Øyets optiske system

Det menneskelige øyet er et komplekst optisk system som består av hornhinnen, væsken i det fremre kammeret, linsen og glasslegemet. Øyets brytningsevne avhenger av størrelsen på krumningsradiene til hornhinnens fremre overflate, linsens fremre og bakre overflater, avstandene mellom dem og brytningsindeksene til hornhinnen, linsen, kammervannet og glasslegemet. Den optiske effekten til hornhinnens bakre overflate tas ikke med i betraktningen, siden brytningsindeksene til hornhinnevevet og væsken i det fremre kammeret er de samme (som kjent er brytning av stråler bare mulig ved grensen mellom medier med forskjellige brytningsindekser).

Konvensjonelt kan man anta at øyets brytningsflater er sfæriske og at deres optiske akser sammenfaller, dvs. at øyet er et sentrert system. I virkeligheten har øyets optiske system mange feil. Dermed er hornhinnen bare sfærisk i den sentrale sonen, brytningsindeksen til de ytre lagene i linsen er mindre enn de indre, og brytningsgraden til stråler i to gjensidig vinkelrette plan er ikke den samme. I tillegg varierer de optiske egenskapene i forskjellige øyne betydelig, og det er ikke lett å bestemme dem nøyaktig. Alt dette kompliserer beregningen av øyets optiske konstanter.

For å evaluere brytningsevnen til et hvilket som helst optisk system brukes en konvensjonell enhet - dioptri (forkortet - dptr). For 1 dptr tas effekten til et objektiv med en hovedbrennvidde på 1 m. Dioptri (D) er den resiproke verdien av brennvidden (F):

D=1/F

Derfor har en linse med en brennvidde på 0,5 m en brytningsevne på 2,0 dptr, 2 m - 0,5 dptr, osv. Brytningsevnen til konvekse (konvergerende) linser er indikert med plusstegnet, konkave (divergerende) linser - med minustegnet, og linsene i seg selv kalles henholdsvis positive og negative.

Det finnes en enkel metode for å skille en positiv linse fra en negativ. For å gjøre dette må du plassere linsen i en avstand på noen centimeter fra øyet og flytte den, for eksempel i horisontal retning. Når du ser på et objekt gjennom en positiv linse, vil bildet bevege seg i motsatt retning av linsebevegelsen, og gjennom en negativ linse, tvert imot, i samme retning.

For å utføre beregninger relatert til øyets optiske system, foreslås forenklede skjemaer for dette systemet, basert på gjennomsnittsverdiene av optiske konstanter oppnådd ved å måle et stort antall øyne.

Det mest vellykkede er det skjematiske reduserte øyet som ble foreslått av VK Verbitsky i 1928. Hovedkarakteristikkene er: hovedplanet berører hornhinnens toppunkt; krumningsradiusen til sistnevnte er 6,82 mm; lengden på den fremre-bakre aksen er 23,4 mm; krumningsradiusen til netthinnen er 10,2 mm; brytningsindeksen til det intraokulære mediet er 1,4; den totale brytningsevnen er 58,82 dioptrier.

I likhet med andre optiske systemer er øyet utsatt for forskjellige aberrasjoner (fra latin aberratio - avvik) - defekter i øyets optiske system, noe som fører til en reduksjon i kvaliteten på bildet av et objekt på netthinnen. På grunn av sfærisk aberrasjon samles stråler som kommer fra en punktkilde av lys ikke på et punkt, men i en bestemt sone på øyets optiske akse. Som et resultat dannes en sirkel av lysspredning på netthinnen. Dybden av denne sonen for et "normalt" menneskeøye varierer fra 0,5 til 1,0 dioptrier.

Som følge av kromatisk aberrasjon krysser strålene i den kortbølgede delen av spekteret (blågrønn) hverandre i øyet i kortere avstand fra hornhinnen enn strålene i den langbølgede delen av spekteret (rød). Avstanden mellom fokusene til disse strålene i øyet kan nå 1,0 Dptr.

