Оптическая система человеческого глаза. Тема: Движение света в глазе Прохождение света через глаз человека

Зрение - это биологический процесс, обусловливающий восприятие формы, размеров, цвета предметов, окружающих нас, ориентировку среди них. Оно возможно благодаря функции зрительного анализатора, в состав которого входит воспринимающий аппарат - глаз.

Функция зрения не только в восприятии световых лучей. Им мы пользуемся для оценки расстояния, объемности предметов, наглядного восприятия окружающей действительности.

Глаз человека — фото

В настоящее время из всех органов чувств у человека наибольшая нагрузка падает на органы зрения. Это обусловлено чтением, письмом, просмотром телепередач и других видов получения информации и работы.

Строение глаза человека

Орган зрения состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата, расположенных в глазнице - углублении костей лицевого черепа.

Строение глазного яблока

Глазное яблоко имеет вид шаровидного тела и состоит из трех оболочек:

• Наружной - фиброзной;
• средней - сосудистой;
• внутренней - сетчатой.

Наружная фиброзная оболочка в заднем отделе образует белочную, или склеру, а спереди она переходит в проницаемую для света роговицу.

Средняя сосудистая оболочка называется так из-за того, что богата сосудами. Расположена под склерой. Передняя часть этой оболочки образует радужку , или радужную оболочку. Так ее называют из-за окраски (цвета радуги). В радужной оболочке находится зрачок - круглое отверстие, которое способно изменять величину в зависимости от интенсивности освещения посредством врожденного рефлекса. Для этого в радужке имеются мышцы, суживающие и расширяющие зрачок.

Радужка выполняет роль диафрагмы, регулирующей количество поступающего света на светочувствительный аппарат, и предохраняет его от разрушений, осуществляя привыкание органа зрения к интенсивности света и темноты. Сосудистая оболочка образует жидкость - влагу камер глаза.

Внутренняя сетчатая оболочка, или сетчатка - прилегает сзади к средней (сосудистой) оболочке. Состоит из двух листков: наружного и внутреннего. Наружный листок содержит пигмент, внутренний - светочувствительные элементы.

Сетчатая оболочка выстилает дно глаза. Если смотреть на нее со стороны зрачка, то на дне видно беловатое круглое пятно. Это место выхода зрительного нерва. Здесь нет светочувствительных элементов и поэтому не воспринимаются световые лучи, оно называется слепым пятном . Сбоку от него находится желтое пятно (макула) . Это место наибольшей остроты зрения.

Во внутреннем слое сетчатой оболочки расположены светочувствительные элементы - зрительные клетки. Их концы имеют вид палочек и колбочек. Палочки содержат зрительный пигмент - родопсин, колбочки - йодопсин. Палочки воспринимают свет в условиях сумеречного освещения, а колбочки - цвета при достаточно ярком освещении.

Последовательность прохождения света через глаз

Рассмотрим ход световых лучей через ту часть глаза, которая составляет его оптический аппарат. Вначале свет проходит через роговицу, водянистую влагу передней камеры глаза (между роговицей и зрачком), зрачок, хрусталик (в виде двояковыпуклой линзы), стекловидное тело (густой консистенции прозрачная среда) и, наконец, попадает на сетчатку.

В случаях, когда световые лучи, пройдя через оптические среды глаза, фокусируются не на сетчатке, то развиваются аномалии зрения:

• Если впереди нее - близорукость;
• если позади - дальнозоркость.

Для выравнивания близорукости используют двояковогнутые, а дальнозоркости - двояковыпуклые стекла очков.

Как уже отмечалось, в сетчатке расположены палочки и колбочки. При попадании на них свет вызывает раздражение: возникают сложные фотохимические, электрические, ионные и ферментативные процессы, которые обусловливают нервное возбуждение - сигнал. Он поступает по зрительному нерву в подкорковые (четверохолмие, зрительный бугор и др.) центры зрения. Потом направляется в кору затылочных долей мозга, где воспринимается в виде зрительного ощущения.

Весь комплекс нервной системы, включающий рецепторы света, зрительные нервы, центры зрения в головном мозге, составляет зрительный анализатор.

Строение вспомогательного аппарата глаза

Помимо глазного яблока к глазу относится и вспомогательный аппарат. Он состоит из век, шести мышц, двигающих глазное яблоко. Заднюю поверхность век покрывает оболочка - конъюнктива, которая частично переходит на глазное яблоко. Кроме того, к вспомогательным органам глаза относится слезный аппарат. Он состоит из слезной железы, слезных канальцев, мешка и носослезного протока.

