Сделай Сам Свою Работу на 5

Глава 1 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА





Действие очков на зрение основано на законах распространения света. Наука о законах распростране­ния света и образования изображений с помощью линз называется геометрической, или лучевой, оптикой.

Великий французский математик XVII в. Ферма сформулировал принцип, лежащий в основе геометриче­ской оптики: свет всегда выбирает кратчайший по времени путь между двумя точками. Из этого принципа следует, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно: путь луча света из точки Si в точку S2 представляет собой отрезок прямой. Из этого же прин­ципа выводятся два основных закона геометрической оптики — отражения и преломления света.

ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ

Если на пути света встречается другая прозрачная среда, отделенная от первой гладкой поверхностью, то луч света отчасти отражается от этой поверхности, отчасти проходит через нее, меняя свое направление. В первом случае говорят об отражении света, во втором —о его преломлении.

Чтобы объяснить законы отражения и преломления света, нужно ввести понятие нормали — перпендикуляра к отражающей или преломляющей поверхности в точке падения луча. Угол между падающим лучом и нормалью в точке падения называется углом падения, а между нормалью и отраженным лучом —углом отражения.



Закон отражения светагласит: падающий и отра­женный лучи лежат в одной плоскости с нормалью вточке падения; угол падения равен углу отражения.

На рис. 1 показан ход луча между точками Si и S2 при его отражении от поверхности А1А2. Перенесем точку S2 в S2', находящуюся за отражающей поверх­ностью. Очевидно, линия S1S2' будет кратчайшей, если


 


она прямая. Это условие выполняется, когда угол ui=uj/ и, следовательно, 111=112, а также когда прямые OSi, ОТ и OS2 находятся в одной плоскости.

Закон преломления света гласит: падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с нормалью в точке падения; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред и для лучей данной длины волны есть величина постоянная.

Не приводя расчетов, можно показать, что именно эти условия обеспечивают кратчайшее время прохож­дения света между двумя точками, находящимися в разных средах (рис. 2).



Закон преломления света выражается следующей формулой:

Величина пгд называется относительным показате­лем преломления среды 2 по отношению к среде 1.

Показатель преломления данной среды относитель­но пустоты (практически к ней приравнивают воздуш­ную среду) называется абсолютным показателем пре­ломления данной среды п.


Относительный показатель преломления пгд связан с абсолютными показателями первой (ni) и второй (пг) среды отношением:

■ Абсолютный показатель определяется оптической плотностью среды: чем больше последняя, тем медлен­нее распространяется свет в данной среде.

Отсюда второе выражение закона преломления света: синус угла падения так относится к синусу угла преломления, как скорость света в первой среде к скорости света во второй среде:

Поскольку свет обладает максимальной скоростью в пустоте (и в воздухе), показатель преломления всех сред больше 1. Так, для воды он составляет 1,333, для оптического стекла разных сортов— от 1,487 до 1,806, для органического стекла (метилметакрилата) —1,490, для ал­маза— 2,417. В глазу оптические среды имеют следующие показатели преломления: роговица—1,376, водянистая влага и стекловидное тело—1,336, хрусталик —1,386.

ХОД ЛУЧЕЙ ЧЕРЕЗ ПРИЗМУ

Рассмотрим некоторые частные случаи преломления света. Одним из простейших является прохождение света через призму. Она представляет собой узкий клин из стекла или другого прозрачного материала, находя­щийся в воздухе.


На рис. 3 показан ход лучей через призму. Она отклоняет лучи света по направлению к основанию. Для наглядности профиль призмы выбран в виде прямоуголь­ного треугольника, а падающий луч параллелен его основанию. При этом преломление луча происходит только на задней, косой грани призмы. Угол со, на который отклоняется падающий луч, называется откло­няющим углом призмы. Он практически не зависит от направления падающего луча: если последний не перпен­дикулярен грани падения, то отклоняюпщй угол слагается из углов преломления на обеих гранях.



Отклоняющий угол призмы приблизительно равен произведению величины угла при ее вершине на показатель преломления вещества призмы минус 1:

Вывод этой формулы следует из рис. 3. Проведем перпендикуляр ко второй грани призмы в точке падения на нее луча (штрихпунктирная линия). Он образует с падающим лучом угол /?. Этот угол равен углу а при вершине призмы, так как их стороны взаимно перпен­дикулярны. Так как призма тонкая и все рассматриваемые углы малы, можно считать их синусы приблизительно равными самим углам, выраженным в радианах. Тогда из закона преломления света следует:


и этом выражении п стоит в знаменателе, так как свет идет из более плотной среды в менее плотную.

