Глаз как оптическая система

Заказать работу

Глаз человека имеет приблизительно шарообразную форму; диаметр его (в среднем) 2,5 см (рис. 1); глаз ок­ружен снаружи тремя оболоч­ками.

Внешняя твердая и прочная оболочка /, называемая скле­рой или белковой оболочкой, за­щищает внутренность глаза от механических повреждений. Склера на передней части гла­за прозрачна и называется рого­вой оболочкой или роговицей 2; на всей остальной части глаза она непрозрачна, имеет белый цвет и называется белком.

С внутренней стороны к скле­ре прилегает сосудистая оболочка 3, состоящая из сложного сплете­ния кровеносных сосудов, пита­ющих глаз. Эта вторая оболочка в передней части глаза переходит в радужную оболочку, окрашен­ную у разных людей в различный цвет. Радужная оболоч­ка имеет в середине отверстие, называющееся зрачком 4. Радужная оболочка способна деформироваться и таким образом менять диаметр зрачка. Изменение это происходит рефлекторно (без участия сознания) в зависимости от ко­личества света, попадающего в глаз; при ярком освещении диаметр зрачка равен 2 мм, при слабом освещении доходит до 8 мм.

На внутренней поверхности сосудистой оболочки распо­ложена сетчатая оболочка, или сетчатка 6. Она покрывает все дно глаза, кроме его передней части. Сзади через обо­лочку входит зрительный нерв 7, соединяющий глаз с мозгом. Сетчатка состоит в основном из разветвлений воло­кон зрительного нерва и их окончаний и образует свето­чувствительную поверхность глаза.


Рисунок 1. Схематический раз­рез глаза человека. 1 — бел­ковая оболочка, 2 —роговая оболочка, 3 — сосудистая обо­лочка, 4 — зрачок, 5 — хру­сталик, 6 — сетчатая оболоч­ка, 7 — нерв, 8 — стекловид­ное тело, 9 — передняя ка­мера

Промежуток между роговой и радужной оболочками на­зывается передней камерой 9; он заполнен камерной влагой. Внутри глаза, непосредственно за зрачком, рас­положен хрусталик 5, представляющий собой прозрачное упругое тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Кри­визна поверхностей хрусталика может меняться в резуль­тате действия облегающей его со всех сторон мышцы. По­средством изменения кривизны поверхностей хрусталика достигается приведение изображения предметов, лежащих на различных расстояниях, точно на поверхность чувстви­тельного слоя сетчатки; этот процесс называется аккомода­цией. Вся полость глаза за хрусталиком заполнена прозрач­ной студенистой жидкостью, образующей стекловидное тело 8.

По своему устройству глаз как оптическая система схо­ден с фотоаппаратом. Роль объектива выполняет хрусталик совместно с преломляющей средой передней камеры и сте­кловидного тела. Изображение получается на светочувст­вительной поверхности сетчатки. Наводка на резкость изображения осуществляется путем аккомодации. Наконец, зрачок играет роль изменяющейся по диаметру диафрагмы. Способность глаза к аккомодации обеспечивает возмож­ность получения на сетчатке резких изображений предме­тов, находящихся на различных расстояниях. Нормальный глаз в спокойном состоянии, т. е. без какого-либо усилия аккомодации, дает на сетчатке отчетливое изображение уда­ленных предметов (например, звезд). С помощью мышечного усилия, увеличивающего кривизну хрусталика и, следова­тельно, уменьшающего его фокусное расстояние, глаз осу­ществляет наводку на нужное расстояние. Наимень­шее расстояние, на котором нормальный глаз мо­жет отчетливо видеть предметы, меняется в зависимости от возраста от 10 см (возраст до 20 лет) до 22 см (возраст около 40 лет). В более пожилом возрасте способность глаза к аккомодации еще уменьшается: наименьшее расстояние доходит до 30 см и более — возрастная дальнозоркость.

Далеко не у всех людей глаз является нормальным. Нередко задний фокус глаза в спокойном состоянии находит­ся не на самой сетчатке (как у нормального глаза), а с той или другой стороны от нее. Если фокус глаза в спокойном состоянии лежит внутри глаза перед сетчаткой (рис. 2, а), то глаз называется близоруким. Такой глаз не может отчетливо видеть отдаленные предметы, так как на­пряжение мышц при аккомодации еще сильнее отдаляет фокус от сетчатки. Для исправления близорукости глаза должны быть снабжены очками с рассеивающими линзами (рис. 2, б).


