Глаз как оптический прибор

Анатомически глазное яблоко человека представляет собой почти правильную сферу диаметром около 25 мм. Большая часть (примерно 4/5) стенки глазного яблока образована тремя оболочками:

склерой, сосудистой оболочкой и сетчаткой. В передней части глазного яблока склера переходит в роговицу, а сосудистая оболочка и сетчатка отсутствуют. Во внутренней части глазного яблока находятся водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело.

• Роговица - прозрачная оболочка передней стенки глаза. Лимб - граница между прозрачной роговицей и непрозрачной склерой.
• Склера - наружная непрозрачная оболочка глазного яблока.
• В сосудистой оболочке выделяют три части: собственно сосудистую оболочку, ресничное (цилиарное) тело и радужную оболочку. Соб­ственно сосудистая оболочка покрывает изнутри примерно 2/3 скле­ры. В области угла глаза сосудистая оболочка утолщается, образуя цилиарное тело. Цилиарное тело участвует в аккомодации зрения, регулируя форму хрусталика. Радужная оболочка расположена меж­ду роговицей и хрусталиком, разделяет переднюю и заднюю камеры глаза, в центре её находится отверстие - зрачок. Количество и тип пигмента в радужной оболочке определяют цвет глаз. В состав ра­дужки входят суживающая и расширяющая зрачок мышцы.
• Сетчатка (сетчатая оболочка) - внутренняя оболочка глазного яб­лока - имеет зрительный отдел, по зубчатому краю переходящий слепой отдел, покрывающий сзади цилиарное тело и радужку у заднего края оптической оси глаза сетчатка имеет округлое жёлтое пятно диаметром около 2 мм. Центральная ямка - углубление в средней части жёлтого пятна, место наилучшего восприятия. Зрительный нерв выходит из сетчатки рядом с жёлтым пятном. Здесь образуется диск зрительного нерва (слепое пятно). В центре диска имеется углубление, в котором видны питающие сетчатку сосуды, выходящие из зрительного нерва.

- На сетчатке происходит формирование изображения и преобразо­вание его в нервный сигнал. Фоторецепторные клетки - палочки и колбочки. Колбочки концентрируются в области жёлтого пятна. Глазное яблоко организовано таким образом, что на колбочки па­дает центральная часть светового пятна от визуализируемого объек­та. По периферии от жёлтого пятна расположены палочки. Цент­ральное зрение, острота зрения (способность к различению мелких деталей видимых предметов), а также цветовосприятие реализу­ются колбочками. Периферическое зрение, а также ночное зрение и восприятие подвижных объектов - функции палочек.

Рис.2. Механизм изменения остроты зрения.

· Остроту зрения измеряют в десятичных дробях, например 0,1, 0,2, 1,0, 1,2 и т.д. За нормальную остроту зрения (1,0) принимают раз­личительную способность глаза, при которой две точки видны как раздельные, если угол между лучами, идущими от них в глаз, равен l'. Если угол между минимально различимыми точками составляет 2', острота зрения равна 0,5, если 10' - 0,1 и т.д. Таким образом, острота зрения равна обратной величине предельного угла различения, выраженной 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 прикреплён к ресничному телу ресничной (цинновой) связкой. Часть глазного яблока за хрусталиком заполнена студнеоб­разной массой - стекловидным телом. Роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело служат преломляющими свет среда­ми. Вместе они образуют оптическую систему глаза.

Приближенно можно считать, что преломляющие поверхности роговицы и хрусталика сферичны, и их оптические оси совпадают, т.е. глаз - центри­рованная система.

- Величины характеристик, описывающих глаз, варьируют. Напри­мер, преломляющая сила роговицы колеблется в пределах 38­46 дптр, хрусталика - 15-23 дптр, общая преломляющая сила глаза - 52-71 дптр, а длина оси глаза - 19-30 мм.

Как и технические оптические камеры, глаз снабжён устройством для наведения объектива на объект (глазодвигательным аппаратом) и регулирования резкости изображений предметов, находящихся на раз­ном расстоянии (аппаратом аккомодации).

• Глазодвигательный аппарат включает наружные мышцы глаза, бла­годаря согласованной работе которых глазное яблоко постоянно совершает поисковые движения. При появлении в поле зрения нового объекта глазное яблоко совершает поворот, таким образом, чтобы изображение этого объекта попало на центральную ямку. Линию, со­единяющую центральную ямку с рассматриваемым объектом, назы­вают зрительной линией. 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. Если угол у достаточно ве­лик, может возникать впечатление кажущегося косоглазия. Этот угол следует учитывать при определении расстояния между центрами оч­ковых линз. Он может вызывать дополнительный астигматизм гла­за, не выявляемый объективными методами.
• Аккомодацию осуществляет согласованная работа ресничной мышцы, ресничной связки и хрусталика.

- Если визуализируемый объект находится ближе точки, на которую сфокусирован глаз, этот объект проецируется на сетчатке нечёт­ко, контуры его размыты. При поступлении сигналов от такого изображения в головной мозг возбуждение передаётся по глазо­двигательному нерву на ресничную мышцу. Сокращение мышц приводит к расслаблению ресничной связки и уменьшению натяжения капсулы хрусталика. В результате кривизна хрусталика уве­личивается (хрусталик становится более выпуклым), преломляющая сила глаза соответственно тоже увеличивается, и изображение близкого предмета на сетчатке становится чётким.

- Когда же зрительная ось глаза переводится на далёкий объект, передача импульсов с глазодвигательного нерва прекращается, ресничная мышца расслабляется, ресничная связка натягивается, и хрусталик становится плоским. Преломляющая сила глаза уменьшается, и он опять фокусируется на бесконечность.

Преломляющее действие линзы характеризуется её фокусным рас­стоянием (f). Для удобства используют величину, обратную фокусно­му расстоянию (D): D = 1/ f

Величину D называют оптической силой (или рефракцией линзы) и выражают в диоптриях. За одну диоптрию принята рефракция лин­зы, имеющей фокусное расстояние 1 м.

• В клинической практике главной оптической характеристикой глаза является положение главного фокуса относительно сетчатки - клиническая рефракция глаза.

- Гиперметропическая (дальнозоркая) рефракция, Н (Hyperтetropia),

- Фокусная точка находится за сетчаткой.

- Эмметропическая (соразмерная) рефракция, Еm (Eттetropia), ­Фокусная точка находится на сетчатке. Эмметропия обеспечивает нормальное зрение.

- Миопическая (близорукая) рефракция, М (Myopia), - фокусная точка находится перед сетчаткой.

Цилиарная мышца

(расслаблена)

хрусталик (уплощенный)

покой

Хрусталик (шарообразный)

напряжение

Рис.3. Механизм аккомодации.