Поменяем местами числитель и знаменатель, а также заменим угол /? на равный ему угол а:

Поскольку показатель преломления стекла, обычно применяемого для очковых линз, близок к 1,5, откло­няющий угол призм примерно вдвое меньше угла при их вершине. Поэтому в очках редко применяются призмы с отклоняющим углом более 5°; они будут слишком толстыми и тяжелыми. В оптометрии откло­няющее действие призм (призматическое действие) чаще измеряют не в градусах, а в призменных диоптриях (А)* или в сантирадианах (срад). Отклоне­ние лучей призмой силой в 1 прдптр (1 срад) на расстоянии 1 м от призмы составляет 1 см. Это соответствует углу, тангенс которого равен 0,01. Такой угол равен 34' (рис. 4)**.

Поэтому приближенно можно считать, что отклоня­ющее действие призмы в призменных диоптриях вдвое больше, чем в градусах (1 прдптр = 1 срад ss 0,5°).

Это же относится и к самому дефекту зрения, косоглазию, исправляемому призмами. Угол косоглазия можно измерять в градусах и в призменных диоптриях.

ХОД ЛУЧЕЙ ЧЕРЕЗ ЛИНЗУ

Наибольшее значение для оптометрии имеет про­хождение света через линзы. Линзой называют тело из прозрачного материала, ограниченное двумя преломля­ющими поверхностями, из которых хотя бы одна является поверхностью вращения.

* В СИ призменные диоптрии обозначаются как прдптр. *• Далее угловые величины будут приводиться в общепринятой форме: градус ( Л минута ('), секунда (").



Рассмотрим простейшую линзу — тонкую, ограни­ченную одной сферической и одной плоской поверх­ностью. Такую линзу называют сферической. Она представляет собой сегмент, отпиленный от стеклянного шара (рис. 5, а). Линия АО, соединяющая центр шара с центром линзы, называется ее оптической осью*. На разрезе такую линзу можно представить как пирамиду, сложенную из маленьких призм с нарастающим углом при вершине (рис. 5, б).

Лучи, входящие в линзу и параллельные ее оси, претерпевают преломление тем большее, чем дальше они отстоят от оси. Можно показать, что все они пересекут оптическую ось в одной точке (F'). Эта точка называется фокусом линзы (точнее, задним фоку­сом). Такую же точку имеет и линза с вогнутой преломляющей поверхностью, но ее фокус находится с той же стороны, откуда входят лучи. Расстояние от фокусной точки до центра линзы называется ее фокусным расстоянием (Р). Величина, обратная фокус­ному расстоянию, характеризует преломляющую силу, или рефракцию, линзы (D):

где D — преломляющая сила линзы, дптр; Г — фокусное расстояние, М:

Преломляющая сила линзы измеряется в диопт­риях. Это основная единица в оптометрии. За 1 диоптрию (D, дптр)** принята преломляющая сила

* Более строгое определение оптической оси —это прямая линия, соединяющая центры кривизны поверхностей линзы. •* В СИ диоптрии обозначаются как дптр.


линзы с фокусным расстоянием 1 м. Следовательно, линза с фокусным расстоянием 0,5 м обладает пре­ломляющей силой 2,0 дптр, 2 м — 0,5 дптр и т. д. Преломляющая сила выпуклых линз имеет положи­тельное значение, вогнутых — отрицательное.

Не только лучи, параллельные оптической оси, проходя через выпуклую сферическую линзу, сходятся в одной точке. Лучи, исходящие из любой точки слева от линзы (не ближе фокусной), сходятся в другую точку справа от нее. Благодаря этому сферическая линза обладает свойством формировать изображения предме­тов (рис. 6).

Так же как шюсковыпуклые и плосковогнутые линзы, действуют линзы, ограниченные двумя сфери­ческими поверхностями,— двояковыпуклые, двояково­гнутые и выпукло-вогнутые. В очковой оптике приме­няются главным образом выпукло-вогнутые линзы, или мениски. От того, какая поверхность имеет большую кривизну, зависит общее действие линзы.

