I. Глаз человека как оптическая система. Физические характеристики элементов глаза

ЯГМА

Медицинской физика

Фармацевтический факультет

Лекция № 4.

«Физика и биофизика зрения»

Составил: Крайнова Е.Ю.

Г.

I. Глаз человека как оптическая система. Физические характеристики элементов глаза.

Глаз - сферическое тело, помещенное в глазницы, является периферической частью зрительного анализатора. Глаз состоит из 3-х основных оболочек.

Рис.1. Схема строения глаза
1 - склера,
2 - сосудистая оболочка,
3 - сетчатка,
4 - роговица,
5 - радужка,
6 - ресничная мышца,
7 - хрусталик,
8 - стекловидное тело,
9 - диск зрительного нерва,
10 - зрительный нерв,
11 - желтое пятно.

1. Наружная оболочка - склера и роговица (белковая прозрачная оболочка).

2. Средняя сосудистая оболочка - пигментирована для защиты светочувствительных элементов. Она переходит в передней части в мышечный комплекс - реснитчатое тело и радужку, которые ограничивают зрачок.

3. Внутренняя оболочка - сетчатка имеет 10 слоев и содержит световоспринимающие элементы – колбочки и палочки. Колбочки – элементы зрения на свету и могут различать цвет, а палочки работают в условиях сумеречного и ночного зрения и цвета не различают.

В области сетчатки находится «слепое» пятно, куда входят зрительный нерв и «желтое» пятно, в центре которого (зрительной ямке) существует место наилучшего видения (содержит только колбочки).

Глаз содержит хрусталик – чечевиднообразное тело d = 10мм, который подвешен к реснитчатому телу на специальных связках. В расслабленном состоянии имеет наибольшую выпуклость, определяемую эластичностью. Хрусталик более плотен внутри. Пространство перед ним заполнено жидкостью передней камеры глаза. За хрусталиком находится небольшая задняя камера глаза, заполненная лимфоподобной жидкостью. Вся полость глаза перед сетчаткой заполнена прозрачным, студенистым, стекловидным телом.

Как оптическая система, глаз – это сложная не совсем центрированная система, имеющая 4 преломляющих полости и среды с различными показателями преломления.

Физические функции элементов глаза.

1. Опорно-механическая (ее выполняет склера, капсула хрусталика и его связка, стекловидное тело).

2. Светопреломляющая и светопередающая (роговица, хрусталик) среды.

3. Светорегулирующая (радужка, реснитчатое тело).

4. Световоспринимающая (палочки и колбочки).

С оптической точки зрения:

роговица – выпукло-вогнутый мениск с п = 1,38 и преломляющей силой Д = 43дптр.

хрусталик – естественная двояковыпуклая линза с изменением радиуса кривизны поверхностей, и следовательно и с изменяющейся преломляющей силой, «п» наружных слоев хрусталика – 1,38, внутренних слоев – 1,41.

Изменение преломляющей способности хрусталика связано с его естественной эластичностью, в результате которой меняется кривизна его сферических поверхностей.

При максимальном напряжении реснитчатого тела напряжение связок ослабевает, и он становится более выпуклым.

1. Преломляющая способность хрусталика в центральной части больше, чем в периферической (позволяет устранять некоторые искажения изображений).

2. Глаз реагирует на освещенность самую низкую.

3. Глаз не засвечивается при самом ярком солнечном свете.

II. Аккомодация и её оценка. Адаптация, её виды и характеристика.

Аккомодация (comodus - удобный) - это свойство глаза четко видеть предметы, находящиеся на различных расстояниях от глаза.

В основе аккомодации лежит способность хрусталика менять свою кривизну под действием импульсов, посылаемых из центральной нервной системы в ресничную мышцу.

Её основные характеристики:

1. Ближняя точка ясного видения (punctum proximum) – (Рр) - это

точка, соответствующая min расстоянию, на котором напряженный глаз четко различает предмет. Зависит от свойств аппарата аккомодации, от эластичности хрусталика, и с возрастом – отдаляется. У молодых она находится на r = 7-10 см от глаза.

2. Дальняя точка ясного видения (Рr) – это точка, соответствующая максимальному расстоянию (punctum remootum) ясного видения без напряжения глаза. У нормального глаза эта точка находится в условной бесконечности. Её положение определяется анатомическими способностями глаза.

3. Диапазон или объем аккомодации (L, Д, Да) – это расстояние между Рr и Рр или разность оптических сил глаза при установлении на дальнюю и ближнюю точки ясного видения.

.

Количественно:

I. Да = Д = Дрr – Дрр

II. L = Lr - Lр

Да - диапазон аккомодации (в диоптриях дптр)

Дптр- единица оптической силы линз и оптических систем:

1 дптр- преломляющая сила линзы с фокусным расстоянием (в м).

Lрр - расстояние от вершины роговицы до ближней точки (в м).

Lрr - расстояние от вершины роговицы до дальней точки (в м).

С возрастом диапазон аккомодации уменьшается и к 60 годам равен – 1-0,5 Дптр.(пресбиопия – старческое зрение).

Адаптация – изменение (приспособление) чувствительности глаза соответственно интенсивности светового воздействия.

Из различных видов адаптации для медицинской практики имеют значение 2 вида:

1. Световая адаптация - явление уменьшения чувствительности глаза в условиях пребывания на свету.

Особенности:

- происходит в течении 30-60 сек.

- относительная чувствительность глаза уменьшается по нелинейному

закону.

Механизм

- сужение зрачка (от 6-7мм до 2мм и меньше)

- разложение светочувствительного вещества в колбочках и палочках.

- перемещение пигмента в сетчатке с целью защиты светочувствительных элементов.

2. Темновая адаптация - явление увеличения чувствительности глаза в условиях темноты.

Особенности:

- происходит в течение 30-60 мин.

γ - относительная чувствительность глаза возрастает при этом по нелинейному закону. Явление темновой адаптации учитывается при работе рентгенологов (рентгеноскопии) и флюорологов.

III.

IV.

III. Разрешающая способность глаза и её определение.

Разрешающая способность – это свойство глаза видеть раздельно два предельно близко расположенных малых объекта или их детали.

В медицинской практике РС называют остротой зрения.

В клинической медицинской практике различают 2 вида РС:

1. Абсолютная РС (γ) – характеризуется величиной, обратной предельному углу разрешения:

γ=φ ^–1

γ [град ^-1 ] - абсолютная острота зрения

φ [град ^-1 ] - предельный угол

Предельный угол (φ) – это угол, под которым глаз видит раздельно на расстоянии ч, равном 25см, две близко расположенных точки.

φ=R*(х/у) (угол. мин.)

х – линейный размер объекта (м)

у – расстояние до объекта

R- коэффициент пропорциональности 3438 угл. минут

2.Относительная РС (V) – характеризуется отношением стандартного

предельного разрешающего угла к фактически разрешенному для

данного расстояния углу.

V = φ_о / φ _факт (безразмерен)

φ_о - стандартный предельный угол, под которым с определенного расстояния, при остроте зрения, равной 1, испытуемый должен различать тестовый табличный знак с углом размером в 1 минуту.

φ _факт - фактический угол, под которым испытуемый различает этот же тестовый знак.

«V» зависит от:

· размера объекта (х),

· расстояния до него (у)

· формы объекта,

· его цвета

· контраста объекта с фоном

· освещенности таблицы

· особенности глаза

На практике РС (остроту зрения) определяют при помощи специальных таблиц и знаков (буквы, кольца, различные фигуры), принятых за Международный стандарт.

РС (остроту зрения) определяют с расстояния 25-30 см или с расстояния 5 м.