10.9 Аккомодация

Глаз должен видеть одинаково хорошо предметы, расположенные на разных расстояниях от него. Как бы не менялось расстояние от предмета до глаза, на сетчатке должно получаться четкое изображение. Но расстояние между сетчаткой глаза и его оптическим центром фиксировано, значит согласно уравнению (10.5), которое можно преобразовать к виду:

Изображение может получиться на сетчатке глаза только при условии, что одновременно с изменением расстояния до предмета меняется фокусное расстояние оптической системы глаза. Изменение фокусного расстояния оптической системы глаза может происходить за счет изменения радиусов кривизны поверхности хрусталика (см. уравнение 10.5). Это явление называется аккомодацией.

Аккомодация происходит непроизвольно. Как только глаз переводится с одного предмета на другой, нарушается резкость изображения, о чем в мозг приходит сигнал. Обратный сигнал из мозга к цилиарной мышце вызывает ее сокращение или растяжение до тех пор, пока не получится резкое изображение. Точка, которую глаз видит при расслабленной цилиарной мышце, называется дальней точкой, видимая при максимальном напряжении – ближней точкой. Для нормального глаза дальняя точка лежит бесконечно далеко, ближняя на расстоянии около 15-20см.

Изображение удаленного предмета в глазе: a – нормальный глаз; b – близорукий глаз; с – дальнозоркий глаз.

Рисунок 10.15

При близорукости дальняя точка лежит на конечном расстоянии, иногда при сильной близорукости – очень близко от глаза. Соответственно приближается и ближняя точка, поэтому близорукие люди для лучшей видимости приближают предметы к глазу. Близорукость вызывается либо вытянутостью глазного яблока, либо спазмом цилиарной мышцы. Коррекция близорукости производится с помощью очков с рассеивающими линзами.

Дальнозоркость вызвана либо уменьшенными размерами глазного яблока, либо слабой аккомодацией, что приводит к удалению ближней точки от глаза. Для коррекции этого недостатка глаза применяются очки с собирающими линзами.

На рисунке 10.16 демонстрируется подбор очков для коррекции зрения.

Рисунок 10.16

Подбор очков для чтения для дальнозоркого (a) и близорукого (b) глаза. Предмет располагается на расстоянии наилучшего зрения нормального глаза. Мнимое изображение располагается на расстоянии f, равном расстоянию наилучшего зрения данного глаза.

10.10 Угол зрения. Разрешающая способность глаза

Рисунок 10.17

Величина изображения предмета на сетчатке определяется исключительно углом зрения  с вершиной в оптическом центре глаза и с лучами, направленными на крайние точки предмета (см.рис.10.17). Можно увеличить угол зрения, приблизив предмет к глазу. Однако при этом усиливается напряжение цилиарной мышцы и глаз устает. Особенно трудно аккомодировать глаз, если предмет расположен около ближней точки.

Расстоянием наилучшего зрения называется такое расстояние от предмета до глаза, при котором угол зрения оказывается максимальным, а напряжение цилиарных мышц не чрезмерно велико и глаз не устает. У нормального глаза расстояние наилучшего зрения около 25см. Близоруким людям нужно приблизить предмет к глазу; это позволяет им различать довольно малые предметы. Наоборот, дальнозоркие люди затрудняются в различии мелких предметов.

Две точки изображения будут восприниматься раздельно, если они попадут на две разные светочувствительные клетки сетчатки. В противном случае они будут возбуждать лишь одну клетку. Принято говорить, что глаз не разрешает две разные точки предмета, если их изображения получаются на одном светочувствительном элементе сетчатки. Разрешающая способность глаза оценивается по минимальному углу зрения, под которым при хорошем освещении две точки видны отдельно.

Опыт дает для минимального угла зрения значение около угловой минуты ( ), если освещенность предмета около 5лк. Это соответствует примерно расстоянию между двумя соседними палочками или колбочками равному пяти микронам.

С уменьшением освещенности разрешающая способность глаза ухудшается; как говорят, падает острота зрения. Под остротой зрения понимают величину, обратную наименьшему разрешаемому при данной освещенности углу, выраженному в минутах: В=1/. Она меняется от 0,3 при освещенности менее 0.1лк до 1.3 при освещенности более 100лк.