Действие сферических линз называют стигматиче­ским (от греч. <туцг) — точка), так как они формируют изображение точки в пространстве в виде точки.

Следующие виды линз — цилиндрические и ториче-ские. Выпуклая цилиндрическая линза имеет свойство собирать падающий на нее пучок параллельных лучей в линию, параллельную оси цилиндра (рис. 7). Прямую F1F2 по аналогии с фокусной точкой сферической линзы называют фокальной линией.

Цилиндрическая поверхность при пересечении ее плоскостями, проходящими через оптическую ось, образует в сечениях окружность, эллипсы и прямую. Два таких сечения называются главными: одно прохо­дит через ось цилиндра, другое— перпендикулярно ему. В первом сечении образуется прямая, во втором —


 


окружность. Соответственно в цилиндрической линзе различают два главных сечения, или меридиана,— ось и деятельное сечение. Нормальные лучи, пада­ющие на ось линзы, не подвергаются преломлению, а падающие на деятельное сечение, собираются на фо­кальной линии, в точке ее пересечения с оптической

осью.

Более сложной является линза с торической повер­хностью, которая образуется при вращении окружности или дуги радиусом г вокруг оси. Радиус вращения R не равен радиусу г (рис. 8).

Преломление лучей торической линзой показано на

рис. 9.

Торическая линза состоит как бы из двух сфери­ческих: радиус одной из них соответствует радиусу вращаемой окружности, радиус второй — радиусу вра­щения. Соответственно линза имеет два главных сече­ния (А1А2 и В1В2). Падающий на нее параллельный пучок лучей преобразуется в фигуру, называемую коноидом Штурма. Вместо фокусной точки лучи собираются в два отрезка прямых, лежащих в плоскости главных сечений. Они называются фокальными линиями —передней (FiFi) и задней (*№)•


Свойство преобразовывать пучок параллельных или идущих от точки лучей в коноид Штурма называют астигматизмом (буквально «бесточие»), а цилинд­рические и торические линзы — астигматическими лин­зами. Мерой астигматизма является разность преломля­ющей силы в двух главных сечениях (в диоптриях). Чем больше астигматическая разность, тем больше расстояние между фокальными линиями в коноиде Штурма.

Астигматическим действием характеризуется и лю­бая сферическая линза, если лучи падают на нее под большим углом к оптической оси. Это явление назы­вают астигматизмом косого падения (или косых

ПУЧКОВ)-


В оптометрии приходится иметь дело еще с одним
видом линз— с афокальнымилинзами. Афокальной
называете^ такая линза, обе сферические поверхности
которой имеют одинаковый радиус, но одна из них
вогнутая, а Другая выпуклая (рис. 10, а). *

Такая линза не имеет фокуса и, следовательно, не может формировать изображение. Но, находясь на пути светового пучка, несущего изображение, она его увели­чивает (если свет идет справа налево) или уменьшает (если свет идет слева направо). Такое действие афо­кальной линзы называется эйконическим (от греч. ei%ovoa— изображение). Чаще для этого применяют не одиночные линзы, а их системы, например телескопы. На рис. 10, б, показана схема простейшего телескопа, состоящего из одной отрицательной и одной положи­тельной линзы (система Галилея).

Эйконическое действие присуще и обычным сфери­ческим линзам: положительные линзы увеличивают, а отрицательные—уменьшают изображение. Измеряют это действие в процентах, а при больших увеличениях — в «кратах» (х). Так, лупа, увеличивающая изображение в 2 раза, называется двукратной (2*).

Таким образом, линзы осуществляют четыре вида оптического действия: призматическое, стигматическое, астигматическое и эйконическое. Далее будет показано, как все они используются для коррекции дефектов зрения.

Отметим, что в большинстве случаев для линз характерно не только. то действие, для которого они предназначены: сферическим (стигматическим) линзам присуще также и эйконическое действие, а на перифе­рии стекла, кроме того, призматическое и астигмати­ческое. Астигматические линзы характеризуются также стигматическим, призматическим и эйконическим дей­ствием.


СЛОЖНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

До сих пор речь шла об идеальных линзах, как бы не имеющих толщины (за исключением афокальных). В оптометрии приходится иметь дело с линзами, имеющими реальную толщину, а еще чаще с системами линз.