Рис. 2. Близорукость глаза (а) исправляется с помощью рассеиваю­щей линзы (б); дальнозоркость (в) — с помощью собирающей лин­зы (г)

В дальнозорком глазе фокус при спокойном состоянии глаза находится за сетчаткой (рис. 2, в). Дально­зоркий глаз преломляет слабее нормального. Для того что­бы видеть даже весьма удаленные предметы, дальнозоркий глаз должен делать усилие; для видения близко лежащих предметов аккомодационная способность глаза уже недо­статочна. Поэтому для исправления дальнозоркости упо­требляются очки с собирающими линзами (рис. 2, г), приводящие фокус глаза в спокойном состоянии на сетчатку.

Оптические приборы, вооружающие глаз.

Хотя глаз и не представляет собой тонкую линзу, в нем можно все же найти точку, через которую лучи проходят практически без преломления, т. е. точку, играющую роль оптиче­ского центра. Оптический центр глаза находится внутри хрусталика вблизи задней поверх­ности его. Расстояние h от оптического центра до сетчатой оболочки, называемое глубиной глаза, составляет для нор­мального глаза 15 мм.

Зная положение оптического центра, можно легко пост­роить изображение какого-либо предмета на сетчатой обо­лочке глаза. Изображение всегда действительное, уменьшенное и обратное (рис. 3, а). Угол φ, под которым виден предмет S1S2 из оптического центра глаза О, называется углом зрения.

Сетчатая оболочка имеет сложное строение и состоит из отдельных светочувствительных элементов. Поэтому две точки объекта, расположенные настолько близко друг к другу, что их изображения на сетчатке попадают на один и тот же элемент, воспринимаются глазом как одна точка. Минимальный угол зрения, под которым две светящиеся точки или две черные точки на белом фоне воспринимаются глазом еще раздельно, составляет приблизительно одну ми­нуту.

Рис. 3. а) Угол зрения (φ=S'1S'2/h=S1S2,/D; б) при увеличении угла зрения увеличивается изображение рассматриваемого предмета на сет­чатке; N=b'/b=φ'/φ

Глаз плохо распознает детали предмета, которые он видит под углом менее 1'. Это — угол, под которым виден отрезок, длина которого 1 см на расстоянии 34 м от глаза. При плохом освещении (в сумерках) минимальный угол раз­решения повышается и может дойти до 1°.

Приближая предмет к глазу, мы увеличиваем угол зре­ния и, следовательно, получаем возможность лучше разли­чать мелкие детали. Однако очень близко к глазу прибли­зить предмет мы не можем, так как способность глаза к ак­комодации ограничена. Для нормального глаза наиболее благоприятным для рассматривания предмета оказывается расстояние около 25 см, при котором глаз достаточно хорошо различает детали без чрезмерного утомления. Это расстояние называется расстоянием наилучшего зрения. Для близору­кого глаза это расстояние несколько меньше. Поэтому близо­рукие люди, помещая рассматриваемый предмет ближе к глазу, чем люди с нормальным зрением или дальнозоркие, видят его под большим углом зрения и могут лучше раз­личать мелкие детали.

Значительное увеличение угла зрения до­стигается с помощью оптических приборов. По своему наз­начению оптические приборы, вооружающие глаз, можно разбить на следующие две большие группы.

1. Приборы, служащие для рассматривания очень мелких предметов (лупа, микроскоп). Эти при­боры как бы «увеличивают» рассматриваемые предметы.

2. Приборы, предназначенные для рассматривания удаленных объектов (зрительная труба, би­нокль, телескоп и т. п.). Эти приборы как бы «приближают» рассматриваемые предметы.

Благодаря увеличению угла зрения при использовании оптического прибора размер изображения предмета на сетчатке увеличивается по сравнению с изображением в не­вооруженном глазе и, следовательно, возрастает способ­ность распознавания деталей. Отношение длины изображе­ния на сетчатке в случае вооруженного глаза b' к длине изображения для невооруженного глаза b (рис. 3, б) называется увеличением оптического прибора.

Другие материалы

  • Сборка оптических деталей с механическими
  • ... во избежание расклейки шва. Особенности сборки оптических деталей с механическими В процессе сборки оптических деталей необходимо учитывать особенности соединения оптических деталей с механическими. При сборке, в момент закрепления оптических деталей в оправы, по возможности необходимо ...

