Оптические приборы

1. Глаз как оптический прибор.

2. Лупа

3. Микроскоп

4. Телескоп

1. Глаз человека – сложная и совершенная оптическая система (рис. 1).

Глазное яблоко – почти шарообразное тело, диаметром около 25 мм, заключенное в непрозрачную защитную оболочку белого цвета – склеру, которая в передней части переходит в выпуклую прозрачную роговицу, показатель преломления которой . Внутренняя поверхность глаза выстлана сосудистой оболочкой, которая в передней части глаза переходит в радужную оболочку, окрашенную у разных людей по-разному и имеющую в центре небольшое отверстие – зрачок.

Радужная оболочка является своеобразной диафрагмой, регулирующей диаметр зрачка и тем самым – световой поток, попадающий в глаз. Пространство между радужной оболочкой и роговицей – передняя камера – заполнено прозрачной жидкостью; непосредственно за зрачком расположен хрусталик – упругое прозрачное тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы ().

Вся внутренняя полость глаза заполнена прозрачной студенистой жидкостью – стекловидным телом (). Глазное дно выстлано светочувствительной сетчатой оболочкой – сетчаткой, образованной разветвлениями волокон зрительного нерва, который связывает глаз с мозгом. Окончания зрительного нерва образуют мельчайшие рецепторные клетки – палочки и колбочки, обеспечивающие сумеречное и цветовое зрение.

Преломляющая система глаза – роговица, влага передней камеры, хрусталик и стекловидное тело – это центрированная система с оптической осью, проходящей через геометрические центры хрусталика, зрачка и роговицы. Здоровый глаз приспосабливается к рассматриванию предметов, расположенных от него на расстоянии от 10 см до бесконечности. 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. При нормальном зрении человек может с расстояния 25 см видеть раздельно две точки, отстоящие друг от друга не менее чем на 0,05–0,07 мм.

Разрешающую способность глаза принято характеризовать минимальным углом зрения , под которым две соседние точки предмета видны раздельно. Величина характеризует максимальную остроту зрения и определяется структурой сетчатки. Две соседние точки видны раздельно только тогда, когда их изображения попадают на разные рецепторы. Это условие и ставит предел разрешающей способности глаза.

Зрение двумя глазами позволяет получить два изображения одного и того же предмета с разных позиций. Оптические оси глаз усилием мышц поворачиваются и направляются на объект. В результате формируется стереоскопическое (пространственное) изображение предмета. Одновременная аккомодация и сведение осей глазных яблок на некоторый угол позволяют достаточно четко оценить расстояние до предметов. Стереоскопический эффект наблюдается при рассматривании предметов, удаленных от глаз на расстояние 0,25–200 м. Зрение одним глазом дает плоское изображение.

Наиболее часто встречающиеся недостатки глаз – близорукость и дальнозоркость.

У близорукого человека преломляющая способность оптической системы глаза, больше, чем при нормальном зрении, а задний ее фокус находится перед сетчаткой (рис. 2). Поэтому изображения удаленных предметов не фиксируются на сетчатке и получаются расплывчатыми. Близорукие люди отчетливо видят лишь близкие предметы, а расстояние наилучшего зрения составляет всего 15–20 см.

Коррекция близорукости делается с помощью рассеивающих линз.

У дальнозоркого человека фокус оптической системы глаза, находящегося в ненапряженном состоянии, удален за сетчатку (рис. 3). Дальнозоркий глаз преломляет лучи слабее нормального. Аккомодация позволяет хорошо различать лишь сравнительно далекие предметы. Чтобы видеть близкие предметы, человек должен значительно увеличить свою оптическую силу; однако аккомодационная способность оказывается недостаточной для этого. Для дальнозоркого человека расстояние наилучшего зрения возрастает до 40–60 см. Дальнозоркость объясняется слабой аккомодацией хрусталика или укороченностью глазного яблока. Возрастная дальнозоркость вызвана потерей эластичности хрусталика. Коррекция дальнозоркости производится при помощи очков с собирающими линзами