Слезная железа выделяет секрет - слезы, содержащие лизоцим, губительно действующий на микроорганизмы. Она расположена в ямке лобной кости. Ее 5-12 канальцев открываются в щель между конъюнктивой и глазным яблоком в наружном углу глаза. Увлажнив поверхность глазного яблока, слезы оттекают к внутреннему углу глаза (к носу). Здесь они собираются в отверстия слезных канальцев, по которым попадают в слезный мешок, также расположенный у внутреннего угла глаза.

Из мешка по носослезному протоку слезы направляются в полость носа, под нижнюю раковину (поэтому порой можно заметить, как во время плача слезы текут из носа).

Гигиена зрения

Знание путей оттока слез из мест образования - слезных желез - позволяет правильно выполнять такой гигиенический навык, как - «протирание» глаз. При этом движение рук с чистой салфеткой (желательно стерильной) нужно направлять от наружного угла глаза к внутреннему, «протирать глаза в сторону носа», в сторону естественного тока слез, а не против него, способствуя, таким образом, удалению инородного тела (пыли), попавшего на поверхность глазного яблока.

Орган зрения нужно оберегать от попаданий инородных тел, повреждений. При работе, где образуются частицы, осколки материалов, стружка, следует пользоваться защитными очками.

При ухудшении зрения не медлить и обращаться к врачу-окулисту, выполнять его рекомендации, чтобы избежать дальнейшего развития болезни. Интенсивность освещения рабочего места должна зависеть от вида выполняемой работы: чем более тонкие движения выполняются, тем интенсивнее должно быть освещение. Оно не должно быть ни ярким, ни слабым, а ровно таким, которое требует наименьшего напряжения зрения и способствует эффективной работе.

Как поддерживать остроту зрения

Разработаны нормативы освещения в зависимости от назначения помещения, от рода деятельности. Количество света определяют с помощью специального прибора - люксметра. Контроль правильности освещения осуществляет медико-санитарная служба и администрация учреждений и предприятий.

Следует помнить, что особенно способствует ухудшению остроты зрения яркий свет. Поэтому нужно избегать смотреть без светозащитных очков в сторону источников яркого света как искусственных, так и естественных.

Для предотвращения ухудшения зрения в связи с высокой нагрузкой на глаза нужно выполнять определенные правила:

• При чтении и письме необходимо равномерное достаточное освещение, от которого не развивается утомление;
• расстояние от глаз до предмета чтения, письма или мелких предметов, с которыми вы заняты, должно быть около 30-35см;
• предметы, с которыми вы работаете, нужно размещать удобно для глаз;
• телепередачи смотреть не ближе 1,5 метра от экрана. При этом обязательно нужно подсвечивание помещения за счет скрытого источника света.

Немаловажное значение для поддержания нормального зрения имеет витаминизированное питание вообще и особенно витамин А, которого много в животных продуктах, в моркови, тыкве.

Размеренный образ жизни, включающий в себя правильное чередование режима труда и отдыха, питания, исключающий вредные привычки, в том числе курение и употребление алкогольных напитков, в немалой степени способствует сохранению зрения и здоровья вообще.

Гигиенические требования к сохранению органа зрения настолько обширны и разнообразны, что приведенными выше нельзя ограничиваться. Они могут меняться в зависимости от трудовой деятельности, их следует выяснить у врача и выполнять.

Оборудование: разборная модель глаза, таблица «Зрительный анализатор», объемные предметы, репродукции картин. Раздаточный материал на парты: рисунки «Строение глаза», карточки для закрепления по данной теме.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка знаний учащихся

1. Термины (на доске): органы чувств; анализатор; строение анализатора; виды анализаторов; рецепторы; нервные пути; мозговой центр; модальность; зоны коры большого мозга; галлюцинации; иллюзии.

2. Дополнительная информация по домашнему заданию (сообщения учащихся):

– впервые термин «анализатор» мы встречаем в работах И.М. Сеченова;
– на 1 см кожи от 250 до 400 чувствительных окончаний, на поверхности тела их до 8 млн;
– на внутренних органах располагается около 1 млрд рецепторов;
– И.М. Сеченов и И.П. Павлов считали, что деятельность анализатора сводится к анализу воздействий на организм внешней и внутренней среды.

III. изучение нового материала

(Сообщение темы урока, цели, задачи и мотивации учебной деятельности учащихся.)

1. Значение зрения

Каково значение зрения? Давайте вместе ответим на этот вопрос.

Да, действительно, орган зрения является одним из важнейших органов чувств. Окружающий нас мир мы воспринимаем и познаем прежде всего с помощью зрения. Так мы получаем представление о форме, размерах предмета, его окраске, вовремя замечаем опасность, любуемся красотой природы.

Благодаря зрению перед нами открываются голубое небо, молодая весенняя листва, яркие краски цветов и порхающие над ними бабочки, золотая нива полей. Чудесны осенние краски. Мы можем долго любоваться звездным небом. Окружающий нас мир прекрасен и удивителен, любуйтесь этой красотой и берегите ее.

