разных глазах существенно различаются, причем точно определить их нелегко. Все это затрудняет вычисление оптических констант глаза.
Для оценки преломляющей способности любой оптической системы используют условную единицу — диоптрию (сокращенно — дптр). За I дптр принята сила линзы с главным фокусным расстоянием в I м. Диоптрия (D) — величина, обратная фокусному расстоянию (F):
Следовательно, линза с фокусным расстоянием 0,5 м обладает преломляющей силой 2,0 дптр, 2 м — 0,5 дптр и т. д. Преломляющую силу выпуклых (собирающих) линз обозначают знаком «плюс», вогнутых (рассеивающих) — знаком «минус», а сами линзы называют соответственно положительными и отрицательными.
Существует простой прием, с помощью которого можно отличить положительную линзу от отрицательной. Для этого линзу нужно расположить па расстоянии нескольких сантиметров от глаза и передвигать ее, например, в горизонтальном направлении. При рассматривании какого-либо предмета через положительную линзу его изображение будет смешаться в сторону, противоположную движению линзы, а через отрицательную, наоборот, — в ту же сторону.
Для проведения расчетов, связанных с оптической системой глаза, предложены упрошенные схемы этой системы, основанные на средних величинах оптических констант, полученных при измерении большого количества глаз. На рис. 5.1 представлен схематический глаз, предложенный A. Gullstrand в 1909 г. Видно, что передняя и задняя главные плоскости пересекают оптическую ось глаза на расстоянии соответственно 1,47 и 1,75 мм от вершины роговицы. Условно можно считать, что эти плоскости расположены в одном месте — на расстоянии 1,6 мм от вершины роговицы.
Переднее и заднее фокусные расстояния, если их отсчитывать от и до главных плоскостей, равны соответственно 16,78 и 22,42 мм. Чаще, однако, определяют передневер-шинное и задневершинное фокусные расстояния, т. е. положение главных фокусов относительно вершины роговицы. Эти расстояния равны соответственно 15,31 и 24,17 мм.
Предложены и более простые схемы оптической системы глаза, в которых имеется только одна преломляющая поверхность — передняя поверхность роговицы и одна среда — усредненная внутриглазная среда. Такой глаз называют редуцированным.
Наиболее удачным является схематический редуцированный глаз, предложенный В. К. Вербицким в 1928 г. Его основные характеристики: главная плоскость касается вершины роговицы; радиус кривизны последней 6,82 мм; длина передне-задней оси 23,4 мм; радиус кривизны сетчатки 10,2 мм; показатель преломления внутриглазной среды 1,4; общая преломляющая сила 58,82 дптр.
Как и другим оптическим системам, глазу свойственны различные аберрации (от лат. aberratio — отклонение) — дефекты оптической системы глаза, приводящие к снижению качества изображения объекта на сетчатке. Вследствие сферической аберрации лучи, исходящие из точечного источника света, собираются не в точке, а в некоторой зоне на оптической оси глаза. В результате этого на сетчатке образуется круг светорассеяния. Глубина этой зоны для «нормального» человеческого глаза колеблется от 0,5 до 1,0 дптр.
В результате хроматической аберрации лучи коротковолновой части спектра (сине-зеленые) пересекаются в глазу на меньшем расстоянии от роговицы, чем лучи длинноволновой части спектра (красные). Интервал между фокусами этих лучей в глазу может достигать 1,0 дптр (рис. 5.2).
Практически во всех глазах имеется еще одна аберрация, обусловленная отсутствием идеальной сферичности преломляющих поверхностей роговицы и хрусталика. Асферичность роговицы, например, может быть устранена с помощью гипотетической пластинки, которая, будучи наложена на роговицу, превращает глаз в идеальную сферическую систему. Отсутствие же сферичности приводит к неравномерному распределению света на сетчатке: светящаяся точка образует на сетчатке сложное изображение, на котором могут выделяться участки максимальной освещенности. В последние годы активно изучается влияние указанной аберрации на максимальную остроту зрения даже в «нормальных» глазах с целью ее коррекции и достижения так называемого суперзрения (например, с помощью лазера).
