16565 1
Oko można porównać do urządzenia technicznego przeznaczonego do przesyłania obrazów - aparatu fotograficznego lub filmowego, urządzenia nadawczego systemu telewizyjnego.
Anatomicznie ludzka gałka oczna to prawie regularna kula o średnicy około 25 mm. Składa się z trzech błon - zewnętrznej włóknistej, środkowej naczyniowej i wewnętrznej (siatkówki), które otaczają jądro oka. Obejmuje ciecz wodnistą, soczewkę i ciało szkliste.
Z kolei błona włóknista składa się z części nieprzezroczystej - twardówki, pokrywającej większość gałki ocznej, oraz przedniej części przezroczystej - rogówki. Rogówka unosi się nieco ponad poziom kuli gałki ocznej, ponieważ promień jej krzywizny jest mniejszy (około 8 mm) niż promień twardówki (około 12 mm).
W naczyniówce wyróżnia się trzy części: największą powierzchniowo, właściwą naczyniową, linie około 2/3 twardówki od wewnątrz. Z przodu przechodzi w grubsze ciało rzęskowe (rzęskowe), a jeszcze dalej z przodu, na poziomie przejścia twardówki w rogówkę, w tęczówkę. Reprezentuje leżenie w płyn wewnątrzgałkowy okrągła membrana z otworem pośrodku - źrenica. Tęczówka ma dwa mięśnie, z których jeden rozszerza się, a drugi zwęża źrenicę. Powłoka wewnętrzna gałki ocznej - siatkówki - wyściela całą naczyniówkę w postaci cienkiego filmu od tylnego bieguna oka do ciała rzęskowego. Jest to powłoka, na której tworzony jest obraz i przekształcany w sygnał nerwowy.
Komórki, które przekształcają światło w impulsy nerwowe, nazywane są fotoreceptorami. Występują w dwóch odmianach: pręty, które są wrażliwe na słabe światło i wzbudzają się w słabym świetle; Czopki, które są wrażliwe na zmiany światła przy wysokich wartościach, mają wysoką rozdzielczość i zdolność postrzegania koloru.
Pręciki są rozproszone po całym obwodzie siatkówki. Czopki znajdują się w jego środkowej części, która zajmuje tylny biegun gałki ocznej. Wypełniają specjalny obszar siatkówki - owal o wymiarach około 3x2 mm. Ta strefa nazywa się żółta plama. W jego centrum znajduje się obszar o średnicy 0,3 mm, który jest szczególnie wrażliwy na zmiany oświetlenia - środkowy dół.
Centralny dół zapewnia możliwość rozróżniania drobnych szczegółów widocznych obiektów, tj. ostrości wzroku. Ostrość wzroku mierzy się w ułamki dziesiętne 0,1; 0,2...1,0; 1.1; 1,2 itd. W przypadku normy odpowiadającej ostrości wzroku 1,0 przyjmuje się tak charakterystyczną zdolność oka, że dwa punkty są postrzegane jako oddzielne, jeśli kąt między promieniami wychodzącymi z nich do oka wynosi 1 ”.
W tym przypadku promienie z dwóch punktów padają właśnie na dwa stożki, pomiędzy którymi znajduje się kolejny stożek (niewzbudzony). Ostrość wzroku może być znacznie wyższa, a to zależy od warunków, w jakich jest badana. Ale hipoteza o dwóch niesąsiadujących ze sobą stożkach nie straciła na sile.
Jeśli kąt pomiędzy minimalnymi rozróżnialnymi punktami wynosi 2", to ostrość wzroku wynosi 0,5, jeśli 10", to 0,1 itd. Innymi słowy, ostrość wzroku jest równa odwrotności granicznego kąta rozróżniania, wyrażonej w minutach. Ostrość wzroku to główna funkcja oka, która kieruje się doborem okularów.
Wnętrze gałki ocznej wypełnione jest przezroczystymi mediami wewnątrzgałkowymi: odcinek między rogówką a tęczówką (komora przednia) wypełniony jest cieczą wodnistej. Bezpośrednio za tęczówką znajduje się gumka. gęsta formacja soczewkowa - soczewka. Jest zawieszony w ciele rzęskowym przez gęstą sieć włóknistych pasm zwanych więzadłem rzęskowym (zinn). Większość Gałka oczna znajdująca się za soczewką wypełniona jest galaretowatą masą - ciałem szklistym.