Особый интерес представляют центрированные си­стемы, т. е. такие, которые состоят из сферических линз, имеющих общую оптическую ось. Для описания таких систем и расчета их действия применяют два способа: с введением так называемых кардинальных точек и плоскостей; с использованием понятия сходи­мости лучей и вершинной рефракции.

Первый способ, разработанный немецким матема­тиком Гауссом, заключается в следующем. На оптиче­ской оси системы выделяют четыре кардинальные точки: две узловые и две главные (рис. 11). Узловые точки — передняя и задняя (N и N') — обладают следу­ющим свойством: луч, входящий в переднюю точку (SiN), выходит параллельно самому себе из задней (N'S2). Их применяют при построении изображений, формируемых оптической системой.

Гораздо большее значение имеют главные точки (Н и Н'). Перпендикулярные к оптической оси плоскости, проведенные через них, называются главными плоско­стями — передней и задней. Луч света, входящий в одну из них, проходит до другой параллельно оптической оси. Иначе говоря, изображение на задней главной плоскости повторяет изображение на передней. Все расстояния на оптической оси отсчитывают от главных плоскостей: до объекта — от передней, до изображения — от задней. Часто эти плоскости лежат так близко друг к другу, что приближенно могут быть заменены одной главной плоскостью.

Так, например, в оптической системе человеческого глаза передняя главная плоскость лежит в 1,47 мм, а задняя — в 1,75 мм от вершины роговицы. При расче­тах принимают, что обе они расположены приблизи­тельно в 1,6 мм от этой точки.

Второй способ описания центрироранных оптиче­ских систем предполагает, что пучку лучей в каждой точке на оптической оси присуще особое свойство — сходимость. Она определяется величиной, обратной расстоянию до точки схождения этого пучка, и изме-


ряется, так же как и рефракция, в диоптриях. Действие каждой преломляющей поверхности на пути пучка— это изменение сходимости. Выпуклые поверхности увеличивают сходимость, вогнутые —уменьшают. Схо­димость параллельного пучка лучей равна нулю.

Этот способ особенно удобен для расчета суммарной преломляющей силы системы. Типичной сложной оптической системой является толстая линза (рис. 12), имеющая две преломляющие поверхности и однород­ную среду между ними.

Изменения сходимости падающего на линзу парал­лельного пучка лучей определяются преломляющей силой этих поверхностей, расстоянием между ними и показателем преломления материала линзы.

Примем следующие обозначения:

Ц) — сходимость параллельного пучка, падающего на линзу,

Li — сходимость пучка после преломления на первой поверхности

линзы; L2 — сходимость пучка при достижении второй поверхности линзы; 1,з — сходимость пучка после преломления на второй поверхности, т. е.

при выходе из линзы; Dj — преломляющая сила первой поверхности; D2 — преломляющая сила второй поверхности; d — расстояние между поверхностями линзы; п — показатель преломления материала линзы.

При этом величины L и D измеряются в диоптриях, a d — в метрах.

Сходимость пучка на входе в линзу Lo = 0.




Числитель этого выражения является формулой для определения суммарной преломляющей силы системы, состоящей из двух элементов (поверхностей или тонких линз):

D

D=Di+D2 --DiD2> n

где D — суммарная преломляющая сила системы; Di и D2 — преломляющая сила элементов системы; п — показатель преломления среды между элементами; d — расстояние между элементами системы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 1

1. Каков закон отражения света?

2. Сформулируйте закон преломления света.

3. Каково основное оптическое свойство призмы?

4. В каких единицах измеряется действие призмы?

5. В чем состоит действие сферической линзы?

6. Что такое главный фокус линзы?

7. Что такое фокусное расстояние?

8. Что такое рефракция линзы? В каких единицах она измеряется?

9. Каково действие астигматических линз?

 

10. Что такое коноид Штурма?

11. Каково действие афокальной линзы? Для чего она используется?

12. Что такое сложная оптическая система?

13. Какие вы знаете кардинальные точки оптической системы?

14. Как рассчитать суммарную преломляющую силу оптической сис­темы, состоящей из двух элементов?