Трудно переоценить роль зрения в жизни человека. Тысячелетний опыт человечества передается из поколения в поколение через книги, картины, скульптуры, памятники архитектуры, которые мы воспринимаем с помощью зрения.

Итак, орган зрения нам жизненно необходим, с помощью него человек получает 95% информации.

2. Положение глаза

Рассмотрите рисунок в учебнике и установите, отростки каких костей участвуют в образовании глазницы. (Лобной, скуловой, верхнечелюстной. )

Какова роль глазниц?

А что помогает поворачивать глазное яблоко в разные стороны?

Опыт № 1. Опыт проводят учащиеся, сидящие за одной партой. Одному надо проследить за движением ручки на расстоянии 20 см от глаза. Второй перемещает ручку вверх–вниз, вправо–влево, описывает ей окружность.

Сколько же мышц приводит в движение глазное яблоко? (Не менее 4, всего же их – 6: четыре прямые и две косые. Благодаря сокращению этих мышц глазное яблоко может поворачиваться в глазнице. )

3. Защитные приспособления глаза

Опыт № 2. Пронаблюдайте за миганием век соседа и ответьте на вопрос: какую функцию выполняют веки? (Защита от световых раздражений, защита глаз от попадания посторонних частиц .)

Брови задерживают стекающий со лба пот.

Слезы оказывают смазывающее и дезинфицирующее действие на глазное яблоко. Слезные железы – своеобразная «фабрика слез» – открываются под верхним веком 10–12 протоками. Слезная жидкость на 99% состоит из воды и лишь 1% приходится на соль. Это прекрасный очиститель глазного яблока. Установлена и другая функция слез – с ними выводятся из организма опасные яды (токсины), которые вырабатываются в момент стресса. В 1909 г. томский ученый П.Н. Лащенков открыл в слезной жидкости особое вещество лизоцим, способное убивать многие микробы.

Статья опубликована при поддержке компании "Замки-Сервис". Компания предлагает Вам услуги мастера по ремонту дверей и замков, взлому дверей, вскрытию и замене замков, замене личинок , установке задвижек и замков в металлическую дверь, а также обивка дверей дерматином и реставрация дверей. Большой выбор замков для входных и бронированных дверей от лучших производителей. Гарантия качества и Вашей безопасности, выезд мастера в течение часа в Москве. Узнать подробнее о компании, предоставляемых услугах, цены и контакты Вы сможете на сайте, который располагается по адресу: http://www.zamki-c.ru/.

4. Строение зрительного анализатора

Мы видим только при наличии света. Последовательность прохождения лучей через прозрачную среду глаза такова:

луч света → роговица → передняя камера глаза → зрачок → задняя камера глаза → хрусталик → стекловидное тело → сетчатка.

Изображение на сетчатке получается уменьшенным и перевернутым. Однако мы видим предметы в естественном виде. Это объясняется жизненным опытом человека, а также взаимодействием сигналов, поступающих от всех органов чувств.

Зрительный анализатор имеет следующее строение:

1-е звено – рецепторы (палочки и колбочки на сетчатке глаза);
2-е звено – зрительный нерв;
3-е звено – мозговой центр (затылочная доля большого мозга).

Глаз – самонастраивающийся прибор, он позволяет видеть близкие и удаленные предметы. Еще Гельмгольц считал, что моделью глаза является фотокамера, объектив – это прозрачные преломляющие среды глаза. Глаз связан с мозгом через зрительный нерв. Зрение – это корковый процесс, и он зависит от качества информации, поступающей от глаза в центры мозга.

Информация от левой части полей зрения от обоих глаз передается в правое полушарие, а от правой части полей зрения обоих глаз – в левое.

Если изображение от правого и левого глаза попадает в соответствующие мозговые центры, то они создают единое объемное изображение. Бинокулярное зрение – зрение двумя глазами – позволяет воспринимать объемное изображение и помогает определять расстояние до предмета.

Таблица. Строение глаза

5. Выводы

1. Свет человек воспринимает с помощью органа зрения.

2. Световые лучи преломляются в оптической системе глаза. На сетчатке формируется уменьшенное обратное изображение.

3. Зрительный анализатор включает:

– рецепторы (палочки и колбочки);
– нервные пути (зрительный нерв);
– мозговой центр (затылочная зона коры большого мозга).

IV. Закрепление. Работа с раздаточным материалом

Задание 1. Установите соответствие.

1. Хрусталик. 2. Сетчатка. 3. Рецептор. 4. Зрачок. 5. Стекловидное тело. 6. Зрительный нерв. 7. Белочная оболочка и роговица. 8. Свет. 9. Сосудистая оболочка. 10. Зрительная зона коры большого мозга. 11. Желтое пятно. 12. Слепое пятно.