Rogówka, ciecz wodnista, soczewka i ciało szkliste są ośrodkami załamującymi światło. Razem tworzą układ optyczny oka.
Najbardziej udany opis układu optycznego średniej normalnej ludzkie oko należący do szwedzkiego optyka Gullstranda.
F1 - przód główny cel; F2 - tylny główny fokus; f1 to przednia ogniskowa; f2 - tylna ogniskowa; H1 i H2 - przednie i tylne główne samoloty; fvp - przedni wierzchołek (tj. liczony od wierzchołka rogówki) ogniskowa; fvz - ogniskowa tylnego wierzchołka
Oferowane i nie tylko proste obwody układ optyczny oka, w którym występuje tylko jedna powierzchnia refrakcyjna - przednia powierzchnia rogówki - i jedno medium - średnia substancja wewnątrzgałkowa. Wskaźniki zmniejszonego oka zostały obliczone przez radzieckiego okulisty V.K. Werbitskiego. Jego główne cechy to: główna płaszczyzna dotyka górnej części rogówki, promień krzywizny rogówki wynosi 6,82 mm, długość osi przednio-tylnej wynosi 23,4 mm, współczynnik załamania środka wewnątrzgałkowego wynosi 1,4, całkowita moc refrakcyjna oka wynosi 58,82 dioptrii.
Wszystkie te cechy odnoszą się do środkowego oka. W rzeczywistości różnią się znacznie. Tak więc moc refrakcyjna rogówki waha się w granicach 38-46 dioptrii, soczewka - 15-23 dioptrii, całkowita moc refrakcyjna oka - 52-71 dioptrii, długość osi oka - 19-30 mm.
Jak już wspomniano, oko można porównać do urządzenia do przesyłania obrazów, na przykład do kamery telewizyjnej - vidicon.
Podobnie jak techniczne kamery optyczne oko wyposażone jest w urządzenie do nakierowywania obiektywu na obiekt - aparat okulomotoryczny - oraz do regulacji ostrości obrazów obiektów znajdujących się w różnych odległościach - aparat akomodacyjny.
aparat okoruchowy obejmuje zewnętrzne mięśnie oka - 6 mięśni w każdym oku: wewnętrzne, zewnętrzne, górne i dolne proste, górne i dolne skośne. Dzięki ich skoordynowanej pracy oko nieustannie wykonuje ruchy poszukiwawcze, a gdy w polu widzenia pojawia się nowy obiekt, który przyciąga uwagę, wykonuje obrót (skok) tak, aby obraz tego obiektu padł na centralny dół.
Zredukowane oczy- występują w formach prowadzących pasożytniczy lub podziemny tryb życia, żyjących w jaskiniach i na dużych głębokościach, gdzie światło nie przenika, i ogólnie w podobnych warunkach. Czasami na przykład na kilku blisko spokrewnionych gatunkach. skorupiaka morskiego Cymonomus, można prześledzić stopniową redukcję oczu w zależności od głębokości siedliska tego gatunku. Pomiędzy kręgowcami oczy R. reprezentują dla nas cyklostomy i niektóre ryby jaskiniowe prowadzące na wpół pasożytniczy tryb życia. Pomiędzy cyklostomami w larwie minoga - Ammocoetes oko leży pod skórą i jest pozbawione stwardnienia i rogówki, dzięki czemu mięśnie poruszające okiem są przyczepione do słabo rozwiniętej naczyniówki. Soczewka, która zachowuje jamę embrionalną wewnątrz dorosłego minoga, wypełnia ogromną część tylnej komory, a z przodu leży ciało półksiężycowate, które uważa się za miejscowe zgrubienie błony Descemetii (membrana Descemetii), wyściełającej tylną część powierzchnia rogówki w pełni rozwiniętym oku. U dorosłego minoga skóra nad okiem staje się przezroczysta i zwierzę zaczyna widzieć. Myksyna, która często wnika w narządy wewnętrzne gospodarz nie ma już soczewki, tęczówki, mięśni oka, a szczelina naczyniówkowa utrzymuje się przez całe życie, tak że oko jest zasadniczo reprezentowane przez jeden pierwotny pęcherzyk. W formach jaskiniowych układane są główne części oka, tj. zarówno pęcherz pierwotny, jak i wtórny, tj. soczewka, a oba te zaczątki ulegają uproszczeniu w różnym stopniu w różne formy. Spośród doskonałokostnych