Дефекты зрения. Из дефектов глаза у человека наиболее обычны близорукость (миопия), дальнозоркость (гипер-метропия) и астигматизм…
Человеческий глаз представляет собой сложную оптическую систему, сформированную из органических материалов в процессе длительной биологической эволюции.
Роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело образуют оптическую систему, аналогичную собирающей линзой. Оптический центр О такой линзы находится на расстоянии f=17,1 мм от сетчатки. На сетчатке глаза возникает перевернутое изображение всех предметов. Однако мозг, перерабатывая полученную информацию, воспринимает изображение как прямое.
Аккомодация
Расстояние f от изображения предмета на сетчатке до оптического центра системы фиксировано. Поэтому единственный способ четко видеть предметы, находящиеся от глаза на различных расстояниях d, — изменение оптической силы линзы, т.е. ее фокусного расстояния.
Аккомодация — способность глаза к изменению оптической силы.
Механизм аккомодации сводится к следующему. Резкое изображение предмета, находящегося на расстоянии d1 от глаза, на сетчатке возникает при определенной оптической силе линзы:
D1=1/F1=1/d1+1/f
При переводе взгляда на другой предмет, например расположенный на расстоянии d1<d2 от глаза , нарушается резкость изображения на сетчатке. При оптической силе D1 изображение не попадает на сетчатку, т.к. f2 не равно f. Сигнал об этом поступает в мозг. Как результат, обратный корректирующий сигнал поступает от мозга к циллиарной мышце. Ее сокращение сжимает хрусталик, увеличивая его оптическую силу, пока вновь не получится четкое изображение предмета на сетчатке. Оно возникает при условии
D2=1/F2=1/d2+1/f
Если d2>d1, то в результате расслабления циллиарной мышци хрусталик растягивается, уменьшая оптическую силу глаза. Оптическая сила глаза минимальна при полностью расслабленной циллиарной мышце. При этом четкое наблюдение предмета возможно в дальней точке.
Дальняя точка — наиболее удаленная от глаза точка расположения объекта, четко видимая глазом. Для нормального глаза дальняя точка лежит бесконечно далеко. Это означает, что минимальная оптическая сила нормального глаза равна:
Dmin= 1/f=58,5 дптр
Оптическая сила глаза максимальна при максимальном напряжении циллиарной мышцы. При этом четкое наблюдение объекта возможно в ближней точке.
Ближняя точка — наименее удаленная от глаза точка расположения объекта, четко видимая глазом. Положение ближней точки и соответственно оптическая сила для нормального глаза изменяются с возрастом.
Удаление от глаза ближней точки объясняется постепенным снижением сокращательной способности циллиарной мышци и уменьшением элластичности хрусталика.
При наблюдении ближней точки значительно усиливается напряжение циллиарной мышци и глаз устает. Поэтому обычно предметы располагают на расстоянии наилучшего зрения.
Расстояние наилучшего зрения — расстояние от объекта до глаза, при котором угол зрения оказывается максимальным, а глаз не утомляется при длительном наблюдении.
Для нормального глаза расстояние наилучшего зрения принимают равным 25 см.
Дальнозоркость и близорукость
Дальнозоркость и близорукость — дефекты зрения, связанные с отличием от нормы либо длины глаза, либо радиуса кривизны роговицы. При полностью расслабленной циллиарной мышце нормального глаза пучок лучей, параллельный главной оптической оси, сходится в одной точке на сетчатке.
Меньшая длина дальнозоркого глаза или больший радиус кривизны роговицы по сравнению с нормальным глазом приводит к эффективно меньшему преломлению таких лучей. В результате они сходятся за сетчаткой.
Близорукий глаз, наоборот, либо удлинен, дибо имеет меньший радиус кривизны роговици по сравнению с нормальным глазом. Поэтому пучок параллельных лучей преломляется излишне, сходясь в точке перед сетчаткой.
Для увеличения преломляющей способности дальнозоркого глаза используют очки, стекла которых пердставляют собой собирающие (вогнуто-выпуклые) линзы, имеющие положительную оптическую силу D>0. В результате пучок лучей, параллельный главной оптической оси, сходится в одной точке сетчатки, как и для нормального глаза.
Для коррекции близорукости используют очки с рассеивающими (выпукло-вогнутыми) линзами, имеющими отрицательную оптическую силу D<0. В результате уменьшенного преломления пучок лучец, параллельный главной оптической оси, начинает сходиться в более удаленной точке — на сетчатке.
Астигматизм
Астигматизм — дефект зрения, связанный с несферичностью роговицы, т.е. ее различной кривизной в различных плоскостях.В результате этого изображения предмета в горизонтальном и вертикальном направлениях возникают в различных плоскостях, так что человек не может одновременно четко видеть вертикальные и горизонтальные переплеты окна. Например, когда радиус кривизны роговицы в вертикальной плоскости меньше ее радиуса в горизонтальной плоскости, преломление лучей в вертикальной плоскости оказывается сильнее, чем в горизонтальной. Если изображение предмета в горизонтальной плоскости попадает на сетчатку, то его изображение вертикальной плоскости получается перед ней.
Астигматизм корректируется с помощью цилиндрических линз. В случае, рассмотренном выше, для коррекции используются цилиндрические рассеивающие линзы с горизонтальной осью: они уменьшают преломление в вертикальной плоскости и не изменяют его в горизонтальной плоскости.
В результате все изображение предмета оказывается на сетчатке — возникает четкое изображение всего предмета.