  • Каким мы видим мир через очки
  • ... бы, задача врача состоит в том, чтобы измерить величину каждого дефекта зрения и назначить очки с соответствующей комбинацией видов действия. На деле это не всегда возможно. Виды оптического действия линз, как правило, сопряжены. Все сферические линзы обладают уменьшением или увеличением, а на краю ...

  • Контроль электронно-оптических преобразователей
  • ... со знаменателем 0,994 при постоянном отношении длины штриха к его ширине, равном 9. При измерении предела разрешения, рабочего разрешения, электронно-оптического увеличения, степени чистоты поля зрения используют лупы или микроскопы. Увеличение лупы при измерении предела разрешения и рабочего ...

  • Глаз и телескоп
  • ... края трубы, наблюдатель рассматривал его в окуляр или невооруженным глазом, стоя на платформе. С помощью этого рефлектора Парсонс установил спиральную структуру многих галактик. Наиболее распространенные схемы телескопов-рефлекторов: а - Ньютона, b - Грегори, c - Кассегрена, d - Ломоносова-Гершеля ...

  • Световая депривация не влияет на характер протекания регенерации глаза гигантской африканской улитки Achatina fulica
  • ... Ю. Экология. М., 1986. 4. Ромейс Б. Микроскопическая техника. М., 1954. 5. Сидельников А.П. Регенерация глазного щупальца у гигантской африканской улитки Achatina fulica // Изв. РАН. Сер. биол. 1991. №5. С. 716 – 725. 6. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. М., 1990. 7. Barth M., Hirsch H.V., Meinertzhagen ...

  • Оптические инструменты, вооружающие глаз
  • ... систем и повышения качества изображений при высокой светосиле используют оптические элементы. Глава 1. Оптические инструменты, вооружающие глаз. 1.1. Оптические приборы для визуальных наблюдений Для невооруженного глаза наименьший угол зрения приблизительно равен 1'. Этот угол определяется ...

  • Автоколлимационные зрительные трубы. Широкоугольные коллиматоры. Ошибки изготовления и положения оптических деталей приборов
  • ... вертикальной оси вращаются хомутик и тормоз алидадной части гониометра. Ошибки изготовления и положения оптических деталей приборов и их влияние на отклонение параметров оптических систем При прохождении через оптическую систему световые волны, дающие изображение отдельных точек предмета, ...

  • Оптические преобразователи сигнала
  • ... кроссовера в плоскость экрана. При этом сечение пучка в плоскости экрана имеет размер кроссовера. Таким образом, использование двухлинзовой оптической системы (рис.5,б) позволяет сравнительно просто получить в плоскости экрана сечение луча с радиусом не более 0,5 мм при существенно большем радиусе ...

  • Строение человеческого глаза
  • ... нервное раздражение клетки и нервные волокна), расположенных поверх сетчатки и соединяющиеся в слепом пятне в зрительный нерв. Сетчатка также имеет слоистое строение. Устройство сетчатой оболочки чрезвычайно сложное. Микроскопически в ней выделяют 10 слоёв. Самый наружный слой является свето-(цвето ...

  • Эксимерные лазеры в рефракционной хирургии глаза
  • ... по изменению рефракции непосредственно на глазу под лоскутом, что гораздо уменьшило время заживления роговицы. Этот тип операций стал называться автоматизированной ламелярной кератопластикой (АЛК) С 1982 года с появлением эксимерных лазеров рефракционная хирургия становится на путь своего ...

  • Передающее устройство для оптической сети
  • ... одноволоконной оптической системы передачи, рассчитанной на работу с длиной волны 0.85 мкм, которая относится к ближнему инфракрасному диапазону излучения. Поскольку передающее устройство рассчитано на работу в составе многоканальных систем связи на соединительных линиях городской телефонной сети, ...

  • Оптические характеристики материалов для изготовления оптических деталей
  • ... различных факторов: двойного лучепреломления, бессвильности, асимметричности физических неоднородностей по полю. Заготовки, предназначенные для изготовления оптических деталей высокоточных объективов коллиматоров, интерференционных и астрономических приборов, у которых остаточные волновые абберации ...

  • Оптические атмосферные явления
  • ... , далеко впереди она выглядит как водная поверхность. И подобное уже давно никого не удивляет, ибо мираж – не что иное, как атмосферное оптическое явление, благодаря которому в зоне видимости появляются изображения предметов, которые при обычных условиях скрыты от наблюдения. Происходит это потому, ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info