w Amblyopsis, w których zwyrodnienie przebiega dalej niż u innych, soczewka całkowicie zanika, ciało szkliste nie rozwija się, podobnie jak pęcherz pierwotny, który całkowicie utracił kontakt z mózgiem, zachowuje się tylko w postaci prymitywny narząd bez wnęki wewnątrz iz zamkniętą źrenicą. Sklerotyka i niektóre mięśnie są rozwinięte. Inne formy mogą nie mieć stwardnienia i mięśni, ale zachowują inne części. Ogólnie rzecz biorąc, istnieje pod tym względem znaczne zróżnicowanie (Eigenmann, 1899 i 1902). Pomiędzy płazami beznogie Grymnophiona i niektóre formy jaskiniowe, prowadzące podziemny tryb życia, reprezentują różne stopnie redukcji oka. Oczy Proteusa osiągają duży stopień uproszczenia, a jeszcze bardziej widzą Typhlomolge'a (Eigenmann, 1900). Ich oko leży pod skórą i jest pierwotnym bąbelkiem z niewielką ilością tkanka łączna, reprezentujący ciało szkliste i z błoną tkanki łącznej wokół, reprezentującą błonę naczyniową i białkową. Nie ma tęczówki, soczewki, mięśni oka. Warstwy siatkówki są również zredukowane i reprezentują znaczne indywidualne wahania pod względem stopnia uproszczenia. Wśród gadów R. niektóre węże (Typhlopidae) prowadzące podziemny tryb życia mają oczy, a wśród ssaków w krecie oko leży pod skórą, a nie w oczodole, ma niewielki rozmiar, a także nosi w swoim ustrukturyzować jednak pewne drugorzędne cechy redukcji. U jednego gatunku (Talpa coeca) powieki zrastają się razem, podczas gdy u innego (T. europaea) takie zespolenie występuje sporadycznie. Oczy są również bardzo małe (u niektórych gatunków powieki również rosną razem) u kretoszczurów (Spalax) z gryzoni. To samo obserwuje się u kreta z Madagaskaru Chrysochloris, waleni Platanista i innych.Chociaż związek między redukcją wzroku a stylem życia jest bardzo wyraźny, to jednak zbyt pochopne byłoby wnioskowanie, że ten ostatni jest bezpośrednią przyczyną redukcji. W odniesieniu do zwierząt jaskiniowych Hamann (1896) dochodzi do wniosku, że ich oczy w ogóle zniknęły nie dlatego, że żyją w ciemności, ale tylko w zależności od tego stanu oczy mogły zniknąć bez szkody dla gatunku. Możliwe nawet, że w niektórych postaciach oczy znikały nawet wtedy, gdy żyły na powierzchni ziemi. Dokładnie to samo rozumowanie można zastosować do form głębinowych. Ich oczy zostały zredukowane nie dlatego, że żyją na takiej głębokości, gdzie promienie światła nie przenikają, ale tylko w zależności od tego stanu. Przyczyna redukcji, podobnie jak w przypadku form jaskiniowych, tkwiła prawdopodobnie w organizmie. najwyraźniej wraz z pojawieniem się warunków, w których oczy okazują się zbędne, stają się poza selekcją, która wspiera narząd wpływu na pewnym poziomie i wchodzi w grę zasada panmiksii (patrz), tj. obojętne przechodzenie i doświadczanie formy dążące do normalnego lub nawet postępującego stanu narządu i zmierzające do regresu narządu, czego wynikiem jest osłabienie narządu, któremu towarzyszą silne indywidualne wahania stopnia jego rozwoju.
na temat:
„Zredukowane oko. Moc refrakcyjna i optyczna. Określanie ogniskowej”
Wypełnił: Denis Kilmyamiatov
Sarańsk 2013
Zredukowane oko
Istnieje kilka schematów zmniejszonego oka.
przedstawiamy dane oka zredukowanego według Verbitsky'ego, które są najbliższe danym oka według Gulstranda. W oku zredukowanym jest tylko jedna powierzchnia refrakcyjna, rogówka, a całe oko wypełnione jest jednorodnym ośrodkiem o jednym współczynniku załamania nr. Dlatego oba punkty węzłowe sklejają się w jeden, pokrywając się ze środkiem krzywizny rogówki. Główne płaszczyzny również łączą się w jedną, a jeden główny punkt pokrywa się z wierzchołkiem rogówki.
