Физические основы зрения
Физика зрения
а) Устройство глаза.
Глаз, как оптическая система состоит из следующих элементов (рис. 49):
| Рис. 49. |
2. Роговица – передняя часть склеры, более выпуклая и прозрачная, действующая как собирающая линза (оптическая сила Д ~ 40 дптр). Она обеспечивает 75 % фокусирующей способности глаза. Ее толщина 0,6–1 мм; показатель преломления n = 1,38;
3. Радужная оболочка с отверстием – зрачком (4).
Радужная оболочка представляет собой мышечное кольцо, окрашенное пигментом. Это кольцо, сжимаясь или растягиваясь, меняет размеры зрачка и тем самым величину светового потока, попадающего в глаз.
5. Хрусталик – природная прозрачная двояковыпуклая линза диаметром 8–10 мм, имеющая слоистую структуру (n = 1,41) (Д = 20–30 дптр.).
6. Циллиарная связка, которая может натягиваться и расслабляться, меняя радиусы кривизны поверхности хрусталика. Полость между роговицей и хрусталиком (передняя камера) заполнена водянистой влагой (n = nводы) (Д = 2‑4 дптр.).
7. Стекловидное тело (задняя глазная камера) – это стекловидное вещество (n = nводы) (Д = 6 дптр.). Роговица, передняя камера, хрусталик и стекловидное тело образуют оптическую систему, оптический центр которой находится на расстоянии ~ 5 мм от роговицы (фокусное расстояние F = 17,2 мм).
8. Сосудистая оболочка. Ей с внутренней стороны выстлана склера. Это темные пигментные клетки, препятствующие рассеянию света в глазу.
9. Сетчатка – представляет собой полусферу, состоящую из рецепторных клеток, которые образуются при разветвлении зрительного нерва, а нервные окончания имеют вид колбочек и палочек. Колбочки и палочки – это светочувствительный слой, который служит для различения мелких деталей и восприятия цвета. Палочек 120‑125 млн.; колбочек 6 - 10 млн. С помощью палочек человек различает предметы в сумерки и ночью. Диаметр палочек 2 мкм, длина 6 мкм. Диаметр колбочек 7 мкм, длина около 35 мкм. В средней части сетчатки преобладают колбочки, а по краям палочки.
10. Зрительный нерв – он, разветвляясь, образует светочувствительный слой – сетчатку.
11. Слепое пятно – место, где зрительный нерв входит в глаз. Здесь нет ни колбочек, ни палочек. Свет попадающий на эту область не вызывает ощущений.
12. Центральная ямка – область наибольшей остроты зрения. Область вокруг центральной ямки называется желтым пятном. Человек видит ясно те предметы, изображение которых проецируется на желтое пятно.
Роговицу и открытую часть глаза защищает коньюктива – наружная оболочка глаза.
На желтое пятно проецируются изображения, охватывающие по горизонтали 8°, а по вертикали 6°, на центральную ямку ~ 1‑1,5°. Общее поле зрения глаза ~ 120–150°. Общая оптическая сила глаза в покое 60 дптр. При напряжении > 70 дптр.
Глаз как оптическую систему характеризуют следующими параметрами:
б) Аккомодация – приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов.
В норме при приближении предмета к глазу на расстояние до 25 см аккомодация совершается без существенного напряжения. Это расстояние называется расстоянием наилучшего зрения.
в) Адаптация – способность глаза приспосабливаться к различным яркостям. Светочувствительность глаза изменяется в широких пределах.
г) Угол зрения – это угол между лучами, идущими от крайних точек предмета через оптический центр глаза. Наименьший угол зрения – угол, при котором человеческий глаз еще различает две точки предмета раздельно.
д) Предел разрешения – наименьшее расстояние между двумя точками предмета, рассматриваемого с расстояния наилучшего зрения, при котором они различимы как отдельные объекты. В норме это 75 мкм.
е) Острота зрения – медицинский показатель – показывает величину, обратную наименьшему углу зрения ( ) (в угловых минутах). ; Для нормального зрения острота равна 1. То есть наименьший угол зрения = 1'. На практике остроту зрения определяют по специальной таблице.