Источник
Хрусталик
разделяет
внутреннюю поверхность глаза на две
камеры:
переднюю
камеру, заполненную водянистой влагой,
и заднюю камеру, заполненную
стекловидным телом.
Хрусталик представляет собой
двояковыпуклую эластичную линзу,
которая крепится на мышцах ресничного
тела. Ресничное тело обеспечивает
изменение формы хрусталика.
Сокращение
или расслабление волокон ресничного
тела приводит к расслаблению или
натяжению цинновых связок, которые
отвечают за изменение кривизны хрусталика.
Глаз
позвоночных часто сравнивают с
фотокамерой, так как система линз
(роговица и хрусталик) дает перевернутое
и уменьшенное изображение объекта на
поверхности сетчатки.( Герман Гельмгольц).
Количество
проходящего через хрусталик света
регулируется переменной
диафрагмой ( зрачком),
а хрусталик способен фокусировать
более близкие и более удаленные объекты.
Оптическая
система
— диоптрический аппарат- представляет
собой сложную, неточно центрированную
систему линз, которая отбрасывает
перевернутое, сильно уменьшенное
изображение окружающего мира на
сетчатку (мозг «переворачивает
обратное изображение, и оно воспринимается
как прямое) Оптическую
систему глаза составляют — роговица ,
водянистая влага, хрусталик и
стекловидное тело .
При
прохождении лучей через глаз они
преломляются на четырех поверхностях
раздела:
1. Между воздухом и роговицей
2. Между роговицей и водянистой влагой
3. Между водянистой влагой и хрусталиком
4.
Между хрусталиком и стекловидным телом.
Преломляющие
среды имеют разные показатели преломления.
{Сложность
оптической системы глаза затрудняет
точную оценку хода лучей внутри него
и оценку изображения на сетчатке.
Поэтому пользуются упрощенной моделью
— «редуцированным глазом», в котором
все преломляющие среды объединяют в
единую сферическую поверхность и они
имеют один и тот же показатель преломления
}
Большая
часть преломления происходит при
переходе из воздуха в роговицу — эта
поверхность действует как сильная линза
в 42 D, а также на поверхностях хрусталика.
Преломляющая сила
Преломляющая
сила линзы измеряется ее фокусным
расстоянием ( f )
. Это то расстояние позади линзы, на
котором параллельные пучки света
сходятся в одной точке.
Узловая
точка
— точка в оптической системе глаза
через которую лучи идут не преломляясь.
Преломляющая
сила рефракций любой оптической системы
выражается в диоптриях. Диоптрия
—
равна преломляющей силе линзы с фокусным
расстоянием 100
см или 1 метр
Оптическая
сила глаза вычисляется как обратное
фокусное расстояние:
1/f=
D
где
f —
заднее фокусное расстояние глаза
(выраженное в метрах)
В
нормальном глазу общая преломляющая
сила диоптрического аппарата составляет
59
D
при
рассматривании далеких предметов
и 70,5
D —
при рассматривании
близких предметов.
Аккомодация
Для
получения четкого изображения предмета
на каком-то определенном расстоянии
оптическая система должна быть
перефокусирована. Для этого существуют
2-а простых способа –
а)
смещение
хрусталика относительно сетчатки, как
в фотокамере (у лягушки); -( Уильям
Бейц
–американский офтальмолог –теория
связана с поперечными и продольными
мышцами -19 век)
б)
или увеличение его преломляющей силы
(у человека) –(
Герман Гельмгольц).
Приспособление
глаза к ясному видению удаленных на
разное расстояние предметов называют
— аккомодацией.
Аккомодация
происходит путем изменения кривизны
поверхностей хрусталика при помощи
натяжения или расслабления ресничного
тела.
Усиление
рефракции хрусталика при аккомодации
на ближнюю точку достигается
увеличением кривизны его поверхности,
т.е. он становится более округлым, а на
дальнюю точку плоским.
Изображение на сетчатке получается
действительным уменьшенным и обратным.
При
аккомодации происходят изменения
кривизны хрусталика, т.е. его преломляющей
способности.