Budowanie obrazu dla zmniejszonego oka
Konstrukcja obrazu w zmniejszonym oku
jest uproszczone przez fakt, że otrzymujemy punkt B" po prostu rysując linię prostą przez punkty B i N. Dla y" i otrzymujemy wzory podobne do wzorów (10) i (11); ale segmentowi l" można teraz nadać pewne znaczenie. Z tabeli 2 widać, że wartość obliczona powyżej l" = 16,6 mm jest bliska w oku zredukowanym do przedniej ogniskowej f, wziętej z przeciwnym znakiem. Jest pewna różnica (0,4 mm), ale jak zobaczymy nie jest to przypadek. Zgodnie z prawami optyki geometrycznej obraz przyosiowy punktu A powinien być utworzony na osi układu w punkcie leżącym w odległości f” od drugiego punktu głównego. W oku zredukowanym drugi punkt główny pokrywa się z pierwszy i leży na szczycie rogówki, z którego musisz policzyć odległość f ”. Ale f" \u003d 23,8 mm, a cała długość oka wynosi 23,4. Oznacza to, że obraz przyosiowy punktu A znajduje się za siatkówką, zaledwie 0,4 mm dalej niż siatkówka. Można by pomyśleć, że popełniono jakiś błąd w budowa oka zredukowanego Chodzi jednak o to, że w naszej dyskusji dwukrotnie podkreśliliśmy, że rozważamy promienie przyosiowe, czyli promienie przechodzące blisko osi układu, tylko one, przechodzące równolegle do osi układu, zbiegają się w głównym ognisku od osi zbiegają się bliżej ogniska z powodu aberracji sferycznej.Dlatego najczystszy obraz uzyskuje się nie w płaszczyźnie ogniskowej, ale nieco bliżej - w płaszczyźnie najlepszego ogniskowania, w pobliżu której leży punkt A na siatkówce znajduje się.
Zatem różnica między l i |f| tkwi w błędzie, który dopuszczamy, gdy zastępujemy optykę szerokich wiązek przybliżeniem przyosiowym. Dlatego wzory (10) i (11) można zastąpić wzorami
y” = αf (12)
βy = -f/l (13)
Gdy obiekt zbliży się do oka, tj. ze znacznym spadkiem wartości bezwzględnej l, wzory (12) i (13) nie mogą już być stosowane. Utrzymanie obrazu na siatkówce jest możliwe tylko poprzez zwiększenie mocy optycznej lub, jak to się nazywa, załamania oka F. W prawdziwym oku odbywa się to poprzez zwiększenie krzywizny powierzchni soczewki. Oznaczmy dodatek akomodacyjny do załamania oka
▲F = l/|l| (14)
Formalnie ▲F = 0 tylko dla |l| = . W rzeczywistości zakwaterowanie można zaniedbać już na |l| ≥ 5 m, tj. pominąć przypisanie refrakcji oka o 0,2 dioptrii. W oku zredukowanym uwzględnia się akomodację formalną techniką: według Verbitsky'ego dla każdej dioptrii dodatkowego załamania współczynnik załamania ośrodka oka musi zostać zwiększony o 0,004, a promień krzywizny rogówki musi zostać zmniejszony o 0,04 mm. Niech na przykład l = - 25 cm, czyli |l| = 0,25 m, a ▲F = 4 dioptrie. W którym
n "r \u003d 1,40 + 4 0,004 \u003d 1,416;
r" \u003d 6,8 - 4 0,04 \u003d 6,64 mm.
