Оптична система ока, рефракція

Однією з основних причин порушення зору є аномалії рефракції та акомодації.

У фізиці під рефракцією розуміють заломлюючу силу оптичної системи, виражену в діоптріях. Заломлююча сила скла з фокусною відстанню 1 м становить 1 діоптрію. Діоптрія (D; дптр) - одиниця виміру заломлюючої сили оптичної системи. Більшість оптичних систем має фокусну відстань менше ніж 1 м, тому для обчислення сили лінз за одиницю приймають не 1 м, а 100 см. Знаючи фокусну відстань лінзи (F), неважко визначити її рефракцію (D) за формулою: D = 1 м/F М АБО 100 см/F СМ.

Наприклад, лінза з фокусною відстанню 20 см має оптичну силу 100/20 = 5,0 дптр. І навпаки, знаючи оптичну силу лінзи, можна обчислити її фокусну відстань (якщо оптична сила лінзи становить 10,0 дптр, її фокусна відстань - 100/10 = 10 см). Ці величини у лінз, що збирають, легко визначити досвідченим шляхом. Для цього необхідно взяти лінзу і отримати на аркуші паперу фокус променів від джерела світла. Розділивши 100 на отриману відстань у сантиметрах, отримуємо силу скла у діоптріях.

Оптична система ока складна і складається з ряду елементів: рогівки, камерної вологи, передньої та задньої поверхні кришталика, склоподібного тіла. Для визначення фокусної відстані, що заломлює сили оптичної системи ока, необхідно знати оптичні постійні (константи): радіуси кривизни заломлюючих поверхонь, показники заломлення середовищ, відстань між ними. На підставі цих даних розраховують положення кардинальних точок, які визначають хід променів в оптичній системі, її фокусну відстань.Таких точок у складній оптичній системі очі шість: дві головні, дві вузлові та дві фокусні.

Для спрощення розрахунків постійних оптичних деякі дослідники (Лістінг, Дондерс, Гельмгольц, Гульштранд) запропонували користуватися схематичними очима, які створювалися на основі середніх величин констант. Найбільшого поширення набуло схематичне око Гульштранда.

Існують і більш прості схеми оптичної системи ока, в яких є тільки одна поверхня, що заломлює, - передня поверхня рогівки і одне гомогенне середовище з одним показником заломлення. Спрощена оптична система схематичних очей названа редукованим оком. Найбільш вдалим є редуковане око, розроблене В.К. Вербицьким (1928 р.). Його заломлююча сила – 58,82 D, радіус кривизни рогівки – в середньому 7,35 мм, а заломлююча сила – 43,0 дптр. Головна площина (площина заломлення) стосується вершини рогівки, довжина передньозадньої осі - 23,4 мм; показник заломлення внутрішньоочного середовища – 1,4. У редукованому оці два головні фокуси (передній та задній); одна головна точка, що проектується біля вершини рогівки; одна вузлова точка, розташована на 7 мм кзади від головної (головні фокуси - точки з'єднання паралельних променів, що входять в оптичну систему і що виходять з неї. Передній фокус знаходиться попереду рогівки, задній збігається з сітківкою; головна точка - точка перетину оптичної осі з перпендикулярною нею головною площиною, у якій починається заломлення; вузлова точка – це оптичний центр ока, де промені світла проходять не заломлюючись).

По Є.Ж. Трону та А.І. Дашевського, фізична рефракція очі людини у дорослих коливається в межах 52,5-71,5 дптр, у середньому дорівнює 60,0 дптр та 77,0-80,0 дптр у новонароджених (за Є.І. Ковалевським). Основним компонентом заломлюючої сили ока є рогівка. Вона має силу заломлення щонайменше 40,0 дптр. Функцію заломлюючого середовища рогівка виконує разом з вологою передньої камери. Волога передньої камери промені не заломлює, а служить їх провідником. Заломлююча сила кришталика дорівнює 19,0 дптр. У кришталику більше заломлює ядро, ніж кортикальні шари. Склоподібне тіло є в основному провідником для променів. Однак у клініці дуже рідко доводиться мати справу з абсолютною заломлюючою силою ока. У практичній діяльності найбільше значення має другий вид рефракції - клінічна рефракція

Т. Біріч, Л. Марченко, О. Чекіна

«Оптична система ока, рефракція» стаття з розділу Офтальмологія

Додаткова інформація:

Фізіологія людини та тварин

4. I. Заломлення світла в оптичних середовищах ока. Побудова зображення на сітківці

Зоровий аналізатор – це сукупність структур, що сприймають світлове випромінювання (електромагнітні хвилі довжиною 390-670 нм) та формують зорові відчуття. 80-90% всієї сенсорної інформації надходить в організм через зоровий аналізатор.

Оптична система ока складається з рогівки, вологи передньої камери ока, кришталика та склоподібного тіла. Рефракція відображає заломлюючу силу ока та вимірюється в діоптріях. Діоптрія (Д) – це заломлююча сила лінзи з фокусною відстанню 100 см. Заломлююча сила рогівки стала і становить 43 Д, тоді як у кришталика вона може змінюватися в залежності від ступеня натягу м'язів сумки кришталика - від 19 до 33 Д.Сумарна заломлююча сила оптичної системи ока становить 62-76Д.

Кришталик має форму двоопуклої лінзи, зміна кривизни якої забезпечує акомодацію, тобто забезпечення ясного бачення різновидалених предметів шляхом фокусування світлових променів, що надходять від предмета, на сітківці (емметропія). Акомодація ока забезпечується узгодженою роботою циліарного м'яза, цинового зв'язування та кришталика. Міопія (близорукість) - це порушення рефракції, при якому промені від предмета після проходження через світлозаломлюючі середовища фокусуються попереду сітківки, гіперметропія (далекозорість) – коли промені фокусуються за сітківкою.

Гострота зору характеризується мінімальним кутом зору, у якому людина ще може окремо бачити дві точки. У нормі гострота зору дорівнює одиниці, що дорівнює величині кута зору, що дорівнює одній хвилині, і відповідає відстані між двома колбочками, що окремо збуджуються двома точками предмета, що розглядається.

Поле зору - Це простір, видиме одним оком при фіксації погляду в одній точці (монокулярний зір). Бінокулярне поле зору має загальне поле зору (зона перекриття монокулярних полів) та дві периферичні області, окремі для кожного ока. При бінокулярному зорі в головному мозку формується більш повне та об'ємне сприйняття об'єкта та більш виражене відчуття глибини простору.