Око як оптичний прилад

Око - це високоточний оптичний прилад.

Функціонально, та й конструктивно, око дуже нагадує пристрій, призначений для трансляції фото - або відео - зображення або передавальний блок телевізійної системи.



Очне яблуко являє собою майже ідеальну з геометричної точки зору сферу, порядку 25 мм в діаметрі. Ця сфера не цільна, а багатошарова, і складається з 3 - х оболонок: внутрішньої, званої "сітківка", проміжної - судинної та фіброзної - зовнішньої. Всередині порожнини, обмеженою сітківкою, розташовується ядро ​​ока, що включає до свого складу склоподібне тіло, кришталик і "заповнювач" - водянисту рідину.

Фіброзна оболонка, являє собою складну структуру, що складається з непрозорого шару - склери, яка оточує більшу частину поверхні очного яблука і передньої прозорої області, званої рогівкою. Стосовно іншої частини сферичної поверхні склери рогівка трохи "піднята" над нею і має менший радіус кривизни, порядку 8 мм, в той час як аналогічний параметр у склери - близько 12 мм.

Судинна оболонка "розділена" на три частини. Власне судинна оболонка займає найбільший обсяг і вистилає зсередини приблизно 2/3 склери. У своїй передній частині вона межує і переходить в порівняно більш товсте, циліарне тіло. По центру, на рівні переходу склери в рогівку, судинна оболонка переходить у райдужну (скорочено "райдужка"). Райдужка становить собою круглу мембрану з отвором по центру, оточену внутрішньоочною рідиною. Дві різні м'язи райдужної оболонки, відповідно розширюють і звужують зіницю. Внутрішня оболонка очного яблука називається сітківка і являє собою тонку плівку, яка вистилає всю судинну оболонку, починаючи з "далекого", внутрішнього полюса яблука і до кордону війкового тіла. Завдяки ресничной оболонці стає можливим формування зображення і подальше його перетворення і трансляція в мозок у вигляді послідовності нервових імпульсів.



Перетворення світлового інформаційного сигналу в нервовий імпульс здійснюється завдяки особливим клітинам, званим фоторецепторами. За своїми функціями й можливостям фоторецептори діляться на два типи.

• Перші з них, "колбочки", дуже чутливі до перепадів освітленості, особливо при її верхніх значеннях, мають здатність "розпізнавати" колір і високою роздільною здатністю.
• Друга група фоторецепторів, палички, порушуються навіть при низькій освітленості, оскільки дуже чутливі до світла.

Розташовуються палички по периферії сітківки. Колбочки дислокуються в центральній частині заднього полюса очного яблука. Розташовуючись на сітківці, вони займають зону, площею в 3 х 2 мм. У центрі цієї зони, яка називається жовтою плямою, розташовується ділянка, особливо чутлива до перепадів освітленості. Ця ділянка, діаметром 0,3 мм, називається "центральна ямка".

Функціонально, що світиться ямка відповідає за здатність розрізняти дрібні предмети і їх деталі, іншими словами - за гостроту зору. Одиниці виміру гостроти зору - десяткові дроби - 0,1; 0,2, 0,3 ... 1,0 ... 1,2 etc. Значення в 1,0 вважається нормою і відповідає такій розрізняльної здатності очі, при якій він здатний ідентифікувати як роздільні дві точки, промені від яких, вступаючи на фіксуючу їх поверхню очі, утворюють між собою кут в 1 '. При дотриманні цієї умови, промені від таких двох точок потрапляють і збуджують дві колбочки, розташовані через одну, непорушення колбу. Проте, 1-ца, далеко не межа, і гострота зору може бути значно вище, що багато в чому залежить від умов, в яких проводяться дослідження.

Стає ясно, що зі збільшенням кута між мінімально помітними точками до 2 ', гострота зору, відповідно збільшується до 0,5, а якщо кут дорівнює 10', то цей показник дорівнює вже 0,1 .... Резюмуючи, можна сказати, що "розрахункова" гострота зору обчислюється, як величина, зворотна величині кута між двома чітко розрізнюваними на певній відстані точками, вираженої у хвилинах. Саме гострота зору стає базовим показником при виборі окулярів.

Досить складну будову має і внутрішня частина очного яблука, що містить прозорі внутрішні середовища.
Передня камера являє собою сегмент між рогівкою і райдужною оболонкою, заповнений водянистою вологою.
Відразу за райдужною оболонкою розташовується кришталик - еластичне і щільне сочевицеподібну освіту, що є найважливішою функціональною складовою оптичної системи очі.
Фіксується кришталик на віяному тілі за допомогою безлічі фіброзних "тяжів", які називаються в сукупності віяною зв'язкою. Більшу частину обсягу очного яблука, розташованого за кришталиком заповнена желеподібною масою, інакше - склоподібним тілом.

І склоподібне тіло, і водяниста волога, і кришталик з рогівкою належать до категорії середовищ, здатних заломлювати світло. У сукупності вони являють собою злагоджену функціональну систему, яка і називається оптична система ока.

Заповнена водянистою вологою і задня камера очного яблука - вузька щілина, розташована між кришталиком і райдужкою. Таким чином оптична система ока дуже проста й ефективна і представлена ​​лише однією заломлюючої поверхнею, з функцією якої блискуче справляється передня поверхня рогівки та одна єдине середовище, представлене ​​усередненою внутрішньоочною субстанцією.

Радянський офтальмолог Вербицький зумів розрахувати та систематизувати всі ключові показники для редуцированного ока і звів їх до кількох параметрів з такими показниками:

• радіус кривизни рогівки - 6,82 мм;
• довжина по "передньозадній осі" - 23,4 мм;
• сумарна заломлююча здатність ока - 58,82 діоптрії;
• коефіцієнт заломлення внутрішньоочного середовища - 1,4.

Перераховані вище характеристики є середньостатистичними, насправді ці показники дуже суттєво варіюють. Так для кришталика розбіг значень становить, в середньому, 15 ... 23 діоптрії, для рогівки коефіцієнт заломлення варіюється в межах 38 - 36 діоптрій, довжина осі коливається в межах 19 -30 мм, а сумарна заломлююча здатність ока - 52 ... 71 діоптрій.

Як ми зазначали вище, око можна порівняти з приладом, здатним транслювати зображення, наприклад - з телекамерою. Як і справжні теле- і фотокамери, людське око має можливість "наводити об'єктив" на об'єкт за допомогою окорухового апарату, а також регулювати "в автоматичному режимі" різкість і контрастність зображення предметів, які знаходяться на різній відстані, що досягається за допомогою апарату акомодації.

Функцію "пошуку" і фіксації об'єкта на центральній ямці очі окоруховий апарат виконує завдяки групі зовнішніх м'язів очі - по 6 у кожному оці. Узгоджена робота внутрішньої та зовнішньої, верхньої та нижньої прямих і косих м'язів забезпечує моментальний «стрибок» - поворот для оптимальної ідентифікації зображення центральної ямки.

Зверніть увагу, що лінія, яка з'єднує центральну ямку з даним об'єктом і називається зоровою лінією. Вона не збігається з оптичною осью ока, яка проходить через центральні точки заломлюючих поверхонь рогівки та кришталика. Кут, що утворюється між цими двома лініями, називається кутом гамма.