Ponieważ w oku zredukowanym jest tylko jedna powierzchnia refrakcyjna, możemy użyć wzoru wyprowadzonego dla tego przypadku
gdzie odległości od wierzchołka rogówki do obiektu i jego obrazu są oznaczone odpowiednio przez l i l "r. Ponieważ
Zastępując we wzorach (16) i (18) wartości F \u003d 4 dioptrie, otrzymujemy f „= 22,60 mm i l” r \u003d 24,1 mm. Wprowadźmy wartość ▲l, której zmiana charakteryzuje przemieszczenie obrazu podczas akomodacji: ▲l \u003d l "r - lr, gdzie lr jest długością oka według Verbitsky'ego. Przy ▲F \u003d 4 dioptrie , ▲l \u003d 0,7 mm, co jest zauważalnie większe niż w przypadku spoczynku akomodacji, gdy ▲l = 0,4 mm, tj. obraz jest przesunięty o 0,3 mm. Tak więc metoda zaproponowana przez Verbitsky'ego w celu uwzględnienia akomodacji, z spora złożoność daje małą dokładność obliczeń.Aby uwzględnić akomodację, możemy przyjąć prostszą metodę, która zapewnia dodatkowo znacznie mniejszą zmianę ▲l: wraz ze wzrostem akomodacji o jedną dioptrię zmniejszamy promień rogówki o 0,1 mm i utrzymuj stały współczynnik załamania światła równy 1,40, tj. we wzorach (15) - (18) count n "r \u003d nr \u003d 1,40. Wynik takiego obliczenia różnicy ▲l ze wzorów (16) i (18) podano w tabeli. 3.
Akomodacja zmniejszonego oka
Widać, że ▲l zmienia się tylko w granicach 0,1 mm, a nie 0,3 mm, jak pokazują obliczenia Verbitsky'ego.
Aberracje oczu
Jak w przypadku każdego systemu optycznego, aberracje są nieodłączne od oka. Wspomnieliśmy już o jednym z nich - aberracji sferycznej. Teraz trzeba powiedzieć trochę więcej o aberracjach oka.
Aberracje dowolnego systemu, dając obraz, nazywamy zniekształceniami, co prowadzi do tego, że obraz nie jest całkiem podobny do geometrycznego rzutu obiektu na płaszczyznę (lub powierzchnię o innym kształcie) i że każdy punkt obiektu jest przedstawiony nie jako punkt, ale jako miejsce o dość złożonym rozkładzie jasności w nim.
Na osi układu znajdują się aberracja sferyczna i chromatyczna. Schemat aberracji sferycznej pokazano na ryc.:
Schemat aberracji sferycznej
im dalej od osi przechodzi wiązka równoległa do niej, tym bliżej soczewki przecina oś. Promienie najbardziej oddalone od osi przejdą od niej w odległości h = D / 2, gdzie D jest średnicą wiązki wchodzącej do soczewki, i zbiegną się w punkcie Ah, który leży w odległości ▲f "od punkt A - ognisko promieni przyosiowych.Odcinek ▲f" nazywa się podłużną aberracją sferyczną, wyrażoną w jednostkach długości.
Jednak zwykle podłużne aberracja sferyczna wyrazić g. dioptrii i obliczyć według wzoru
Tutaj długość segmentów należy przyjmować w metrach. Jeśli ▲f" ≪ f", wzór można uprościć:
Współczynnik załamania światła nr zależy od długości fali światła. Dlatego jeśli białe światło pada na obiektyw, promienie różne kolory zbierają się w różnych miejscach: fiołki gromadzą się najbliżej obiektywu. W dowolnym miejscu zamiast białej kropki uzyskamy plamkę, a ponadto nie białą, ale kolorową. Ponownie możliwe jest wykonanie obliczenia podobnego do obliczenia według wzoru (19) i uzyskanie wartości aberracji chromatycznej Axp.
W przypadku dowolnego punktu, który nie leży na osi układu, należy również wziąć pod uwagę inne aberracje. Promienie leżące w płaszczyźnie południkowej są zbierane w odcinek linii prostej w jednej odległości od soczewki, a promienie leżące w płaszczyźnie strzałkowej (i płaszczyźnie przechodzącej przez oś wiązki i prostopadłej do płaszczyzny południkowej) są zbierane w odcinek w innej odległości od soczewki, prostopadle do pierwszego segmentu . W dowolnym miejscu obraz punktu uzyskuje się w postaci rozmytej asymetrycznej plamy. Ta aberracja nazywa się astygmatyzm belki ukośne.
