Око як оптична система

Будова ока людини. Власне оком є очне яблуко: передньо-задній розмір у дорослого в середньому 24,3 мм, вертикальний - 23,4 мм і горизонтальний - 23,6 мм. Стінки ока складаються з трьох концентрично розташованих оболонок. Зовнішня білкова оболонка - склера 1 - в передній частині ока перетворюється на прозору опуклу рогову оболонку 2 - рогівку. Товщина рогівки в центрі близько 0,6 мм, на периферії - до 1 мм. За оптичними властивостями рогівка - найбільш сильно заломлююча частину ока. Радіус кривизни рогівки приблизно 7-8 мм, показник заломлення її речовини 1,38. Зовнішній покрив рогівки переходить в кон'юнктиву 3, прикріплену до вій.

До склери прилягає судинна оболонка 4, внутрішня поверхня якої вистелена шаром темних пігментних клітин, що перешкоджають внутрішньому дифузному розсіюванню світла в оці. У передній частині очі судинна оболонка переходить у райдужну 5, в якій є круглий отвір - зіниця 6. Безпосередньо до зіниці з внутрішньої сторони ока примикає кришталик 7 - прозоре і пружне тіло, подібне двоопуклій лінзі. Діаметр кришталика 8-10 мм, радіус кривизни передньої поверхні в середньому 10 мм, задній - 6 мм. Показник заломлення речовини кришталика дещо більше значення n = 1,4.

Між рогівкою і кришталиком розташована передня камера 8 ока, вона заповнена водянистою вологою - рідиною, близької за оптичними властивостями до води. Вся внутрішня частина ока від кришталика до задньої стінки зайнята прозорою драглистою масою, званої склоподібним тілом 9. Показник заломлення склоподібного тіла такий же, як і у водянистої вологи.

Зоровий нерв 10 входить в очне яблуко через задню стінку; розгалужуючись, він переходить в самий внутрішній шар ока - сітківку, або ретину 11, що є светлосприймаючим (рецепторним) апаратом ока. Сітківка складається з декількох шарів і неоднакова по своїй товщині і чутливості до світла, в ній знаходяться світлочутливі зорові клітини, периферичні кінці яких мають різну форму. Довгасті закінчення називають паличками, конусоподібні - колбочками. На сітківці ока людини розташоване близько 130 млн паличок і 7 млн колбочок. Довжина паличок 63-81 мкм, діаметр близько 1,8 мкм, для колбочок, відповідно, 35 і 5-6 мкм.

У місці входження зорового нерва знаходиться не чутлива до світла сліпа пляма 12. У середині сітківки, трохи ближче до скроневої області, лежить саме чутливе до світла жовта пляма 13, центральна частина якого має діаметр близько 0,4 мм.

Колбочки і палички розподілені по сітківці нерівномірно. Колби розташовані головним чином в центральній частині сітківки, в жовтій плямі, в центрі жовтої плями знаходяться виключно колбочки, на краях сітківки - лише палички

2. Формування зображення предметів в оці.

Око може бути представлене як центрована оптична система, утворена рогівкою, рідиною передньої камери і кришталиком (чотири заломлюючі поверхні) і обмежена спереду повітряним середовищем, ззаду - склоподібним тілом. Головна оптична вісь ОО (рис. 1) проходить через геометричні центри рогівки, зіниці і кришталика. Крім того, розрізняють ще зорову вісь О'О' ока, яка визначає напрямок найбільшої світлочутливості і проходить через центри кришталика і жовтої плями. Кут між головною оптичною і зорової осями становить близько 5°.

Основне заломлення світла відбувається на зовнішньому кордоні рогівки, оптична сила всій рогівки дорівнює близько 40 дптр, кришталика - близько 20 дптр, а всього ока - близько 60 дптр.

3. Акомодація.

По-різному віддалені предмети повинні давати на сітківці однаково чіткі зображення. Це можна здійснити або змінюючи відстань між головною площиною і сітківкою, як це роблять у фотоапаратах або змінюючи кривизну кришталика і, отже, фокусні відстані f₁ і f₂. B оці людини реалізується другий випадок.

Пристосування ока до чіткого бачення різному віддалених предметів - «наводку на різкість» - називають акомодацією. Якщо предмет наближається до ока, то у кришталика збільшується кривизна; чим ближче предмет, тим більше оптична сила очі, її зміни відбуваються приблизно в межах 60-70 дптр.

У дорослої здорової людини очей найчастіше акомодувати на відстані 25 см, зване відстанню найкращого зору.

Найбільш близьке розташування предмета від ока, при якому ще можливе чітке зображення на сітківці, називають ближньої точкою очі (ближня точка ясного бачення). Відстань до ближньої точки очі з віком збільшується; отже, акомодація зменшується.

4. Механізми зорового сприйняття. Поле зору.

Розмір зображення на сітківці залежить не тільки від розміру предмета, а й від його видалення від ока, тобто від кута, під яким видно предмет. Кут зору - це кут між променями, що йдуть від крайніх точок предмета через співпадаючі вузлові точки.

Для характеристики роздільної здатності ока використовують найменший кут зору, при якому людське око ще розрізняє дві точки предмета. Цей кут приблизно рівний 1 ', що відповідає відстані між точками, рівному 70 мкм, якщо вони знаходяться на відстані найкращого зору. Розмір зображення на сітківці у цьому випадку дорівнює 5 мкм, що відповідає середній відстані між двома колбами на сітківці. Тому якщо зображення двох точок на сітківці займе лінію коротше 5 мкм, то ці точки не вирішаться, тобто око їх не розрізняє.

У медицині роздільну здатність ока оцінюють гостротою зору. За норму гостроти зору приймається одиниця, тобто найменший кут зору дорівнює 1 '. При відхиленнях гострота зору в стільки разів менше норми, у скільки разів найменший кут зору більше хвилини. Якщо найменший кут зору дорівнює 4 'то гострота зору дорівнює 1:4 = 0,25.