A. Три части зрительного анализатора.
Б. Заполняет внутреннюю часть глаза.
B. Скопление колбочек в центре сетчатки.
Г. Меняет кривизну.
Д. Осуществляет различные зрительные раздражения.
Е. Защитные оболочки глаза.
Ж. Место выхода зрительного нерва.
З. Место формирования изображения.
И. Отверстие в радужке.
К. Черный питающий слой глазного яблока.

(Ответ: А – 3, 6, 10; Б – 5; В – 11; Г – 1; Д – 8; Е – 7; Ж –12; З – 2; И – 4; К – 9.)

Задание 2. Ответьте на вопросы.

Как вы понимаете выражение «Глаз смотрит, а мозг видит»? (В глазу происходит только возбуждение рецепторов в определенном сочетании, а воспринимаем мы изображение тогда, когда нервные импульсы достигнут зоны коры большого мозга. )

Глаза не чувствуют ни жары, ни холода. Почему? (В роговице нет рецепторов тепла и холода. )

Двое учащихся поспорили: один утверждал, что глаза сильнее утомляются при рассматривании мелких предметов, расположенных близко, а другой – удаленных предметов. Кто из них прав? (Глаза утомляются сильнее при рассматривании предметов, расположенных близко, так как при этом сильно напрягаются мышцы, обеспечивающие работу (увеличение кривизны) хрусталика. Рассматривание удаленных предметов – отдых для глаз. )

Задание 3. Подписать обозначенные цифрами элементы строения глаза.

Литература

Вадченко Н.Л. Проверьте свои знания. Энциклопедия в 10 т. Т. 2. – Донецк, ИКФ «Сталкер», 1996.
Зверев И.Д. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека. – М.: Просвещение, 1983.
Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология. Человек. Учебник для 8 кл. – М.: Дрофа, 2000.
Хрипкова А.Г. Естествознание. – М.: Просвещение, 1997.
Сонин Н.И., Сапин М.Р. Биология человека. – М.: Дрофа, 2005.

Фото с сайта http://beauty.wild-mistress.ru

Человеческий глаз - замечательное достижение эволюции и отличный оптический инструмент. Порог чувствительности глаза близок к теоретическому пределу, обусловленному квантовыми свойствами света, в частности дифракцией света. Диапазон воспринимаемых глазом интенсивностей составляет, фокус может быстро перемещаться от очень короткого расстояния до бесконечности.
Глаз является системой линз, которая формирует перевернутое действительное изображение на светочувствительной поверхности. Глазное яблоко имеет приблизительно сферическую форму с диаметром около 2,3см . Внешняя его оболочка является почти волокнистым непрозрачным слоем, называемым склерой . Свет поступает в глаз через роговицу, представляющую собой прозрачную оболочку на внешней стороне поверхности глазного яблока. В центре роговицы расположено цветное кольцо – радужкой (радужная оболочка) со зрачком посредине. Они действуют подобно диафрагме, осуществляя регуляцию поступления света в глаз.
Хрусталик представляет собой линзу, состоящую из волокнистого прозрачного материала. Его форма и, следовательно, фокусное расстояние могут изменяться с помощью цилиарных мышц глазного яблока. Пространство между роговицей и линзой заполнено водянистой жидкостью и называется передней камерой . За линзой расположено прозрачное желеобразное вещество, называемое стекловидным телом .
Внутренняя поверхность глазного яблока покрыта сетчаткой , которая содержит многочисленные нервные клетки - зрительные рецепторы: палочки и колбочки, которые отвечают на зрительные раздражения, генерируя биопотенциалы. Наиболее чувствительной областью сетчатки является желтое пятно , где содержится наибольшее число зрительных рецепторов. Центральная часть сетчатки содержит только плотно упакованные колбочки. Глаз вращается, чтобы рассмотреть изучаемый объект.

Рис. 1. Глаз человека

Преломление в глазе

Глаз является оптическим эквивалентом обычной фотографической камеры. В нем есть система линз, апертурная система (зрачок) и сетчатка, на которой фиксируется изображение.

Система линз глаза сформирована из четырех преломляющих сред: роговицы, водяной камеры, хрусталика, стеклянного тела. Показатели их преломления не имеют значительных отличий. Они составляют 1,38 для роговицы, 1,33 для водяной камеры, 1,40 для хрусталика и 1,34 для стекловидного тела (рис. 2).