Na niektórych powierzchniach te rozmycia są najmniej i to tam należy umieścić ekran, aby uzyskać jak najostrzejszy obraz. Z reguły taka powierzchnia nie jest płaska, co jest bardzo niewygodne w wielu przypadkach np. przy fotografowaniu, gdzie powierzchnia kadru musi być płaska. Odchylenie najlepszej powierzchni ogniskowania od płaszczyzny nazywamy krzywizną pola.
Są też aberracje, które zniekształcają kształt całego obrazu. Najważniejsze z nich - zniekształcenie- zmiana powiększenia wraz z odległością od osi optycznej układu.
Jakie są aberracje oka? Według Iwanowa przy źrenicy 4 mm aberracja sferyczna oka wynosi Asf = 1 dioptria. Aberracja chromatyczna ma to samo znaczenie. Dużo czy mało? Ponieważ załamanie oka wynosi około 60 dioptrii, względny błąd załamanie oka wynosi mniej niż dwa procent.
Dokładniej, aberracje ocenia się na podstawie stopnia ich wpływu na zdolność rozdzielczą oka lub, jak to się zwykle nazywa, na ostrość wzroku. Ostrość wzroku V jest odwrotnie proporcjonalna do granicy rozdzielczości kątowej:
V=1/δ; (21)
δ zwykle wyraża się w minutach. V jest wielkością bezwymiarową.
Lekarze zwykle uznają za normę V = 1. W rzeczywistości V zależy od wielu warunków, przede wszystkim od jasności tła l.
Średnica źrenicy zależy również od różnych czynników, nawet od emocji osoby. Jednak średnica źrenicy dr zależy głównie od jasności. Średnio zależność tę wyraża wzór
gdzie th jest tangensem hiperbolicznym; dr - otrzymywane w milimetrach.
O ostrości wzroku omówimy bardziej szczegółowo później. Teraz powiemy tylko, że przy jasności L = 20 cd/m2 dr = 3,7 mm i δ = 0,64”. Jeśli przejdziemy do wzoru na dyfrakcję (3) i obliczymy δ przy d = 0,37 cm, to przeliczając radiany na minutę (l" = 2,91 10-4), otrzymujemy prawie taką samą wartość δ = 0,63. Tak więc w rzeczywistości ostrość wzroku nie jest ograniczona aberracjami, ale dyfrakcją. To właśnie ten wymóg stawiany jest nowoczesnym, dobrze skorygowanym obiektywom: ich zdolność rozdzielcza, przynajmniej w centrum pola widzenia, musi być dyfrakcyjna. Dalsza korekcja aberracji nie pomaga już zwiększyć rozdzielczości.
Aberracja chromatyczna, w przybliżeniu równy sferycznemu, wydaje się być bardziej niebezpieczny: daje nie tylko plamkę rozpraszającą, ale plamkę kolorową. Jednak w Życie codzienne nigdy nie zauważamy kolorowych obwódek wokół widocznych obiektów. Można je odkryć tylko w specjalnie zaprojektowanych eksperymentach. Aberrację chromatyczną można łatwo skorygować, umieszczając przed okiem soczewkę z odwróconą aberracją chromatyczną. Wielokrotnie przeprowadzano eksperymenty z tego rodzaju soczewkami. Jednak ich zastosowanie praktycznie nie zmieniło ani ostrości wzroku, ani rodzaju obiektów w polu widzenia. Podejmowano również próby korekcji aberracji sferycznej oka za pomocą soczewek. W tym przypadku nie nastąpiła poprawa ostrości wzroku.
Należy zauważyć, że jeśli obliczymy drogę promieni w schematycznym oku według Gulstranda, otrzymamy aberrację sferyczną, która przekracza tę obserwowaną w prawdziwym oku. Tłumaczy się to tym, że Gulstrand uważał promień krzywizny rogówki za stały, ale w rzeczywistości w strefie peryferyjnej rogówki promień krzywizny jest większy niż w środkowej. Zwiększenie promienia prowadzi do zmniejszenia mocy refrakcyjnej, czyli zwiększenie ogniskowej [zob. wzór (16)], a w konsekwencji do zbliżenia ogniska promieni skrajnych do ogniska promieni przyosiowych. Ostatnio w technice stosuje się również soczewki o powierzchniach asferycznych, choć ich precyzyjne wykonanie wiąże się z dużymi trudnościami.
W ten sposób, system optyczny oczy są korygowane na tyle dobrze, aby w pełni wykorzystać możliwości, jakie daje falowa natura światła.
