Оптична система ока

Око людини являє собою складну оптичну систему, яка складається з рогівки, вологи передньої камери, кришталика і склоподібного тіла. Переломлюються сила очі залежить від величини радіусів кривизни передньої поверхні рогівки, передньої і задньої поверхонь кришталика, відстаней між ними і показників заломлення рогівки, кришталика, водянистої вологи і склоподібного тіла. Оптичну силу задньої поверхні рогівки не враховують, оскільки показники заломлення тканини рогівки і вологи передньої камери однакові (як відомо, заломлення променів можливо лише на межі середовищ з різними коефіцієнтами заломлення).

Умовно можна вважати, що заломлюють поверхні ока сферична і їх оптичні осі збігаються, т. Е. Очей є центрованої системою. Насправді ж в оптичній системі ока є багато похибок. Так, рогівка сферична тільки в центральній зоні, показник заломлення зовнішніх шарів кришталика менше, ніж внутрішніх, ступінь заломлення променів в двох взаємно перпендикулярних площинах неоднакова. Крім того, оптичні характеристики в різних галузях суттєво різняться, причому точно визначити їх нелегко. Все це ускладнює обчислення оптичних констант очі.

Для оцінки заломлюючої здатності будь-оптичної системи використовують умовну одиницю - діоптрію (скорочено - дптр). За 1 дптр прийнята сила лінзи з головним фокусною відстанню в 1 м. Діоптрія (D) - величина, зворотна фокусної відстані (F):

D = 1 / F

Отже, лінза з фокусною відстанню 0,5 м має заломлюючої силою 2,0 дптр, 2 м - 0,5 дптр і т. Д. Переломлюються силу опуклих (збирають) лінз позначають знаком "плюс", увігнутих (розсіюють) - знаком " мінус ", а самі лінзи називають відповідно позитивними і негативними.

Існує простий прийом, за допомогою якого можна відрізнити позитивну лінзу від негативної. Для цього лінзу потрібно розташувати па відстані кількох сантиметрів від ока і пересувати її, наприклад, в горизонтальному напрямку. При розгляданні будь-якого предмета через позитивну лінзу його зображення буде змішатися в сторону, протилежну руху лінзи, а через негативну, навпаки, - в ту ж сторону.

Для проведення розрахунків, пов'язаних з оптичною системою ока, запропоновані спрощені схеми цієї системи, засновані на середніх величинах оптичних констант, отриманих при вимірюванні великої кількості очей.

Найбільш вдалим є схематичний скороченої очей, запропонований В. К. Вербицьким в 1928 р Його основні характеристики: головна площину стосується вершини рогівки; радіус кривизни останньої 6,82 мм; довжина передньо-задньої осі 23,4 мм; радіус кривизни сітківки 10,2 мм; показник заломлення внутрішньоочної середовища 1,4; загальна заломлююча сила 58,82 дптр.

Як і іншим оптичним системам, оці властиві різні аберації (від лат. Aberratio - відхилення) - дефекти оптичної системи очі, що призводять до зниження якості зображення об'єкта на сітківці. Внаслідок сферичної аберації промені, що йдуть від точкового джерела світла, збираються не в точці, а в деякій зоні на оптичної осі ока. В результаті цього на сітківці утворюється коло світлорозсіювання. Глибина цієї зони для "нормального" людського ока коливається від 0,5 до 1,0 дптр.

В результаті хроматичної аберації промені короткохвильової частини спектра (синьо-зелені) перетинаються в оці на меншій відстані від рогівки, ніж промені довгохвильового частини спектра (червоні). Інтервал між фокусами цих променів в оці може досягати 1,0 дптр.

Практично у всіх галузях є ще одна аберація, обумовлена відсутністю ідеальної сферичності заломлюючих поверхонь рогівки і кришталика. Асферічность рогівки, наприклад, може бути усунена за допомогою гіпотетичної пластинки, яка, будучи накладена на рогівку, перетворює очей у ідеальну сферичну систему. Відсутність же сферичності призводить до нерівномірного розподілу світла на сітківці: крапка, що світиться утворює на сітківці складне зображення, на якому можуть виділятися ділянки максимальної освітленості. В останні роки активно вивчається вплив зазначеної аберації на максимальну гостроту зору навіть у "нормальних" очах з метою її корекції та досягнення так званого суперзренія (наприклад, за допомогою лазера).

[1], [2], [3], [4], [5]

Формування оптичної системи очі

Розгляд органу зору різних тварин в екологічному аспекті свідчить про пристосувальний характер рефракції, т. Е. Про таке формуванні очі як оптичної системи, яке забезпечує даному виду тваринного оптимальну зорову орієнтування відповідно до особливостей його життєдіяльності та довкілля. Мабуть, не випадковим, а історично і екологічно обумовленим є той факт, що у людини відзначається переважно рефракція, близька до емметропіі, найкращим чином забезпечує чітке бачення і далеко, і близько розташованих предметів відповідно до різноманіттям його діяльності.

Спостерігається у більшості дорослих людей закономірне наближення рефракції до емметропіі знаходить вираз у високій зворотну кореляцію між анатомічним і оптичним компонентами очі: в процесі його росту проявляється тенденція до поєднання більш значною заломлюючої сили оптичного апарату з коротшою передньозадній віссю і, навпаки, більш низькою заломлюючої сили з довшою віссю. Отже, зростання очі - це регульований процес. Під зростанням очі слід розуміти не просте збільшення його розмірів, а спрямоване формування очного яблука як складної оптичної системи під впливом умов зовнішнього середовища і спадкового чинника з його видовий та індивідуальної характеристикою.

З двох компонентів - анатомічного і оптичного, поєднанням яких визначається рефракція очі, значно більш "рухомим" є анатомічний (зокрема, величина передньозадній осі). Через нього головним чином і реалізуються / регулюючі впливу організму на формування рефракції ока.

Встановлено, що у новонароджених очі, як правило, мають слабку рефракцію. У міру розвитку дітей відбувається посилення рефракції: ступінь гіперметропії зменшується, слабка гиперметропии переходить в емметропіей і навіть в міопію, емметропіческім очі в частині випадків стає короткозорими.

У перші 3 голи життя дитини відбуваються інтенсивне зростання очі, а також збільшення рефракції рогівки і довжини переднезадней осі, яка до 5-7 років досягає 22 мм, т. Е. Становить приблизно 95% від розміру очі дорослої людини. Зростання очного яблука триває до 14-15 років. У такому віці довжина осі очі наближається до 23 мм, а переломлюються сила рогівки - до 43,0 дптр.

У міру зростання очі варіабельність його клінічної рефракції зменшується: вона повільно посилюється, т. Е. Зміщується в бік емметропіі.

У перші роки життя дитини переважним видом рефракції є далекозорість. У міру збільшення віку поширеність далекозорості зменшується, а емметропіческой рефракції і короткозорості збільшується. Частота короткозорості особливо помітно підвищується, починаючи з 11 - 14 років, досягаючи у віці 19-25 років приблизно 30%. На частку далекозорості і емметропіі в цьому віці доводиться приблизно 30 і 40% відповідно.

Хоча кількісні показники поширеності окремих видів рефракції очей у дітей, що наводяться різними авторами, помітно варіюють, зазначена вище загальна закономірність зміни рефракції очей у міру збільшення віку зберігається.

В даний час робляться спроби встановити середньовікові норми рефракції очей у дітей та використовувати цей показник для вирішення практичних завдань. Однак, як показує аналіз статистичних даних, відмінності у величині рефракції у дітей одного і того ж віку настільки значні, що такі норми можуть бути лише умовними.

[6], [7], [8]