Рис. 2. Глаз как система преломляющих сред (числа являются показателями преломления)

В этих четырех преломляющих поверхностях происходит преломление света: 1) между воздухом и передней поверхностью роговицы; 2) между задней поверхностью роговицы и водяной камерой; 3) между водяным камерой и передней поверхностью хрусталика; 4) между задней поверхностью хрусталика и стекловидным телом.
Наиболее сильное преломление происходит на передней поверхности роговицы. Роговица имеет небольшой радиус кривизны, и показатель преломления роговицы в наибольшей степени отличается от показателя преломления воздуха.
Преломляющая способность хрусталика меньше, чем у роговицы. Она составляет около одной трети общей преломляющей мощности систем линз глаза. Причина этого различия в том, что жидкости, окружающие хрусталик, имеют показатели преломления, которые существенно не отличаются от показателя преломления хрусталика. Если хрусталик удалить из глаза, окруженный воздухом он имеет показатель преломления почти в шесть раз больший, чем в глазе.

Хрусталик выполняет очень важную функцию. Его кривизна может изменяться, что обеспечивает тонкое фокусирование на объекты, расположенные на различных расстояниях от глаза.

Редуцированный глаз

Редуцированный глаз является упрощенной моделью реального глаза. Он схематически представляет оптическую систему нормального глаза человека. Редуцированный глаз представлен единственной линзой (одной преломляющей средой). В редуцированном глазе все преломляющие поверхности реального глаза суммируются алгебраически, формируя единственную преломляющую поверхность.
Редуцированный глаз позволяет провести простые вычисления. Общая преломляющая способность сред составляет почти 59 диоптрий, когда линза аккомодирована на зрение отдаленных объектов. Центральная точка редуцированного глаза лежит впереди сетчатки на 17 миллиметров. Луч из любой точки объекта приходит в редуцированный глаз и проходит через центральную точку без преломления. Так же, как стеклянная линза формирует изображение на листе бумаги, система линз глаза образует изображение на сетчатке. Это уменьшенное, действительное, перевернутое изображение объекта. Головной мозг формирует восприятие объекта в прямом положении и в реальном размере.

Аккомодация

Для ясного видения объекта необходимо, чтобы после преломления лучей, изображение формировалось на сетчатке. Изменение преломляющей силы глаза для фокусировки близких и отдаленных объектов называется аккомодацией .
Наиболее отдаленная точка, на которую фокусируется глаз, называется дальней точкой видения - бесконечность. В этом случае параллельные лучи, входящие в глаз, фокусируются на сетчатку.
Объект виден в деталях, когда он установлен как можно ближе к глазу. Минимальное расстояние четкого видения – около 7 см при нормальном зрении. В этом случае аппарат аккомодации находится в максимально напряжённом состоянии.
Точка, расположенная на расстоянии 25см , называется точкой наилучшего видения , поскольку в данном случае различимы все детали рассматриваемого объекта без максимального напряжения аппарата аккомодации, вследствие чего глаз может длительное время не утомляться.
Если глаз сфокусирован на объект в ближней точке, он должен отрегулировать свое фокусное расстояние и увеличить преломляющую силу. Этот процесс происходит путем изменений формы хрусталика. Когда объект подносят ближе к глазу, форма хрусталика изменяется от формы умеренно выпуклой линзы в форму выпуклой линзы.
Хрусталик образован волокнистым желеобразным веществом. Он окружен прочной гибкой капсулой и имеет специальные связки, идущие от края линзы к внешней поверхности глазного яблока. Эти связки постоянно напряжены. Форма хрусталика изменяется цилиарной мышцей . Сокращение этой мышцы уменьшает натяжение капсулы хрусталика, он становится более выпуклым и из-за естественной эластичности капсулы принимает сферическую форму. И наоборот, когда цилиарная мышца полностью расслаблена, преломляющая сила линзы наиболее слабая. С другой стороны, когда цилиарная мышца находится в максимально сокращенном состоянии, преломляющая сила линзы становится наибольшей. Этот процесс управляется центральной нервной системой.

Рис. 3. Аккомодация в нормальном глазе

Старческая дальнозоркость

Преломляющая сила хрусталика может увеличиваться от 20 диоптрий до 34 диоптрий у детей. Средняя аккомодация составляет 14 диоптрий. В результате общая преломляющая сила глаза составляет почти 59 диоптрий, когда глаз аккомодирован для дальнего зрения, и 73 диоптрия - при максимальной аккомодации.
При старении человека хрусталик становиться более толстым и менее эластичным. Следовательно, способность линзы изменять свою форму уменьшается с возрастом. Сила аккомодации уменьшается от 14 диоптрий у ребенка до менее 2 диоптрий в возрасте от 45 до 50 лет и становится равной 0 в возрасте 70 лет. Поэтому линза почти не аккомодируется. Это нарушение аккомодации называется старческой дальнозоркостью . Глаза при этом сфокусированы всегда на постоянном расстоянии. Они не могут аккомодироваться как для ближнего, так и дальнего зрения. Следовательно, чтобы видеть ясно на различных расстояниях, старый человек должен носить бифокальные очки с верхним сегментом, сфокусированным для дальнего видения, и более низким сегментом, сфокусированным для ближнего видения.