Refrakcja w oku
Oko jest optycznym odpowiednikiem konwencjonalnego aparatu fotograficznego. Posiada system soczewek, system przysłony (źrenica) i siatkówkę, na której utrwalany jest obraz.
Soczewka oka składa się z czterech ośrodków refrakcyjnych: rogówki, komory wodnej, soczewki, szklanego korpusu. Ich współczynniki załamania nie różnią się znacząco. Οʜᴎ wynoszą 1,38 dla rogówki, 1,33 dla komory wodnej, 1,40 dla soczewki i 1,34 dla ciało szkliste(rys. 2).
Ryż. 2. Oko jako układ ośrodków refrakcyjnych (liczby są współczynnikami załamania światła)
W tych czterech powierzchniach refrakcyjnych światło jest załamywane: 1) pomiędzy powietrzem a przednią powierzchnią rogówki; 2) pomiędzy tylna powierzchnia rogówka i komora wodna; 3) pomiędzy komorą wodną a przednią powierzchnią soczewki; 4) pomiędzy tylną powierzchnią soczewki a ciałem szklistym.
Najsilniejsze załamanie występuje na przedniej powierzchni rogówki. Rogówka ma mały promień krzywizny, a współczynnik załamania rogówki najbardziej różni się od współczynnika załamania powietrza.
Moc refrakcyjna soczewki jest mniejsza niż rogówki. Stanowi około jednej trzeciej całkowitej mocy refrakcyjnej systemów soczewek oka. Powodem tej różnicy jest to, że płyny otaczające soczewkę mają współczynniki załamania, które nie różnią się znacząco od współczynnika załamania soczewki. Jeśli soczewka zostanie usunięta z oka, otoczona powietrzem, ma prawie sześciokrotnie większy współczynnik załamania niż w oku.
Obiektyw zachowuje się bardzo ważna funkcja. Jego krzywizna może się zmieniać, co zapewnia precyzyjne ogniskowanie na obiektach znajdujących się w różnych odległościach od oka.
Oko zredukowane to uproszczony model oka rzeczywistego. Przedstawia schematycznie układ optyczny normalnego oka ludzkiego. Zredukowane oko jest reprezentowane przez pojedynczą soczewkę (jeden ośrodek refrakcyjny). W oku zredukowanym wszystkie powierzchnie refrakcyjne rzeczywistego oka są sumowane algebraicznie, tworząc pojedynczą powierzchnię refrakcyjną.
Zmniejszone oko pozwala na proste obliczenia. Całkowita moc refrakcyjna nośnika wynosi prawie 59 dioptrii, gdy soczewka jest przystosowana do widzenia odległych obiektów. Centralny punkt zmniejszonego oka leży przed siatkówką o 17 milimetrów. Wiązka z dowolnego punktu obiektu dociera do zmniejszonego oka i przechodzi przez punkt centralny bez załamania. Tak jak szklana soczewka tworzy obraz na kartce papieru, tak układ soczewek oka tworzy obraz na siatkówce. Jest to zredukowany, rzeczywisty, odwrócony obraz obiektu. Mózg tworzy percepcję obiektu w pozycji prostej i w rzeczywistym rozmiarze.
Oko ma optycznie równoważną strukturę konwencjonalna kamera. Posiada system soczewek, system zmiennej przysłony (źrenica) i siatkówkę pasującą do filmu fotograficznego.
Własny indeks załamanie powietrza wynosi 1, rogówka - 1,38, ciecz wodnista - 1,33, soczewka (średnia) - 1,4 i ciało szkliste - 1,34.
Zredukowane oko. Jeśli algebraicznie zsumujemy wszystkie powierzchnie refrakcyjne oka i potraktujemy je jako pojedynczą soczewkę, optykę oka można uprościć i schematycznie przedstawić jako oko zredukowane (jest to przydatne do uproszczenia obliczeń). Uważa się, że w oku zredukowanym występuje jedna powierzchnia refrakcyjna, jej punkt środkowy znajduje się w odległości 17 mm przed siatkówką, a całkowita moc refrakcyjna wynosi 59 dioptrii, pod warunkiem, że soczewka jest przystosowana do utrwalenia spojrzenia z dużej odległości.