Nesten alle øyne har en annen aberrasjon forårsaket av mangel på ideell sfæriskhet i brytningsflatene på hornhinnen og linsen. Asfæriskhet i hornhinnen kan for eksempel elimineres ved hjelp av en hypotetisk plate, som, når den plasseres på hornhinnen, gjør øyet til et ideelt sfærisk system. Fraværet av sfæriskhet fører til ujevn fordeling av lys på netthinnen: et lysende punkt danner et komplekst bilde på netthinnen, hvor områder med maksimal belysning kan skilles ut. I de senere år har innflytelsen av denne aberrasjonen på maksimal synsskarphet blitt aktivt studert selv i "normale" øyne med sikte på å korrigere den og oppnå såkalt overvåking (for eksempel ved hjelp av en laser).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Dannelsen av øyets optiske system

En undersøkelse av synsorganet til ulike dyr i det økologiske aspektet vitner om refraksjonens adaptive natur, dvs. om en slik dannelse av øyet som et optisk system som gir den gitte dyrearten optimal visuell orientering i samsvar med egenskapene til dens livsaktivitet og habitat. Tilsynelatende er det ikke tilfeldig, men historisk og økologisk betinget at mennesker overveiende har en refraksjon nær emmetropi, som best sikrer klart syn på både fjerne og nære objekter i samsvar med mangfoldet av deres aktiviteter.

Den regelmessige tilnærmingen fra refraksjon til emmetropi som observeres hos de fleste voksne, uttrykkes i en høy invers korrelasjon mellom øyets anatomiske og optiske komponenter: i vekstprosessen manifesteres en tendens til å kombinere en større brytningsevne i det optiske apparatet med en kortere anterior-posterior akse, og omvendt en lavere brytningsevne med en lengre akse. Følgelig er øyevekst en regulert prosess. Øyevekst bør forstås ikke som en enkel økning i størrelse, men som en målrettet dannelse av øyeeplet som et komplekst optisk system under påvirkning av miljøforhold og den arvelige faktoren med dets art og individuelle egenskaper.

Av de to komponentene – anatomisk og optisk, hvis kombinasjon bestemmer øyets refraksjon, er den anatomiske betydelig mer «mobil» (spesielt størrelsen på den fremre-bakre aksen). Det er hovedsakelig gjennom den at kroppens regulatoriske påvirkninger på dannelsen av øyets refraksjon realiseres.

Det er fastslått at nyfødtes øyne som regel har svak refraksjon. Etter hvert som barn utvikler seg, øker refraksjonen: graden av hypermetropi avtar, svak hypermetropi går over i emmetropi og til og med myopi, og i noen tilfeller blir emmetropiske øyne nærsynte.

I løpet av de første 3 årene av et barns liv skjer det en intensiv vekst av øyet, samt en økning i hornhinnens refraksjon og lengden på den anteroposteriore aksen, som i alderen 5-7 år når 22 mm, dvs. er omtrent 95 % av størrelsen på et voksent øye. Øyeeplets vekst fortsetter til 14-15 år. I denne alderen nærmer lengden på øyeaksen seg 23 mm, og hornhinnens brytningsevne er 43,0 dioptrier.

Etter hvert som øyet vokser, avtar variasjonen i dets kliniske refraksjon: den øker sakte, dvs. skifter mot emmetropi.

I de første årene av et barns liv er den dominerende typen refraksjon hypermetropi. Med økende alder avtar forekomsten av hypermetropi, mens emmetropisk refraksjon og nærsynthet øker. Hyppigheten av nærsynthet øker spesielt merkbart, fra 11–14 år, og når omtrent 30 % i alderen 19–25. Andelen hypermetropi og emmetropi i denne alderen er henholdsvis omtrent 30 og 40 %.

Selv om de kvantitative indikatorene for forekomsten av individuelle typer øyebrytning hos barn, gitt av forskjellige forfattere, varierer betydelig, forblir det ovennevnte generelle mønsteret for endring i øyebrytning med økende alder.

For tiden gjøres det forsøk på å etablere gjennomsnittsaldernormer for øyebrytning hos barn og å bruke denne indikatoren til å løse praktiske problemer. Men som analysen av statistiske data viser, er forskjellene i størrelsen på brytningen hos barn på samme alder så betydelige at slike normer bare kan være betingede.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]