Ошибки преломления

Эмметропия . Считается, что глаз будет нормальным (эмметропичным), если параллельные световые лучи с отдаленных объектов фокусируются в сетчатку при полном расслаблении цилиарной мышцы. Такой глаз видит ясно отдаленные объекты, когда расслаблена цилиарная мышца, то есть без аккомодации. При фокусировании объектов ближнего диапазона расстояний в глазе сокращается цилиарная мышца, обеспечивая подходящую степень аккомодации.

Рис. 4. Преломление параллельных световых лучей в глазе человека.

Гиперметропия (гиперопия). Гиперметропия также известна как дальнозоркость . Она обусловлена либо малым размером глазного яблока, либо слабой преломляющей силой системы линз глаза. В таких условиях параллельные световые лучи не преломляются системой линз глаза достаточно для того, чтобы фокус (соответственно изображение) находился на сетчатке. Для преодоления этой аномалии цилиарная мышца должна сократиться, увеличив оптическую силу глаза. Следовательно, дальнозоркий человек способен фокусировать отдаленные объекты на сетчатке, используя механизм аккомодации. Для видения более близких объектов мощности аккомодации не хватает.
При небольшом резерве аккомодации дальнозоркий человек часто не способный аккомодировать глаз достаточно для фокусирования не только близких, но даже отдаленных объектов.
Для коррекции дальнозоркости необходимо увеличить преломляющую силу глаза. Для этого используют выпуклые линзы, которые добавляют преломляющую силу к силе оптической системе глаза.

Миопия . При миопии (или близорукости) параллельные световые лучи с отдаленных объектов фокусируются перед сетчаткой, несмотря на то, что цилиарная мышца полностью расслаблена. Это бывает из-за слишком длинного глазного яблока, а также вследствие слишком высокой преломляющей силы оптической системы глаза.
Нет механизма, с помощью которого глаз мог бы уменьшить преломляющую силу своего хрусталика менее, чем возможно при полном расслаблении цилиарной мышцы. Процесс аккомодации приводит к ухудшению видения. Следовательно, человек с миопией не может фокусировать отдаленные объекты на сетчатку. Изображение может сфокусироваться только, если объект находится достаточно близко от глаза. Следовательно, у человека с миопией ограничена дальняя точка ясного видения.
Известно, что лучи, проходящие через вогнутую линзу, преломляются. Если преломляющая сила глаза слишком велика, как при миопии, иногда она может быть нейтрализована вогнутой линзой. Используя лазерную технику, можно также откорректировать слишком большую выпуклость роговицы.

Астигматизм . В астигматическом глазе преломляющая поверхность роговицы является не сферической, а эллипсоидальной. Это происходит из-за слишком большой кривизны роговицы в одной из своих плоскостей. В результате световые лучи, проходящие через роговицу в одной плоскости, не преломляются так же сильно, как лучи, проходящие через нее в другой плоскости. Они не собираются в общем фокусе. Астигматизм не может компенсироваться глазом с помощью аккомодации, но корректировать его можно с помощью цилиндрической линзы, которая исправит ошибку в одной из плоскостей.

Коррекция оптических аномалий контактными линзами

Недавно для коррекции различных аномалий зрения стали использовать пластические контактные линзы. Они устанавливаются против передней поверхности роговицы и фиксируются тонким слоем слез, который заполняет пространство между контактной линзой и роговицей. Жесткие контактные линзы делают из жесткой пластмассы. Их размеры составляют 1мм в толщину и 1см в диаметре. Также существуют мягкие контактные линзы.
Контактные линзы заменяют роговицу как внешнюю сторону глаза и почти полностью аннулируют долю преломляющей способности глаза, которая происходит в норме на передней поверхности роговицы. При использовании контактных линз передняя поверхность роговицы не играет значимой роли в преломлении глаза. Основную роль начинает выполнять передняя поверхность контактной линзы. Особенно важно это у лиц с ненормально сформированной роговицей.
Другой особенностью контактных линз является то, что, поворачиваясь вместе с глазом, они дают более широкую область ясного видения, чем это делают обычные очки. Они являются также более удобными в использовании для художников, спортсменов и т.п.

Острота зрения

Способность человеческого глаза ясно видеть мелкие детали ограничена. Нормальный глаз может различать различные точечные источники света, расположенные на расстоянии 25 секунд дуги. То есть, когда световые лучи с двух отдельных точек попадают в глаз под углом более 25 секунд между ними, они видны в качестве двух точек. Лучи с меньшим угловым разделением не могут быть различены. Это означает, что человек с нормальной остротой зрения может различить две точки света на расстоянии 10 метров, если они друг от друга находятся на расстоянии 2 миллиметра.

