Характеристики светового стимула

Зрение эволюционно приспособлено к восприятию электромазгнитных излучений в определенной, весьма узкой части их диапазона (видимый свет).

Напомним, что видимый свет представляет собой электромагнитное излучение, длина волны которого находится в пределах от 400 до 700 нм. Энергия этого излучения обратно пpoпopциональна его длине волны.

Главные характеристики светового стимула:

1. частота (длина волны)

2. интенсивность (амплитуда).

Частота определяет окраску света, интенсивность –яркость.

Оптический аппарат глаза Синонимы – диоптрический аппарат глаза.

Система линз современного фотоаппарата дает изображение значительно более высокого качества, чем диоптрический аппарат глаза.

Герман фон Гельмгольц (Helmholtz H.L.F., 1821-1894, немецкий физик и физиолог) пошутил, что если бы ему прислали оптический инструмент, сконструированный так небрежно, как глаз, он отослал бы его обратно изготовителю.

Оптическая система глаза — неточно центрированная сложная система линз, формирующая на сетчатке перевёрнутое и уменьшенное изображение внешнего мира.

Рефракция

Диоптрический аппарат:

1. роговица

2. водянистая влага передней и задней камер

3. радужная оболочка, окружающая зрачок

4. хрусталик

5. стекловидное тело

На пути к светочувствительной оболочке глаза (сетчатке) лучи света проходят через несколько прозрачных сред — роговицу, водянистую влагу передней камеры, хрусталик и стекловидное тело.

Глазное яблоко имеет шарообразную форму, что облегчает его повороты для наведения на рассматриваемый объект.

Преломляющую силу(ПС) любой оптической системы выражают вдиоптриях(D). Одна диоптрия равна преломляющей силе линзы с фокусным расстоянием 1 м.

ПС = 1 / f ,

где f — фокусное расстояние в метрах

Преломляющая сила здорового глаза составляет 59 Dпри рассматривании далеких и 70,5D— при рассматривании близких предметов.

Чтобы схематически представить проекцию изображения предмета на сетчатку, нужно провести линии от его концов через узловую точку (в 7 мм сзади от роговой оболочки). На сетчатке получается изображение, резко уменьшенное и перевернутое вверх ногами и справа налево (рис.14.3).

Определенная кривизна и показатель преломления роговицы и в меньшей мере хрусталика определяют преломление световых лучей внутри глаза (рис.). Преломляющая сила роговицы изменяется с возрастом обратно пропорционально радиусу кривизны и составляет в среднем у детей первого года жизни 45 D, а к 7 годам, как и у взрослых, — около 44D.

Рис. 14.2. Механизм аккомодации (по Гельмгольцу).

1 — склера; 2 — сосудистая оболочка; 3 — сетчатка: 4 — роговица; 5 — передняя камера; б — радужная оболочка; 7 — хрусталик; 8 — стекловидное тело; 9 — ресничная мышца, ресничные отростки и ресничный поясок (цинновы связки); 10 — центральная ямка; 11 — зрительный нерв.

Рис. 14.3. Ход лучей от объекта и построение изображения на сетчатой оболочке глаза.

АВ — предмет; ав — его изображение; 0 — узловая точка; Б — б — главная оптическая ось.

Аккомодация

Аккомодация— это приспособление (способность, свойство) глаза к ясному видению объектов, удаленных на разное расстояние. Т.е. видеть хорошо и вдаль, и вблизи.

Для ясного видения объекта необходимо, чтобы он был сфокусирован на сетчатке, т.е. чтобы лучи от всех точек его поверхности проецировались на поверхность сетчатки (рис. 14.4). Когда мы смотрим на далекие предметы (А), их изображение (а) сфокусировано на сетчатке и они видны ясно. Зато изображение (б) близких предметов (Б) при этом расплывчато, так как лучи от них собираются за сетчаткой.

