Украина

(063) 796-83-29

Киев

(044) 221-34-39

Днепропетровск

(056) 796-83-29
Корзина покупок Товаров: 0 (0 грн.)

Глаз как оптический прибор

Глаз – это высокоточный оптический прибор.

Функционально, да и конструктивно, глаз очень напоминает устройство, предназначенное для трансляции фото – или видео – изображения или передающий блок телевизионной системы. 



How-the-eye-works.jpg


Глазное яблоко представляет собой почти идеальную с геометрической точки зрения сферу, порядка 25мм в диаметре. Эта сфера не цельная, а многослойная, и состоит из 3 – х оболочек: внутренней, называемой “сетчатка”, промежуточной – сосудистой и фиброзной – наружной. Внутри полости, ограниченной сетчаткой, располагается ядро глаза, включающее в свой состав стекловидное тело, хрусталик и “заполнитель” - водянистую жидкость.

Фиброзная оболочка, в свою очередь, представляет собой сложную структуру, состоящую из непрозрачного слоя – склеры, которая окружает большую часть поверхности глазного яблока и передней прозрачной области, называемой роговицей. По отношению к остальной части сферической поверхности склеры роговица несколько “приподнята” над ней и имеет меньший радиус кривизны, порядка 8мм, в то время как аналогичный параметр у склеры – порядка 12мм.

Сосудистая оболочка “разделена” на три части. Собственно сосудистая оболочка занимает наибольший объем и выстилает изнутри примерно 2/3 склеры. В своей передней части она граничит и переходит в сравнительно более толстое, т. н. цилиарное тело. По центру, на уровне перехода склеры в роговицу, сосудистая оболочка переходит в радужную (сокращенно “радужка”). Радужка представляет собой круглую мембрану с отверстием по центру, окруженную внутриглазной жидкостью. Две различные мышцы радужки, соответственно расширяют и сужают зрачок. Внутренняя оболочка глазного яблока называется сетчатка и представляет собой тонкую пленку, которая выстилает всю сосудистую оболочку, начиная с “дальнего”, внутреннего полюса яблока и до границы ресничного тела. Благодаря ресничной оболочке становится возможным формирование изображения и последующее его преобразование и трансляция в мозг в виде последовательности нервных импульсов.

Retinal-image.jpg


 Преобразования светового информационного сигнала в нервный импульс осуществляется благодаря особым клеткам, называемым фоторецепторами. По своим функциям и возможностям фоторецепторы делятся на два типа. Первые из них, “колбочки”, очень чувствительны к перепадам освещенности, особенно при ее верхних значениях, обладают способностью “распознавать” цвет и высокой разрешающей способностью. Вторая группа фоторецепторов, палочки, возбуждаются даже при низкой освещенности, поскольку очень чувствительны к свету. Располагаются палочки по периферии сетчатки. Колбочки дислоцируются в центральней части заднего полюса глазного яблока. Располагаясь на сетчатке, они занимают зону, площадью в 3 х 2мм. В центре этой зоны, которая называется желтым пятном, располагается участок, особо чувствительный к перепадам освещенности. Этот участок, диаметром 0,3мм, называется “центральная ямка”.

Функционально, светящаяся ямка отвечает за способность различать мелкие предметы и их детали, другими словами – за остроту зрения. Единицы измерения остроты зрения – десятичные дроби - 0,1; 0,2, 0,3 … 1,0 … 1,2 etc. Значение в 1,0 считается нормой и соответствует такой различительной способности глаза, при которой он способен идентифицировать как раздельные две точки, лучи от которых, поступая на фиксирующую их поверхность глаза, образуют между собой угол в 1’ (см. рис 2). При соблюдении этого условия, лучи от таких двух точек попадают и возбуждают две колбочки, расположенные через одну, невозбужденную колбочку. Тем не менее, 1 – ца, далеко не предел, и острота зрения может быть значительно выше, что во многом зависит от условий, в которых проводятся исследования.

Становится ясно, что с увеличением угла между минимально различимыми точками до 2', острота зрения, соответственно увеличивается до 0,5, а если угол равен 10', то этот показатель равен уже 0,1…. Резюмируя, можно сказать, что “расчетная” острота зрения вычисляется, как величина, обратная величине угла между двумя четко различаемыми на определенном расстоянии точками, выраженной в минутах. Именно острота зрения становится базовым показателем при выборе очков.

Достаточно сложное строение имеет и внутренняя часть глазного яблока, содержащий прозрачные внутриглазные среды. Передняя камера представляет собой сегмент между роговицей и радужной оболочкой, заполненный водянистой влагой. Сразу за радужной оболочкой располагается хрусталик – эластичное и плотное чечевицеобразное образование, являющееся важнейшей функциональной составляющей оптической системы глаза. Фиксируется хрусталик на ресничном теле посредством множества фиброзных “тяжей”, которые называются в совокупности ресничной связкой. Большую часть объема глазного яблока, расположенного за хрусталиком заполнена желеобразной массой, иначе - стекловидным телом.

И стекловидное тело, и водянистая влага, и хрусталик с роговицей относятся к категории сред, способных преломлять свет. В совокупности они представляют собой слаженную функциональную систему, которая и называется оптическая система глаза.

Заполнена водянистой влагой и задняя камера глазного яблока - узкая щель, расположенная между хрусталиком и радужкой. Таким образом оптическая система глаза очень проста и эффективна и представлена лишь одной преломляющей поверхностью, с функцией которой блестяще справляется передняя поверхность роговицы и одна единственная среда, представленная усредненной внутриглазной субстанцией. Советский офтальмолог Вербицкий сумел рассчитать и систематизировать все ключевые показатели для редуцированного глаза и свел их к нескольким характеристикам с такими значениями:
- радиус кривизны роговицы – 6,82мм;
- длина по “переднезадней оси” - 23,4мм;
- суммарная преломляющая способность глаза – 58,82 диоптрии;
- коэффициент преломления внутриглазной среды – 1,4.

Перечисленные выше характеристики являются среднестатистическими, в действительности эти показатели очень существенно варьируют. Так для хрусталика разбег значений составляет, в среднем, 15…23 диоптрии, для роговицы коэффициент преломления варьируется в пределах 38 – 36 диоптрий, длина оси колеблется в пределах 19 -30мм, а суммарная преломляющая способность глаза – 52…71 диоптрия.

Как мы отмечали выше, глаз можно сравнить с прибором, способным транслировать изображение, например – с телекамерой. Как и настоящие теле- и фотокамеры, человеческий глаз располагает возможностью “наводить объектив” на объект посредством глазодвигательного аппарата, а также регулировать “в автоматическом режиме” резкость и контрастность изображения предметов, которые находятся на разном расстоянии, что достигается с помощью аппарата аккомодации.

Функцию “поиска” и фиксации объекта на центральной ямке глаза глазодвигательный аппарат выполняет благодаря группе наружных мышц глаза — по 6 в каждом глазу. Согласованная работа внутренней и наружной, верхней и нижней прямых и косых мышц обеспечивает моментальный «скачок» - поворот для оптимальной идентификации изображения центральной ямкой.

Обратите внимание, что линия, которая соединяет центральную ямку с рассматриваемым объектом и называется зрительной линией, не совпадает с оптической осью глаза, которая проходящей через центральные точки преломляющих поверхностей роговицы и хрусталика. Угол, образующийся между этими двумя линиями, называется углом гамма.


Google