Глава 2 ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИКА

ГЛАЗ КАК ОПТИЧЕСКИЙ ПРИБОР, ПОНЯТИЕ О КЛИНИЧЕСКОЙ РЕФРАКЦИИ

Глаз можно сравнить с техническим устройством, предназначенным для передачи изображений — фото-или кинокамерой, передающим устройством телевизи­онной системы.

Анатомически глазное яблоко человека представляет собой почти правильную сферу диаметром около 25 мм. Оно состоит из трех оболочек—наружной фиброзной, средней сосудистой и внутренней (сетчатки), которые окружают ядро глаза. Оно включает водянистую влагу, хрусталик и стекловидное тело (рис. 13).


В свою очередь, фиброзная оболочка состоит из непрозрачной части —склеры, охватывающей боль­шую часть глазного яблока, и передней прозрачной части — роговицы. Роговица слегка возвышается над уровнем сферы глазного яблока, так как радиус ее кривизны меньше (около 8 мм), чем радиус склеры (около 12 мм).

В сосудистой оболочке выделяют три части: наи­большая по площади, собственно сосудистая, выстилает изнутри примерно 2/з склеры. Спереди она переходит в более толстое ресничное (цилиарное) тело, а еще дальше кпереди, на уровне перехода склеры в роговицу, в радужку. Она представляет собой лежащую во внутриглазной жидкости круглую мемб­рану с отверстием в центре — зрачком.Радужка имеет две мышцы, одна из которых расширяет, а другая — сужает зрачок. Внутренняя оболочка глазного яблока — сетчатка — выстилает в виде тонкой пленки всю сосу­дистую оболочку от заднего полюса глаза до ресничного тела. Она является той оболочкой, на которой изобра­жение формируется и преобразуется в нервный сигнал.

Клетки, в которых свет преобразуется в нервный импульс, называются фоторецепторами. Они бывают двух видов: палочки, которые чувствительны к слабому свету и возбуждаются при низкой освещенности; колбочки, которые чувствительны к перепадам освещенности при высоких ее значениях, обладают высокой разрешающей способностью и способностью воспринимать цвет.

Палочки рассредоточены по всей периферии сет­чатки. В центральной ее части, занимающей задний полюс глазного яблока, расположены колбочки. Они заполняют особую зону сетчатки — овал размером при­мерно 3x2 мм. Эта зона называется желтым пят­ном. В центре его находится особо чувствительный к перепадам освещенности участок диаметром 0,3 мм — центральная ямка.

Центральная ямка обеспечивает способность к разли­чению мелких деталей видимых предметов, т. е. остроту зрения. Острота зрения измеряется в десятичных дробях 0,1; 0,2...1,0; 1,1; 1,2 и т. д. За норму, соответствующую остроте зрения 1,0, принимается такая различительная способность глаза, при которой две точки видны как раздельные, если угол между лучами, идущими от них в глаз, равен Г (рис. 14). При этом лучи от двух точек попадают как раз на две колбочки, между которыми


 


расположена еще одна колбочка (невозбужденная). Острота зрения может быть гораздо выше, и это зависит от условий, в которых она исследуется. Но гипотеза двух несмежных колбочек не утратила своей силы.

Если угол между минимально различимыми точками равен 2', то острота зрения равна 0,5, если 10', то 0,1, и т. д. Иначе говоря, острота зренияравна обратной величинепредельного угла различения,выраженного в минутах. Острота зрения — основная функция глаза, на которую ориентируются при подборе очков.

Внутренняя часть глазного яблока заполнена про­зрачными внутриглазными средами: сегмент между роговицей и радужкой (передняя камера) заполнен водянистой влагой*. Непосредственно за радужкой находится эластичное плотное чечевицеобразное обра­зование—хрусталик. Он подвешен к ресничному телу при помощи густой сети фиброзных тяжей, называемых ресничной (цинновой) связкой. Большая часть глазного яблока, находящаяся за хрусталиком, заполнена студ­необразной массой — стекловидным телом.

Роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловид­ное тело являются преломляющими свет средами. Вместе они образуют оптическую систему глаза.

* Водянистая влага заполняет также узкую щель между радужкой и хрусталиком—заднюю камеру глазного яблока.


Приближенно можно считать, что преломляющие поверхности роговицы и хрусталика сферичны и их оптические оси совпадают, т. е. глаз является системой центрированной.