Главную роль в аккомодации играет хрусталик, изменяющий свою кривизну и, следовательно, преломляющую способность. При рассматривании близких предметов хрусталик делается более выпуклым (см. рис. 14.2), благодаря чему лучи, расходящиеся от какой-либо точки объекта, сходятся на сетчатке. Механизмом аккомодации является сокращение ресничных мышц, которые изменяют выпуклость хрусталика. Хрусталик заключен в тонкую прозрачную капсулу, которую всегда растягивают, т.е. уплощают, волокна ресничного пояска (циннова связка). Сокращение гладких мышечных клеток ресничного тела уменьшает тягу цинковых связок, что увеличивает выпуклость хрусталика в силу его эластичности. Ресничные мышцы иннервируются парасимпатическими волокнами глазодвигательного нерва. Введение в глаз атропина вызывает нарушение передачи возбуждения к этой мышце, ограничивает аккомодацию глаза при рассматривании близких предметов. Наоборот, парасимпатомиметические вещества — пилокарпин и эзерин — вызывают сокращение этой мышцы.

Для нормального глаза молодого человека дальняя точка ясного видения лежит в бесконечности. Далекие предметы он рассматривает без всякого напряжения аккомодации, т.е. без сокращения ресничной мышцы. Ближайшая точка ясного видениянаходится на расстоянии10 см от глаза.

Рис- 14.5. Рефракция в нормальном (А), близоруком (Б) и дальнозорком (Г) глазу и оптическая коррекция близорукости (В) и дальнозоркости (Д) (схема).

Старческая дальнозоркость. Хрусталик с возрастом теряет эластичность, и при изменении натяжения цинковых связок его кривизна меняется мало. Поэтому ближайшая точка ясного видения находится теперь не на расстоянии 10 см от глаза, а отодвигается от него. Близкие предметы при этом видны плохо. Это состояние называется старческой дальнозоркостью, илипресбиопией.Пожилые люди вынуждены пользоваться очками с двояковыпуклыми линзами.

Аномалии рефракции глаза.

Две главные аномалии рефракции глаза — близорукость, или миопия, и дальнозоркость, или гиперметропия, — обусловлены не недостаточностью преломляющих сред глаза, а изменением длины глазного яблока (рис. 14.5, А).

Близорукость. Если продольная ось глаза слишком длинная, то лучи от далекого объекта сфокусируются не на сетчатке, а перед ней, в стекловидном теле (рис. 14.5,5). Такой глаз называется близоруким, или миопическим. Чтобы ясно видеть вдаль, необходимо перед близорукими глазами поместить вогнутые стекла, которые отодвинут сфокусированное изображение на сетчатку (рис. 14.5, В).

Дальнозоркость. Противоположна близорукости дальнозоркость, или гиперметропия. В дальнозорком глазу (рис. 14.5, Г) продольная ось глаза укорочена, и поэтому лучи от далекого объекта фокусируются не на сетчатке, а за ней. Этот недостаток рефракции может быть компенсирован аккомодационным усилием, т.е. увеличением выпуклости хрусталика. Поэтому дальнозоркий человек напрягает аккомодационную мышцу, рассматривая не только близкие, но и далекие объекты. При рассматривании близких объектов аккомодационные усилия дальнозорких людей недостаточны.

Поэтому для чтения дальнозоркие люди должны надевать очки с двояковыпуклыми линзами, усиливающими преломление света (рис. 14.5, Д). Гиперметропию не следует путать со старческой дальнозоркостью. Общее у них лишь то, что необходимо пользоваться очками с двояковыпуклыми линзами.

Астигматизм. К аномалиям рефракции относится также астигматизм, т.е. неодинаковое преломление лучей в разных направлениях (например, по горизонтальному и вертикальному меридиану). Астигматизм обусловлен не строго сферической поверхностью роговой оболочки. При астигматизме сильных степеней эта поверхность может приближаться к цилиндрической, что исправляется цилиндрическими очковыми стеклами, компенсирующими недостатки роговицы.