Медицинский эксперт статьи
Новые публикации
Оптическая система глаза
Последняя редакция: 23.04.2024
Весь контент Web2Health проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.
У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.
Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.
Глаз человека представляет собой сложную оптическую систему, которая состоит из роговицы, влаги передней камеры, хрусталика и стекловидного тела. Преломляющая сила глаза зависит от величины радиусов кривизны передней поверхности роговицы, передней и задней поверхностей хрусталика, расстояний между ними и показателей преломления роговицы, хрусталика, водянистой влаги и стекловидного тела. Оптическую силу задней поверхности роговицы не учитывают, поскольку показатели преломления ткани роговицы и влаги передней камеры одинаковы (как известно, преломление лучей возможно лишь на границе сред с различными коэффициентами преломления).
Условно можно считать, что преломляющие поверхности глаза сферичны и их оптические оси совпадают, т. е. глаз является центрированной системой. В действительности же в оптической системе глаза имеется много погрешностей. Так, роговица сферична только в центральной зоне, показатель преломления наружных слоев хрусталика меньше, чем внутренних, степень преломления лучей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях неодинакова. Кроме того, оптические характеристики в разных глазах существенно различаются, причем точно определить их нелегко. Все это затрудняет вычисление оптических констант глаза.
Для оценки преломляющей способности любой оптической системы используют условную единицу - диоптрию (сокращенно - дптр). За 1 дптр принята сила линзы с главным фокусным расстоянием в 1 м. Диоптрия (D) - величина, обратная фокусному расстоянию (F):
D=1/F
Следовательно, линза с фокусным расстоянием 0,5 м обладает преломляющей силой 2,0 дптр, 2 м - 0,5 дптр и т. д. Преломляющую силу выпуклых (собирающих) линз обозначают знаком "плюс", вогнутых (рассеивающих) - знаком "минус", а сами линзы называют соответственно положительными и отрицательными.
Существует простой прием, с помощью которого можно отличить положительную линзу от отрицательной. Для этого линзу нужно расположить па расстоянии нескольких сантиметров от глаза и передвигать ее, например, в горизонтальном направлении. При рассматривании какого-либо предмета через положительную линзу его изображение будет смешаться в сторону, противоположную движению линзы, а через отрицательную, наоборот, - в ту же сторону.
Для проведения расчетов, связанных с оптической системой глаза, предложены упрощенные схемы этой системы, основанные на средних величинах оптических констант, полученных при измерении большого количества глаз.
Наиболее удачным является схематический редуцированный глаз, предложенный В. К. Вербицким в 1928 г. Его основные характеристики: главная плоскость касается вершины роговицы; радиус кривизны последней 6,82 мм; длина передне-задней оси 23,4 мм; радиус кривизны сетчатки 10,2 мм; показатель преломления внутриглазной среды 1,4; общая преломляющая сила 58,82 дптр.
Как и другим оптическим системам, глазу свойственны различные аберрации (от лат. aberratio - отклонение) - дефекты оптической системы глаза, приводящие к снижению качества изображения объекта на сетчатке. Вследствие сферической аберрации лучи, исходящие из точечного источника света, собираются не в точке, а в некоторой зоне на оптической оси глаза. В результате этого на сетчатке образуется круг светорассеяния. Глубина этой зоны для "нормального" человеческого глаза колеблется от 0,5 до 1,0 дптр.
В результате хроматической аберрации лучи коротковолновой части спектра (сине-зеленые) пересекаются в глазу на меньшем расстоянии от роговицы, чем лучи длинноволновой части спектра (красные). Интервал между фокусами этих лучей в глазу может достигать 1,0 дптр.
Практически во всех глазах имеется еще одна аберрация, обусловленная отсутствием идеальной сферичности преломляющих поверхностей роговицы и хрусталика. Асферичность роговицы, например, может быть устранена с помощью гипотетической пластинки, которая, будучи наложена на роговицу, превращает глаз в идеальную сферическую систему. Отсутствие же сферичности приводит к неравномерному распределению света на сетчатке: светящаяся точка образует на сетчатке сложное изображение, на котором могут выделяться участки максимальной освещенности. В последние годы активно изучается влияние указанной аберрации на максимальную остроту зрения даже в "нормальных" глазах с целью ее коррекции и достижения так называемого суперзрения (например, с помощью лазера).
[Формирование оптической системы глаза
Рассмотрение органа зрения различных животных в экологическом аспекте свидетельствует о приспособительном характере рефракции, т. е. о таком формировании глаза как оптической системы, которое обеспечивает данному виду животного оптимальную зрительную ориентировку в соответствии с особенностями его жизнедеятельности и среды обитания. По-видимому, не случайным, а исторически и экологически обусловленным является тот факт, что у человека отмечается преимущественно рефракция, близкая к эмметропии, наилучшим образом обеспечивающая отчетливое видение и далеко, и близко расположенных предметов в соответствии с многообразием его деятельности.
Наблюдающееся у большинства взрослых людей закономерное приближение рефракции к эмметропии находит выражение в высокой обратной корреляции между анатомическим и оптическим компонентами глаза: в процессе его роста проявляется тенденция к сочетанию более значительной преломляющей силы оптического аппарата с более короткой переднезадней осью и, наоборот, более низкой преломляющей силы с более длинной осью. Следовательно, рост глаза - это регулируемый процесс. Под ростом глаза следует понимать не простое увеличение его размеров, а направленное формирование глазного яблока как сложной оптической системы под влиянием условий внешней среды и наследственного фактора с его видовой и индивидуальной характеристикой.
Из двух компонентов - анатомического и оптического, сочетанием которых определяется рефракция глаза, значительно более "подвижным" является анатомический (в частности, величина переднезадней оси). Через него главным образом и реализуются /регулирующие влияния организма на формирование рефракции глаза.
Установлено, что у новорожденных глаза, как правило, имеют слабую рефракцию. По мере развития детей происходит усиление рефракции: степень гиперметропии уменьшается, слабая гиперметропии переходит в эмметропию и даже в миопию, эмметропические глаза в части случаев становится близорукими.
В первые 3 гола жизни ребенка происходят интенсивный рост глаза, а также увеличение рефракции роговицы и длины переднезадней оси, которая к 5-7 годам достигает 22 мм, т. е. составляет примерно 95 % от размера глаза взрослого человека. Рост глазного яблока продолжается до 14-15 лет. К этому возрасту длина оси глаза приближается к 23 мм, а преломляющая сила роговицы - к 43,0 дптр.
По мере роста глаза вариабельность его клинической рефракции уменьшается: она медленно усиливается, т. е. смещается в сторону эмметропии.
В первые годы жизни ребенка преобладающим видом рефракции является дальнозоркость. По мере увеличения возраста распространенность дальнозоркости уменьшается, а эмметропической рефракции и близорукости увеличивается. Частота близорукости особенно заметно повышается, начиная с 11 - 14 лет, достигая в возрасте 19-25 лет примерно 30 %. На долю дальнозоркости и эмметропии в этом возрасте приходится примерно 30 и 40 % соответственно.
Хотя количественные показатели распространенности отдельных видов рефракции глаз у детей, приводимые разными авторами, заметно варьируют, отмеченная выше общая закономерность изменения рефракции глаз по мере увеличения возраста сохраняется.
В настоящее время предпринимаются попытки установить средневозрастные нормы рефракции глаз у детей и использовать этот показатель для решения практических задач. Однако, как показывает анализ статистических данных, различия в величине рефракции у детей одного и того же возраста настолько значительные, что такие нормы могут быть лишь условными.