Таблица 1

Основные характеристики схематического глаза по Гулльстранду (при покое аккомодации)

Структура глазного яблока Параметры

Показатели преломления

Роговица 1,376

Водянистая влага и стекловидное тело 1,336

Хрусталик 1386

Расположение поверхностей от вершины роговицы, мм

Задняя поверхность роговицы 0,5

Передняя поверхность хрусталика 3,6

Задняя поверхность хрусталика 7,2

Центральная ямка сетчатки 24,0

Радиусы кривизны поверхностей, мм

Передняя поверхность роговицы 7,7

Задняя поверхность роговицы 6,8

Передняя поверхность хрусталика 10,0

Задняя поверхность хрусталика 6,0

Преломляющая сила, дптр

Роговица 43,05

Хрусталик 19,11

Весь глаз 58,64

Расположение кардинальных точек от вершины роговицы, мм

Передний фокус 15,31

Задний фокус 24,17

Передняя главная точка 1,47

Задняя главная точка 1,75

Наиболее удачное описание оптической системы среднего нормального человеческого глаза принадлежит шведскому оптику Гулльстранду. Основные параметры схематического глаза по Гулльстранду приведены на рис. 15 и в табл. 1.

Предложены и более простые схемы оптической системы глаза, в которых имеется только одна прелом­ляющая поверхность — передняя поверхность роговицы — и одна среда — усредненная внутриглазная субстанция. Показатели редуцированного глаза были рассчитаны советским о4яальмологом ВДСВербицким (рис. 16). Его основные характеристики: главная плоскость касается вершины роговицы, радиус кривизны роговицы состав­ляет 6,82 мм, длина переднезадней оси —23,4 мм, по­казатель преломления внутриглазной среды —1,4, общая преломляющая сила глаза —58,82 дптр.

Все эти характеристики относятся к среднему глазу. В действительности они значительно варьируют. Так, пре-


ломляющая сила роговицы колеблется в пределах 38—46 дптр, хрусталика —15— 23 дптр, общая прелом­ляющая сила глаза—52—71 дптр, длина оси глаза— 19-30 мм.

Как уже говорилось, глаз может быть сравним с прибором для передачи изображений, например с теле­визионной передающей камерой — видиконом (рис. 17).

Как и технические оптические камеры, глаз снабжен устройством для наведения объектива на объект — пазодвигателып>1м аппаратом —и регулирования резкости изображений предметов, находящихся на разном расстоя­нии,—аппаратом аккомодации.

Глазодвигательный аппарат включает наружные мышцы глаза —по 6 мышц в каждом глазу: внутрен­нюю, наружную, верхнюю и нижнюю прямые, верхнюю и нижнюю косые. Благодаря их согласованной работе



глаз постоянно совершает поисковые движения и при появлении в поле зрения какого-либо нового объекта, привлекающего внимание, совершает поворот (скачок) таким образом, чтобы изображение этого объекта попало на центральную ямку (рис. 18).

Линия, соединяющая центральную ямку с рассмат­риваемым объектом, называется зрительной линией (рис. 19). Как правило, она не совпадает с оптической осью глаза — линией, проходящей через центры пре­ломляющих поверхностей хрусталика и роговицы. Угол между зрительной линией и оптической осью называют углом у (гамма).

Угол у имеет практическое значение. Если он достаточно велик, то может возникать впечатление кажущегося косоглазия. Его следует учитывать при определении расстояния между центрами очковых линз. Он может вызывать дополнительный астигматизм глаза, не выявляемый объективными методами.

Аккомодация осуществляется согласованной рабо­той трех элементов ресничной мышцы, ресничной связки и хрусталика.

Ресничная мышца является круговым образованием, заполняющим ресничное тело. Она образует кольцо, наружная часть которого прикреплена к склере. При ее сокращении кольцо становится толще и внутренний его диаметр уменьшается. К внутренней части кольца прикреплена в виде велосипедных спиц ресничная связка. Центральные концы этих «спиц» вплетены в переднюю и заднюю капсулу хрусталика. Хрусталик как бы подвешен на ресничной связке к ресничной мышце (рис. 20).