Изменения
кривизны хрусталика обеспечивается
его эластичностью
и цинновыми связками,
которые прикреплены к ресничному телу.
В ресничном теле находятся гладкомышечные
волокна.
При
их сокращении тяга цинновых связок
ослабляется (они всегда натянуты и
растягивают капсулу сжимающую и
уплощающую хрусталик). Хрусталик
вследствие своей эластичности принимает
более выпуклую форму, если происходит
расслабление цилиарной мышцы (ресничное
тело) — цинновые связки натягиваются и
хрусталик уплощается.
Таким
образом,
ресничные
мышцы являются аккомодационными
мышцами.
Они
иннервируются парасимпатическими
нервными волокнами
глазодвигательного нерва. Если
закапать атропин
(выключается парасимпатическая система)
нарушается
ближнее зрение,
так как происходит расслабление
ресничного тела и натяжение цинновых
связок — хрусталик уплощается.
Парасимпатические
вещества
— пилокарпин
и эзерин —
вызывают
сокращение ресничной мышцы и расслабление
цинновых связок.
Хрусталик
имеет выпуклую форму.
В
глазу с нормальной рефракцией резкое
изображение далекого объекта на
сетчатке образуется только в том случае,
если расстояние между передней поверхности
роговицы и сетчаткой составляет 24,
4 мм
( в среднем 25-30
см)
Расстояние
наилучшего зрения
— это расстояние, на котором нормальный
глаз испытывает наименьшее напряжение
при рассматривании деталей предмета.
Для
нормального глаза молодого человека
дальняя
точка ясного видения лежит в бесконечности .
Ближняя
точка ясного видения находится на
расстоянии 10 см от глаза
(ближе четко видеть нельзя лучи идут
параллельно).
С
возрастом из-за отклонения формы глаза
или преломляющей силы диоптрического
аппарата эластичность хрусталика
падает.
В
пожилом возрасте ближняя точка сдвигается
(старческая дальнозоркость или
пресбиопия ) ,
так в 25
лет
ближняя точка располагается на
расстоянии уже около 24
см ,
а к 60
годам уходит на бесконечность.
Хрусталик с возрастом становится менее
эластичным и при ослаблении цинновых
связок его выпуклость или не изменяется
или изменяется незначительно. Поэтому
ближайшая точка ясного видения
отодвигается от глаз. Коррекция этого
недостатка за счет 2двояковыпуклых
линз . Существуют еще две аномалии
преломления лучей (рефракции) в глазу.
1.
Близорукость или миопия
(фокус
перед сетчаткой в стекловидном теле).
2.
Дальнозоркость или гиперметропия
(фокус
перемещается за сетчатку).
Основной
принцип всех дефектов состоит в том,
что
преломляющая
сила и длина глазного яблока
не
согласуется между собой.
При
миопии
— глазное
яблоко слишком длинно , а преломляющая
сила имеет нормальную величину.
Лучи
сходятся перед сетчаткой
в стекловидном теле, а на сетчатке
возникает круг расстояния. У близорукого
дальняя точка ясного видения находится
не в бесконечности, а на конечном,
близком расстоянии. Корректирование —
необходимо уменьшить
преломляющую силу глаза, используя
вогнутые линзы с отрицательными
диоптриями.
При
гиперметропии
и пресбиопии
(старческая),
т.е.
дальнозоркости ,
глазное
яблоко является слишком коротким и
поэтому параллельные лучи от далеких
предметов собираются сзади сетчатки,
а на ней получается расплывчатое
изображение предмета. Этот недостаток
рефракции может быть компенсирован
путем аккомодационного усилия, т.е.
увеличением выпуклости хрусталика.
Коррекция
с помощью положительных диоптрий, т.е.
двояковыпуклых линз.
Астигматизм
— (относится к аномалиям рефракции)
связан с неодинаковым
преломлением лучей
в разных направлениях (н-р по вертикальному
и горизонтальному меридиану). Все люди
в небольшой степени являются астигматиками.
Это связано с несовершенством строения
глаза в результате не
строгой сферичности роговицы
(используют цилиндрические стекла).
