Оптическая система глаза

С точки зрения физической оптики, человеческий глаз относят к центрированным оптическим системам, для которых характерно наличие 2-х и более линз, которые имеют одну общую главную оптическую ось.

 

Оптическая система глаза — это оптический аппарат глаза, в который входят живые линзы (хрусталик и роговица, между которыми находится диафрагма), стекловидное тело и водянистая влага. К ней также относят и слезную жидкость, обеспечивающую прозрачность роговой оболочки. Основные преломляющие поверхности данной системы – это обе поверхности хрусталика и передняя поверхность роговицы. Функция остальных сред, главным образом, состоит в проведении света.

 

Глаз воспринимает рассматриваемые предметы внешнего мира, анализируя их изображения на сетчатке. В функциональном отношении глаз делится на 2 ключевых отдела: световоспринимающий и светопроводящий.

 

К светопроводящему отделу относятся прозрачные среды глаза: роговая оболочка, влага передней камеры, стекловидное тело и хрусталик. Световоспринимающий отдел – это сетчатка. При помощи оптической системы светопроводящих сред изображение предметов воспроизводится на сетчатке.

 

Отражаясь от рассматриваемых предметов, лучи света проходят через 4 преломляющие поверхности: заднюю и переднюю поверхности роговой оболочки, заднюю и переднюю поверхности хрусталика. Проходя через каждую из них, луч отклоняется от первоначального направления, в итоге в фокусе оптической системы мы получаем реальное, но перевернутое на 180 градусов изображение предмета, на который смотрим. Существует такое понятия, как рефракция, означающее преломление света в оптической системе.

 

Оптическая ось глаза – это прямая линия, которая проходит через центры кривизны каждой из преломляющих поверхностей. Лучи света, которые падают параллельно данной оси, после преломления соединяются вместе в главном фокусе системы. От бесконечно удаленных предметов идут параллельные лучи, а главным фокусом оптической системы является место на продолжении оптической оси, в котором образуется изображение предметов, которые бесконечно удалены.

 

Расходящиеся лучи, которые идут от предметов, находящихся на любом конкретном расстоянии, будут собираться в дополнительных фокусах. Расположены они будут дальше, чем главный фокус, поскольку для фокусировки расходящихся лучей нужна дополнительная преломляющая сила, и чем сильнее расхождение падающих лучей, тем она должна быть больше, т. е. она возрастает при приближении источника этих лучей.

 

Расстояние между главной плоскостью и главным фокусом – это главное фокусное расстояние оптической системы.

 

Оптическая сила системы зависит от фокусного расстояния. Чем оно короче, тем сильнее преломляет система. Оптическая сила линз измеряется при помощи величины, которая является обратной фокусному расстоянию, называемой диоптрией.

 

Одна диоптрия (дптр) – это преломляющая сила линзы при фокусном расстоянии один метр. Узнав фокусное расстояние линзы, можно определить ее рефракцию.

 

Чтоб полностью охарактеризовать оптическую систему глаза, нужно узнать радиусы кривизны, как передней, так и задней поверхностей роговой оболочки и хрусталика, а также толщину хрусталика и роговицы, определить длину анатомической оси глаза, глубину передней камеры и ключевые показатели преломления прозрачных сред.

 

Измерить вышеописанные величины можно разными методами, которые делятся на 3-и группы: оптические, ультразвуковой и рентгенологический. Оптические методы позволяют измерить отдельные элементы преломляющего аппарата, и определить длину оси путем вычислений. Ультразвуковой и рентгенологический методы дают возможность непосредственно измерить точную длину оси глаза.