Аккомодация происходит следующим образом. Если предмет, находящийся в поле зрения, находится ближе


точки, на которую сфокусирован глаз, то он проециру­ется на сетчатке нечетко, контуры его размыты. При поступлении сигналов от такого изображения в голо­вной мозг посылается сигнал в ядро III пары черепных нервов, т. е. глазодвигательного нерва, именно в ту его часть, которая связана с ресничной мышцей. Возбуж­дение передается с глазодвигательного нерва на эту мышцу, она сокращается, кольцо ресничного тела суживается, натяжение ресничной связки ослабевает, и хрусталик, особенно передняя его поверхность, стано­вится более выпуклым (см. левую половину рис. 20). Преломляющая сила глаза увеличивается, и изображе­ние близкого предмета на сетчатке становится четким. Когда же зрительная ось глаза переводится на далекий объект, раздражение глазодвигательного нерва прекра­щается, ресничная мышца расслабляется, кольцо ре­сничного тела снова расширяется, ресничная связка натягивается и хрусталик принимает свою прежнюю, более плоскую форму (см. правую половину рис. 20).


Преломляющая сила глаза уменьшается, и он снова фокусируется на бесконечность. Происходит дезаккомо-

дация.

Некоторые ученые считают, что дезаккомодация — не пассивный процесс, обусловленный прекращением раздражения глазодвигательного нерва, а активный и связан с раздражением симпатического нерва, идущего от шейного симпатического узла. При этом происходит сокращение радиальной части ресничной мышцы, которое вызывает не сужение, а, напротив, расширение внутреннего кольца ресничного тела.

Однако этот механизм дезаккомодации (иногда ее называют аккомодацией вдаль) пока нельзя считать

доказанным.

Положение задней фокусной точки глаза относи­тельно сетчатки представляет его главную оптическую характеристику. Она называется клинической рефрак­цией глаза (рис. 21).

Если фокусная точка лежит за сетчаткой, то рефракция считается гиперметропической, или дальнозоркой, если на сетчатке, то эмметропиче-ской, или соразмерной, если впереди сетчатки, то миопической, или близорукой.

Эти виды рефракции обозначаются латинскими буквами Н (Hypermetropia), Em (Emmetropia) и М (Myopia).


ОПТИЧЕСКИЕ ДЕФЕКТЫ ГЛАЗА И ИХ КОРРЕКЦИЯ

Итак, существует три вида клинической рефракции: эмметропия, гиперметропия и миопия. Только первая обеспечивает (при покое аккомодации) четкое изобра­жение далеких предметов на сетчатке и, следовательно, нормальное зрение. Поэтому два других вида рефрак­ции объединяют термином «аметропия», что в переводе на русский язык означает несоразмерное зрение.

Аметропии ухудшают зрение, так как изображение предметов, находящихся на бесконечном удалении от глаза, получается на сетчатке нечетким, в кругах светорассеяния.

Ухудшение зрения при двух видах аметропии неодинаково.

При гиперметропии оно вызвано недостаточностью преломляющей силы глаза и, следовательно, в какой-то мере может быть исправлено напряжением аккомода­ции.

При миопии оно вызвано избытком преломляющей силы глаза и, следовательно, не может исправляться аккомодацией.

При обоих видах аметропии зрение может быть исправлено помещением линз перед глазом: при гиперметропии — выпуклых (положительных), при ми­опии — вогнутых (отрицательных). Линзы перемещают задний фокус глаза на сетчатку и делают изображение предметов резким (рис. 22).

Дефекты зрения —■ аметропии — различаются не только по виду, но и по степени. Чем дальше находится фокус от сетчатки, тем выше степень аметропии. Однако непосредственно измерить расстояние фокуса от сет­чатки в глазу невозможно.

Степень аметропии измеряют преломляющей силой линзы, корригирующей дефект зрения, т. е. помещаю­щей фокус на сетчатку.

Если миопия корригируется вогнутой линзой — 1,0 дптр, то говорят, что миопия имеет степень 1,0 дптр. Если гиперметропия корригируется выпуклой линзой +4,0 дптр, то говорят, что гиперметропия имеет степень 4,0 дптр. Иногда рефракцию глаза обозначают только посредством знака и силы корригирующей линзы. Так, рефракция—6,0 дптр означает миопию степени 6,0 дптр, рефракция 0 означает эмметропию,

 

 


а рефракция +2,5 дптр — гиперметропию степени

+2,5 дптр*.