Соседние файлы в папке Разное
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
Хрусталик
разделяет
внутреннюю поверхность глаза на две
камеры:
переднюю
камеру, заполненную водянистой влагой,
и заднюю камеру, заполненную стекловидным
телом.
Хрусталик представляет собой двояковыпуклую
эластичную линзу, которая крепится на
мышцах ресничного тела. Ресничное тело
обеспечивает изменение формы хрусталика.
Сокращение
или расслабление волокон ресничного
тела приводит к расслаблению или
натяжению цинновых связок, которые
отвечают за изменение кривизны хрусталика.
Глаз
позвоночных часто сравнивают с
фотокамерой, так как система линз
(роговица и хрусталик) дает перевернутое
и уменьшенное изображение объекта на
поверхности сетчатки.( Герман Гельмгольц).
Количество
проходящего через хрусталик света
регулируется переменной
диафрагмой (зрачком),
а хрусталик способен фокусировать более
близкие и более удаленные объекты.
Оптическая
система
— диоптрический аппарат- представляет
собой сложную, неточно центрированную
систему линз, которая отбрасывает
перевернутое, сильно уменьшенное
изображение окружающего мира на сетчатку
(мозг «переворачивает обратное
изображение, и оно воспринимается как
прямое) Оптическую
систему глаза составляют — роговица,
водянистая влага, хрусталик и стекловидное
тело.
При
прохождении лучей через глаз они
преломляются на четырех поверхностях
раздела:
1. Между воздухом и роговицей
2. Между роговицей и водянистой влагой
3. Между водянистой влагой и хрусталиком
4.
Между хрусталиком и стекловидным телом.
Преломляющие
среды имеют разные показатели преломления.
{Сложность
оптической системы глаза затрудняет
точную оценку хода лучей внутри него
и оценку изображения на сетчатке.
Поэтому пользуются упрощенной моделью
— «редуцированным глазом», в котором
все преломляющие среды объединяют в
единую сферическую поверхность и они
имеют один и тот же показатель преломления.
Большая
часть преломления происходит при
переходе из воздуха в роговицу — эта
поверхность действует как сильная линза
в 42 D, а также на поверхностях хрусталика.
Преломляющая сила
Преломляющая
сила линзы измеряется ее фокусным
расстоянием (f)
. Это то расстояние позади линзы, на
котором параллельные пучки света
сходятся в одной точке.
Узловая
точка—
точка в оптической системе глаза через
которую лучи идут не преломляясь.
Преломляющая
сила рефракций любой оптической системы
выражается в диоптриях.
Диоптрия
—
равна преломляющей силе линзы с фокусным
расстоянием 100
см или 1 метр
Оптическая
сила глаза вычисляется как обратное
фокусное расстояние:
1/f=
D
где
f—
заднее фокусное расстояние глаза
(выраженное в метрах)
В
нормальном глазу общая преломляющая
сила диоптрического аппарата составляет
59
D
при
рассматривании далеких предметов
и 70,5
D —
при рассматривании
близких предметов.
Аккомодация
Для
получения четкого изображения предмета
на каком-то определенном расстоянии
оптическая система должна быть
перефокусирована. Для этого существуют
2-а простых способа –
а)
смещение
хрусталика относительно сетчатки, как
в фотокамере (у лягушки); -( Уильям
Бейц
–американский офтальмолог –теория
связана с поперечными и продольными
мышцами -19 век)
б)
или увеличение его преломляющей силы
(у человека)
– ( Герман Гельмгольц).
Приспособление
глаза к ясному видению удаленных на
разное расстояние предметов называют
— аккомодацией. Аккомодация происходит
путем изменения кривизны поверхностей
хрусталика при помощи натяжения или
расслабления ресничного тела. Усиление
рефракции хрусталика при аккомодации
на ближнюю точку достигается увеличением
кривизны его поверхности, т.е. он
становится более округлым, а на дальнюю
точку плоским.
Изображение на сетчатке получается
действительным уменьшенным и обратным.