Około 2/3 z 59 dioptrii całkowita moc refrakcyjna oka spada na przednią powierzchnię rogówki (nie na soczewkę oka). Dzieje się tak, ponieważ współczynnik załamania rogówki różni się znacznie od współczynnika powietrza, podczas gdy współczynnik załamania soczewki nie różni się zbytnio od współczynników cieczy wodnistej i ciała szklistego.
Ogólny moc refrakcyjna soczewki oka, gdy normalnie znajduje się w oku i jest otoczony ze wszystkich stron cieczą, wynosi tylko 20 dioptrii, tj. odpowiada za około 1/3 całkowitej mocy refrakcyjnej oka. Ale znaczenie soczewki polega na tym, że pod wpływem regulacji nerwowej jej krzywizna może znacznie wzrosnąć, zapewniając akomodację, co omówiono w dalszej części tego rozdziału.
Tworzenie obrazu na siatkówce. Tak jak szklana soczewka skupia obraz na kartce papieru, tak układ optyczny oka skupia obraz na siatkówce. Chociaż obraz obiektu na siatkówce jest odwrócony, nasz umysł postrzega obiekt prawidłowo, ponieważ mózg jest „wytrenowany” w uważaniu odwróconego obrazu za normalny.
U dzieci moc refrakcyjna soczewki oko może wzrosnąć z 20 dioptrii do 34 dioptrii, czyli nocleg wynosi około 14 dioptrii. Dzieje się tak w wyniku zmiany kształtu soczewki z umiarkowanie wypukłej na bardzo wypukłą. Mechanizm akomodacji jest następujący.
Na młodego człowieka obiektyw składa się z mocnej elastycznej kapsułki wypełnionej lepkim białkiem, ale klarownym płynem. Jeśli kapsułka nie jest rozciągnięta, soczewka ma prawie kulisty kształt. Jednak około 70 więzadeł wieszadłowych jest zlokalizowanych promieniowo wokół soczewki, które ciągną krawędzie soczewki do zewnętrznej orbity gałki ocznej. Te więzadła są przyczepione do przedniej granicy naczyniówka i siatkówki oka i są stale rozciągnięte. Napięcie w więzadłach prowadzi do normalne warunki obiektyw pozostaje stosunkowo płaski.
Jednak na miejscu przyczepianie więzadeł do gałka oczna istnieje mięsień rzęskowy zawierający dwa oddzielne zestawy włókien mięśni gładkich - południkowy i okrągły. Włókna południkowe biegną od obwodowych końców więzadeł podtrzymujących do połączenia rogówki z twardówką. Wraz ze skurczem tych włókien mięśniowych obwodowe części więzadeł soczewki w miejscu ich przyczepu przemieszczają się w kierunku przyśrodkowym, w kierunku brzegów rogówki, natomiast stopień ich napięcia maleje i soczewka zostaje uwolniona z ich naciągu .
Włókna okrągłe znajdują się wokół miejsca przyczepienia więzadeł, a gdy są zmniejszone, wykonuje się działanie podobne do zwieracza, zmniejszając średnicę koła wzdłuż obwodu, na którym przymocowane są więzadła; prowadzi to również do rozluźnienia napięcia więzadeł i uwolnienia torebki soczewki.
W ten sposób, redukcja dowolnego zestawu włókna mięśni gładkich mięśnia rzęskowego zmniejszają napięcie więzadeł, a w konsekwencji torebki soczewki, której kształt, dzięki swojej naturalnej elastyczności, zbliża się do kuli.
Zakwaterowanie regulowany przez nerwy przywspółczulne. Mięsień rzęskowy jest prawie całkowicie regulowany przez sygnały nerwów przywspółczulnych przekazywane do oka wzdłuż III pary nerw czaszkowy z jądra w pniu mózgu. Pobudzenie tych nerwów prowadzi do skurczu obu zestawów włókien mięśnia rzęskowego, co rozluźnia napięcie więzadeł, w wyniku czego soczewka staje się grubsza, a jej moc refrakcyjna wzrasta. Dzięki temu oko może skupić się na bliższych obiektach niż przy mniejszej mocy refrakcyjnej. Dlatego, aby stale wyraźnie skupiać obiekt zbliżający się do oka, liczba impulsów przywspółczulnych docierających do mięśnia rzęskowego musi stopniowo wzrastać.
