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 1 дптр примята сила линзы с главным фокусным расстоянием в 1 м. Диоптрия (D) – величина, обратная фокусному расстоянию (F):

Оптическая система глаза

— AD —

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 на расстоянии нескольких сантиметров от глаза и передвигать ее, например, в горизонтальном направлении. При рассматривании какого–либо предмета через положительную линзу его изображение будет смещаться в сторону, противоположную движению линзы, а через отрицательную, наоборот, – в ту же сторону.

Для проведения расчетов, связанных с оптической системой глаза, предложены упрощенные 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.

Оптическая система глаза

5.1. Схематический глаз, предложенный A. GuIIsmmd.

Переднее и заднее фокусные расстояния, если их отсчитывать от и до главных плоскостей, равны соответственно 16,78 и 22,42 мм. Чаще, однако, определяют передневершинное 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.

Оптическая система глаза

Рис. 5.2. Хроматическая аберрация глаза.

F1 – фокус для сине–зеленых лучей; F2 – фокус для красных лучей (Н – гиперметропия, Em – эмметропия, М – миопия).

В результате хроматической аберрации лучи коротковолновой части спектра (синезеленые) 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).

Похожие книги из библиотеки

Умным диеты не нужны. Последние научные открытия в области борьбы с лишним весом

Умные люди не сидят на диетах, потому что любые ограничения – мало эффективны, а иногда и просто опасны, считает д-р Марки. Но это вовсе не значит, что можно есть все подряд, сидеть часами перед телевизором и выкинуть на помойку весы, кроссовки и велосипед. Как раз наоборот. Д-р Марки, дипломированный профессор психологии питания, уверена, что для долгой жизни (и счастливой старости) всем нам будет полезно взять себя в руки, наладить режим питания, физических тренировок и сна. Главное – руководствоваться в этом процессе не модными тенденциями, а проверенными научными данными и здравым смыслом. Любите себя, помните, что любая физическая активность лучше, чем ее отсутствие, и не вините себя за то, что иногда вы будете сбиваться с правильного пути. Эта книга будет полезна не только тем, кто уже отчаялся похудеть, но и тем, кто вполне доволен своим телом и даже не планирует садиться на диету.

Бодифлекс для лица и тела

Как похудеть без лишних усилий, сохранить молодость лица и тела? Авторитетный ответ вам дает Марина Корпан и ее авторская дыхательная методика Бодифлекс (БФ). Полное подарочное издание упражнений для лица и тела включает все ингредиенты успеха: простое дыхание БФ, комплексы для стройной фигуры и кислородную гимнастику для лица, иллюстрированные рецепты полезных блюд. Гарантированный результат – плоский живот, высокая грудь, бедра без галифе и красивый рельеф мышц, а также подтянутый овал лица, тонус мимических мышц и долгожданное избавление от возрастных изменений. А прийти к цели в кратчайшие сроки поможет 10-дневный план занятий и питания. Методика БФ Марины Корпан прошла проверку на базе центральных российских институтов физкультуры и спорта: безопасность и эффективность доказаны. Решитесь выглядеть великолепно! Начните дышать и стройнеть уже сегодня сами, а после подарите эту книгу подруге!

Волшебная сила растяжки

Издание имеет целью познакомить широкие круги читателей с одним из видов глубокого оздоровительного воздействия на организм — растяжками. Методика предлагаемых автором упражнений-растяжек базируется на глубоком анализе известных систем физических упражнений, приемов массажа и мануальной терапии. Для широкого круга читателей.

Главная российская книга мамы. Беременность. Роды. Первые годы

Решив забеременеть, многие из нас не знают, как правильно подготовиться к этому, а забеременев – как правильно себя вести в этот период: чем питаться; сколько часов бодрствовать, а сколько отдыхать; когда отправляться на первый прием ко врачу и что нужно для того, чтобы встать на учет в женской консультации. Мы не представляем, как в этот период изменимся мы и наша жизнь и как, месяц за месяцем, в нас будет развиваться и расти будущий ребенок. Состояние неизвестности нас пугает, а количество вопросов растет день ото дня. Прочитав эту книгу, вы найдете ответы на многие свои вопросы. С ней путь от планирования беременности до рождения малыша для вас станет простым и приятным! Кроме того, эта книга расскажет вам о том, как заботиться о вашем ребенке с самых первых минут его жизни и до трех лет, поможет понять, как изменяются его потребности и желания, что нужно делать, чтобы малыш правильно развивался, активно познавал окружающий мир и рос счастливым и здоровым. Что нужно сделать до беременности? Что нужно делать и как себя вести, чтобы ребенок родился здоровым? Что происходит с вами и вашим будущим ребенком на всех этапах беременности? Когда вставать на учет в женской консультации и как общаться с врачом? Как понять, что начались роды, и что делать в этот момент? Как привести себя в форму после родов? Как ухаживать за ребенком в первые месяцы его жизни? Каковы нормы развития новорожденного, инстинкты и рефлексы? Какие условия нужно создать малышу? Как понять его желания и потребности?