В зависимости от величины корригирующей линзы различают три степени аметропии: слабую—от 0,25 до 3,0 дптр; среднюю —от 3,25 до 6,0 дптр; высокую — выше 6,0 дптр. Это разделение применяют и для гиперметропии, и для миопии. Следует, однако, отметить, что оно далеко не достаточно для клинической характе­ристики аметропии. Особенно это относится к миопии: миопия 5,0 дптр является весьма большой и прогности­чески неблагоприятной для ребенка 6 лет и может абсолютно не мешать жизни и деятельности и не грозить никакими последствиями для человека 40 лет.

Особым случаем аметропии является афакия — состоя­ние после удаления хрусталика (катаракты). При этом обычно возникает гиперметропия очень высокой степени (8~ 13 дптр, в зависимости от исходной рефракции глаза), требующая коррекции сильными положительными линзами. К дефектам зрения, также корригируемым стигмати­ческими линзами, относится пресбиопия, или возрастное ослабление аккомодации. При пресбиопии невозможно получение на сетчатке четкого изображения близко расположенных предметов. Обычно речь идет об объектах зрительной работы — текстах, нотах, мониторах компью­теров, приборах или экранах на пультах управления, обрабатываемых деталях машин и механизмов.

Для того чтобы сделать объект четким, перед глазом ставят положительную (выпуклую) линзу (рис. 23). Она

* Такое обозначение прочно утвердилось в оптометрии, хотя некоторые специалисты считают его неправильным: миопическал рефракция при этом оказывается отрицательной, а гиперметропи-ческая — положительной, хотя на самом деле миопия означает более сильную, чем нужно, преломляющую силу глаза, а гиперметропия — более слабую.


перемещает фокус на сетчатку. Эта линза (обычно силой от 0,5 до 3,0 дптр) берет на себя сначала часть, а затем всю работу по аккомодации.

Пресбиопические очки применяют только для ра­боты на близком расстоянии. Далекие предметы через них видны нечетко. Для одновременного зрения вдаль и вблизь применяют специальные линзы, имеющие разную рефракцию в разных частях — бифокальные, трифокальные, мультифокальные.

Коррекции требует также астигматизм глаза. Астиг­матизм не является самостоятельным видом клинической рефракции. Он может сопутствовать и эмметропии, и аметропии. Очки могут исправлять только правильный астигматизм глаза — случай, когда его оптическая система преобразует параллельный пучок лучей в коноид Штурма (см. рис. 9). Это бывает, когда преломляющие поверхно­сти оптических сред (роговицы и хрусталика) имеют не сферическую, а эллиптическую или торическую форму. В этом случае в глазу сочетается как бы несколько рефракций: если посмотреть на астигматический глаз спереди и мысленно рассечь его плоскостями, проходя­щими через передний полюс роговицы и центр вращения, то окажется, что рефракция в таком глазу плавно изменяется от самой сильной в одном из сечений до самой слабой в другом сечении, перпендикулярном первому (рис. 24).

Ю.З.Розенбл юм ЯЗ




Внутри каждого сечения рефракция остается посто­янной (этим правильный астигматизм отличается от неправильного, при котором и в одном сечении-меридиане — рефракция меняется).

Сечения (меридианы), в которых рефракция явля­ется наибольшей и наименьшей, называются главными сечениями (меридианами) астигматического глаза.

Положение главных меридианов астигматического глаза принято обозначать по так называемой шкале ТАБО* — градусной полукруговой шкале с отсчетом против часовой стрелки (рис. 25).

В конце каждого луча указывают рефракцию данного меридиана в диоптриях: со знаком «+» в случае гиперметропии и со знаком «—* в случае миопии. Варианты астигматической рефракции приведены ниже.

По сочетанию рефракций в главных меридианах различают виды астигматизма, а по их взаимному расположению — типы астигматизма.

Имеется 5 видов астигматизма:

1 — сложный гиперметропический (НН) — сочета­ние гиперметропии разной степени;

2 — простой гиперметропический (Н) — сочетание гиперметропии в одном меридиане с эмметропией в

другом;

3 — смешанный (НМ или МН) — сочетание гипер­метропии в одном меридиане с миопией в другом;

4 — простой миопический (М) — сочетание эммет-ропии с миопией;

5 — сложный миопический (ММ) — сочетание мио­пии разной степени в двух меридианах.

Различают 3 типа астигматизма:

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.