Рис. 7. Максимальная острота зрения для двух точечных источников света.

Наличие этого предела предусмотрено структурой сетчатки. Средний диаметр рецепторов в сетчатке составляет почти 1,5 микрометров. Человек может нормально различить две отдельные точки, если в сетчатке расстояние между ними составляет 2 микрометра. Таким образом, чтобы различать два небольших объекта, они должны возбудить две разных колбочки. По крайней мере, между ними один будет находиться 1 невозбужденная колбочка.

, хрусталик и стекловидное тело . Их совокупность называется диоптрическим аппаратом . В нормальных условиях происходит рефракция (преломление) лучей света от зрительной мишени роговицей и хрусталиком, гак что лучи фокусируются на сетчатке . Преломляющая сила роговицы (основного рефракционного элемента глаза) равна 43 диоптриям . Выпуклость хрусталика может изменяться, и его преломляющая сила варьируется между 13 и 26 диоптриями. Благодаря этому хрусталик обеспечивает аккомодацию глазного яблока к объектам, находящимся на близком или далеком расстоянии. Когда, например, лучи света от удаленного объекта входят в нормальный глаз (с расслабленной цилиарной мышцей), мишень оказывается на сетчатке в фокусе. Если же глаз направлен па ближний объект, они фокусируются позади сетчатки (т.е. изображение на ней расплывается), пока не произойдет аккомодация. Цилиарная мышца сокращается, ослабляя натяжение волокон пояска; кривизна хрусталика увеличивается, и в результате изображение фокусируется па сетчатке.

Роговица и хрусталик вместе составляют выпуклую линзу. Лучи света от объекта проходят через узловую точку линзы и образуют па сетчатке перевернутое изображение, как в фотоаппарате. Сетчатку можно сравнить с фотопленкой, поскольку обе они фиксируют зрительные изображения. Однако сетчатка устроена гораздо сложнее. Она обрабатывает непрерывную последовательность изображений, а также посылает в мозг сообщения о перемещениях зрительных объектов, угрожающих признаках, периодической смене света и темноты и другие зрительные данные о внешней среде.

Хотя оптическая ось человеческого глаза проходит через узловую точку хрусталика и точку сетчатки между центральной ямкой и диском зрительного нерва ( рис. 35.2), глазодвигательная система ориентирует глазное яблоко на участок объекта, называемый точкой фиксации. От этой точки луч света идет через узловую точку и фокусируется в центральной ямке; таким образом, он проходит вдоль зрительной оси. Лучи от остальных участков объекта фокусируются в области сетчатки вокруг центральной ямки ( рис. 35.5).

Фокусирование лучей на сетчатке зависит не только от хрусталика, но и от радужки . Радужка выполняет роль диафрагмы фотоаппарата и регулирует не только количество света, поступающего в глаз, но, что еще важнее, глубину зрительного поля и сферическую аберрацию хрусталика. При уменьшении диаметра зрачка глубина зрительного поля возрастает и лучи света направляются через центральную часть зрачка, где сферическая аберрация минимальна. Изменения диаметра зрачка происходят автоматически (т.е. рефлекторно) при настройке (аккомодации) глаза на рассматривание близких предметов. Следовательно, во время чтения или другой деятельности глаз, связанной с различением мелких объектов, качество изображения улучшается с помощью оптической системы глаза.

На качество изображения влияет еще один фактор - рассеивание света. Оно минимизируется путем ограничения пучка света, а также его поглощения пигментом сосудистой оболочки и пигментным слоем сетчатки. В этом отношении глаз снова напоминает фотоаппарат. Там рассеивание света тоже предотвращается посредством ограничения пучка лучей и его поглощения черной краской, покрывающей внутреннюю поверхность камеры.

Фокусирование изображения нарушается, если размер зрачка не соответствует преломляющей силе диоптрического аппарата. При миопии (близорукости) изображения удаленных объектов фокусируются перед сетчаткой, не доходя до нее ( рис. 35.6). Дефект корректируется с помощью вогнутых линз. И наоборот, при гиперметропии (дальнозоркости) изображения далеких предметов фокусируются позади сетчатки. Чтобы устранить проблему, нужны выпуклые линзы ( рис. 35.6). Правда, изображение можно временно сфокусировать за счет аккомодации, но при этом утомляются цилиарные мышцы и глаза устают. При астигматизме возникает асимметрия между радиусами кривизны поверхностей роговицы или хрусталика (а иногда сетчатки) в разных плоскостях. Для коррекции используются линзы со специально подобранными радиусами кривизны.

