20.4: Skupienie światła w oku

Promienie świetlne wnikają do oka przez rogówkę – przezroczystą tkankę w kształcie kopuły, która jest najbardziej zewnętrzną warstwą oka. Rogówka wygina się lub załamuje, a promienie świetlne wędrują do źrenicy. Kształt rogówki decyduje o tym, jak duża część światła zostanie załamana i czy obraz zostanie prawidłowo skupiony na siatkówce znajdującej się w tylnej części oka. Gdy światło przejdzie przez obie warstwy załamujące, skupia się w jednym ognisku na małym obszarze. To tutaj fotoreceptory zaczynają przekształcać widzialne fotony w sygnały elektryczne wysyłane włóknami nerwowymi aż do mózgu w celu interpretacji, co ostatecznie skutkuje tak zwanym wzrokiem.

Siła refrakcyjna ludzkiego oka polega na jego zdolności do załamywania promieni świetlnych wpadających do oka w celu skupienia ich na siatkówce znajdującej się w tylnej części oka. Jest to konieczne, ponieważ światło wpadające do oka jest początkowo rozbieżne, ale postrzegane przez nas obrazy muszą być wyraźne i skupione. Moc refrakcyjną ludzkiego oka mierzy się w dioptriach (D).

Rogówka jest główną powierzchnią refrakcyjną oka, zapewniającą około dwie trzecie mocy refrakcyjnej oka. Soczewka oka, znajdująca się za tęczówką, zapewnia pozostałą jedną trzecią mocy refrakcyjnej oka.

Soczewka może zmieniać kształt, co nazywa się akomodacją, umożliwiając oku skupienie się na obiektach znajdujących się w różnych odległościach. Soczewka krystaliczna oka znajduje się bezpośrednio za tęczówką i źrenicą i dodatkowo skupia światło na siatkówce. W przeciwieństwie do sztywnego obiektywu aparatu, nasze soczewki krystaliczne są elastyczne i mogą zmieniać kształt w zależności od potrzeb widzenia obiektów bliskich i dalekich.

Kiedy patrzysz na obiekt znajdujący się bliżej niż 20 stóp od ciebie (widzenie w bliży), twoje oczy muszą się dostosować, stając się bardziej zakrzywione, aby prawidłowo skupiać wzrok na bliskich obiektach. Kiedy patrzysz na obiekt znajdujący się dalej niż 20 stóp od ciebie (widzenie na odległość), twoje oczy muszą być mniej zakrzywione, aby prawidłowo skupiać wzrok na odległych obiektach.

Stopień zagięcia lub krzywizny padających promieni świetlnych zależy od współczynnika mocy załamania światła: wyższy współczynnik mocy oznacza większą krzywiznę wymaganą dla przychodzącego światła i odwrotnie. Osoby z krótkowzrocznością (krótkowzrocznością) mają zbyt dużą anatomiczną krzywiznę oczu. Powoduje to, że wpadające światło skupia się zbyt wcześnie, zanim dotrze do siatkówki, co powoduje niewyraźne widzenie podczas patrzenia na odległe obiekty. I odwrotnie, osoby z nadwzrocznością (dalekowzrocznością) mają anatomiczną krzywiznę oczu, która jest zbyt niewielka. Powoduje to, że wpadające promienie świetlne nie zaginają się wystarczająco przed dotarciem do siatkówek, co powoduje niewyraźne widzenie podczas patrzenia na pobliskie obiekty.

W oku ludzkim mogą wystąpić inne rodzaje błędów refrakcji, w tym:

1. Astygmatyzm - występuje, gdy rogówka, przezroczysta przednia powierzchnia oka, ma kształt piłki nożnej, a nie kulisty, co powoduje niewyraźne i zniekształcone widzenie na każdą odległość.
2. Starczowzroczność - schorzenie związane z wiekiem, które zazwyczaj występuje, gdy soczewka oka staje się mniej elastyczna, co powoduje trudności w skupianiu się na bliskich obiektach.

Te wady refrakcji można skorygować za pomocą odpowiednich okularów lub soczewek kontaktowych lub w niektórych skrajnych przypadkach operacyjnie.

W normalnym ludzkim oku, gdy promienie świetlne wpadają, zginają się one w rogówce i soczewce, tworząc odwrócony obraz na siatkówce. Stopień, w jakim promienie się zbiegają, nazywa się mocą refrakcyjną.

Za pomocą mięśni rzęskowych soczewka może modyfikować moc refrakcyjną oka, aby widzieć bliskie i dalekie obiekty.

Aby ustawić ostrość na obiekcie znajdującym się w odległości zaledwie 10 cm, soczewka pogrubia się, zwiększając moc refrakcyjną.

Wraz ze wzrostem odległości obiektu od oka soczewka spłaszcza się, aby zmniejszyć swoją moc refrakcyjną. Przy odległości około 6 m soczewka staje się najcieńsza.

Istnieją dwa główne problemy z refrakcją oka.

W krótkowzroczności - krótkowzroczności - spoczynkowa krzywizna soczewki jest niezwykle gruba lub gałka oczna jest nienormalnie długa, z punktem ogniskowym przed siatkówką. Można to skorygować za pomocą wklęsłej soczewki.

W nadwzroczności – dalekowzroczności – soczewka jest cieńsza niż normalnie lub gałka oczna jest nienormalnie płytka. Tak więc obraz zbiega się za siatkówką. Można to skorygować za pomocą wypukłej soczewki.