При
аккомодации происходят изменения
кривизны хрусталика, т.е. его преломляющей
способности. Изменения кривизны
хрусталика обеспечивается его
эластичностью
и цинновыми связками,
которые прикреплены к ресничному телу.
В ресничном теле находятся гладкомышечные
волокна.
При их сокращении тяга цинновых связок
ослабляется (они всегда натянуты и
растягивают капсулу сжимающую и
уплощающую хрусталик). Хрусталик
вследствие своей эластичности принимает
более выпуклую форму, если происходит
расслабление цилиарной мышцы (ресничное
тело) — цинновые связки натягиваются и
хрусталик уплощается.
Таким
образом,
ресничные
мышцы являются аккомодационными мышцами.
Они
иннервируются парасимпатическими
нервными волокнами
глазодвигательного нерва. Если закапать
атропин
(выключается парасимпатическая система)
нарушается
ближнее зрение,
так как происходит расслабление
ресничного тела и натяжение цинновых
связок — хрусталик уплощается.
Парасимпатические
вещества
— пилокарпин
и эзерин-
вызывают
сокращение ресничной мышцы и расслабление
цинновых связок.
Хрусталик
имеет выпуклую форму.
В
глазу с нормальной рефракцией резкое
изображение далекого объекта на
сетчатке образуется только в том случае,
если расстояние между передней поверхности
роговицы и сетчаткой составляет 24,
4 мм
(в среднем 25-30
см)
Расстояние
наилучшего зрения
— это расстояние, на котором нормальный
глаз испытывает наименьшее напряжение
при рассматривании деталей предмета.
Для
нормального глаза молодого человека
дальняя
точка ясного видения лежит в бесконечности.
Ближняя
точка ясного видения находится на
расстоянии 10 см от глаза
(ближе четко видеть нельзя лучи идут
параллельно).
С
возрастом из-за отклонения формы глаза
или преломляющей силы диоптрического
аппарата эластичность хрусталика
падает.
В
пожилом возрасте ближняя точка сдвигается
(старческая дальнозоркость или
пресбиопия),
так в
25 лет ближняя
точка располагается на расстоянии уже
около 24
см,
а к 60
годам уходит на бесконечность.
Хрусталик с возрастом становится менее
эластичным и при ослаблении цинновых
связок его выпуклость или не изменяется
или изменяется незначительно. Поэтому
ближайшая точка ясного видения
отодвигается от глаз. Коррекция этого
недостатка за счет двояковыпуклых линз.
Существуют еще две аномалии преломления
лучей (рефракции) в глазу.
1.
Близорукость или миопия (фокус
перед сетчаткой в стекловидном теле).
2.
Дальнозоркость или гиперметропия (фокус
перемещается за сетчатку).
Основной
принцип всех дефектов состоит в том,
чтопреломляющая
сила и длина глазного яблокане
согласуется между собой.
При
миопии
— глазное
яблоко слишком длинно, а преломляющая
сила имеет нормальную величину.
Лучи
сходятся перед сетчаткой
в стекловидном теле, а на сетчатке
возникает круг расстояния. У близорукого
дальняя точка ясного видения находится
не в бесконечности, а на конечном, близком
расстоянии. Корректирование — необходимо
уменьшить
преломляющую силу глаза, используя
вогнутые линзы с отрицательными
диоптриями.
При
гиперметропии
и пресбиопии
(старческая),
т.е.
дальнозоркости,
глазное
яблоко является слишком коротким и
поэтому параллельные лучи отдалеких
предметов собираются сзади сетчатки,
а на ней получается расплывчатое
изображение предмета. Этот недостаток
рефракции может быть компенсирован
путем аккомодационного усилия, т.е.
увеличением выпуклости хрусталика.
Коррекция
с помощью положительных диоптрий, т.е.
двояковыпуклых линз.
Астигматизм
— (относится к аномалиям рефракции)
связан с неодинаковым
преломлением лучей
в разных направлениях (н-р по вертикальному
и горизонтальному меридиану). Все люди
в небольшой степени являются астигматиками.
Это связано с несовершенством строения
глаза в результате не
строгой сферичности роговицы
(используют цилиндрические стекла).
Источник