Упругость хрусталика с возрастом постепенно снижается. Падает эффективность его аккомодации при рассматривании близких предметов ( пресбиопия). В молодом возрасте преломляющая сила хрусталика может меняться в широком диапазоне, вплоть до 14 диоптрий. К 40 годам этот диапазон уменьшается вдвое, а после 50 лет - до 2 диоптрий и ниже. Пресбиопия корректируется выпуклыми линзами.

Глаз является единственным органом человека, имеющим оптически прозрачные ткани, которые называются иначе оптическими средами глаза. Именно благодаря им лучи света проходят в глаз и человек получает возможность видеть. Попробуем в самом примитивном виде разобрать строение оптического аппарата органа зрения.

Глаз имеет шаровидную форму. Он окружен белочной и роговой оболочками. Белочная оболочка состоит из плотных, пучков переплетающихся волокон, она белого цвета и непрозрачна. В передней части глазного яблока в белочную оболочку «вставлена» примерно так же, как часовое стекло в оправу, роговая оболочка. Она имеет сферическую форму и, что самое важное, совершенно прозрачна. Лучи света, падающие на глаз, прежде всего проходят через роговую оболочку, которая сильно преломляет их.

После роговой оболочки световой луч проходит через переднюю камеру глаза - пространство, заполненное бесцветной прозрачной жидкостью. Глубина ее в среднем 3 миллиметра. Задней стенкой передней камеры является радужная оболочка, придающая цвет глазу, в центре ее находится круглое отверстие - зрачок. При осмотре глаза он нам кажется черным. Благодаря мышцам, заложенным в радужной оболочке, зрачок может изменять свою ширину: сужаться на свету и расширяться в темноте. Это как бы диафрагма фотоаппарата, которая автоматически ограждает глаз от поступления большого количества света при ярком освещении и, наоборот, при пониженном освещении, расширяясь, помогает глазу улавливать даже слабые световые лучи. После прохождения через зрачок луч света попадает на своеобразное образование, которое называется хрусталиком. Его легко себе представить - это чечевицеобразное тело, напоминающее обычную лупу. Свет может свободно проходить через хрусталик, но при этом он преломляется так же, как по законам физики преломляется световой луч, проходящий через призму, т. е. отклоняется к основанию.

Мы можем себе представить хрусталик, как две призмы, сложенные основаниями. Хрусталик обладает еще одной чрезвычайно интересной особенностью: может изменять свою кривизну. По краю хрусталика прикрепляются тонкие нити, называемые цинновыми связками, которые другим своим концом сращены с ресничной мышцей, находящейся за корнем радужной оболочки. Хрусталик стремится принять шарообразную форму, но этому мешают натянутые связки. При сокращении ресничной мышцы связки расслабляются, и хрусталик становится более выпуклым. Изменение кривизны хрусталика не остается бесследным для зрения, так как лучи света в связи с этим изменяют степень преломления. Это свойство хрусталика изменять свою кривизну, как мы увидим ниже, имеет очень большое значение для зрительного акта.

После хрусталика свет проходит через стекловидное тело, заполняющее всю полость глазного яблока. Стекловидное тело состоит из тонких волокон, между которыми находится бесцветная прозрачная жидкость, обладающая большой вязкостью; эта жидкость напоминает расплавленное стекло. Отсюда и произошло его название - стекловидное тело.

Лучи света, пройдя через роговую оболочку, переднюю камеру, хрусталик и стекловидное тело, попадают на чувствительную к свету сетчатую оболочку (сетчатка), которая наиболее сложно устроена из всех оболочек глаза. В наружной части сетчатки имеется слой клеток, которые под микроскопом имеют вид палочек и колбочек. В центральной части сетчатки сосредоточены преимущественно колбочки, которые играют основную роль в процессе наиболее ясного, отчетливого зрения и цветового ощущения. Дальше от центра сетчатки начинают появляться палочки, количество которых увеличивается к периферическим участкам сетчатки. Колбочек же, наоборот, чем дальше от центра, тем становится меньше. Ученые подсчитали, что в сетчатке человека находится 7 миллионов колбочек и 130 миллионов палочек. В отличие от колбочек, которые действуют на свету, палочки начинают «работать» при пониженном освещении и в темноте. Палочки очень чувствительны даже к небольшому количеству света и поэтому дают возможность человеку ориентироваться в темноте.

Как же происходит процесс зрения? Лучи света, попадая на сетчатку, вызывают сложный фотохимический процесс, в результате которого происходит раздражение палочек и колбочек. Это раздражение передается по сетчатке на слой нервных волокон, из которых составляется зрительный нерв. Зрительный нерв через специальное отверстие проходит в полость черепа. Здесь зрительные волокна проделывают длинный и сложный путь и в конечном итоге заканчиваются в затылочной части коры головного мозга. Эта область является высшим зрительным центром, в котором и воссоздается зрительный образ, точно соответствующий рассматриваемому предмету.