20.4: Фокусировка света в глазу

Лучи света попадают в глаз через роговицу — прозрачную куполообразную ткань, которая является внешним слоем глаза. Роговица изгибается или преломляется, лучи света попадают в зрачок. Форма роговицы определяет, какая часть света будет преломляться и будет ли изображение правильно фокусироваться на сетчатке в задней части глаза. Как только свет проходит через оба преломляющих слоя, он сходится в одной фокусной точке на небольшой площади. Именно здесь фоторецепторы начинают преобразовывать видимые фотоны в электрические сигналы, посылаемые по нервным волокнам в мозг для интерпретации, что в конечном итоге приводит к тому, что известно как зрение.

Преломляющая сила человеческого глаза – это его способность преломлять лучи света, попадающие в глаз, и фокусировать их на сетчатке в задней части глаза. Это необходимо, поскольку свет, попадающий в глаз, изначально расходится, но воспринимаемые нами изображения должны быть чёткими и сфокусированными. Преломляющая сила человеческого глаза измеряется в диоптриях (D).

Роговица является основной преломляющей поверхностью глаза, обеспечивающей примерно две трети преломляющей силы глаза. Хрусталик глаза, расположенный за радужкой, обеспечивает оставшуюся треть преломляющей силы глаза.

Хрусталик может менять форму, известную как аккомодация, позволяя глазу фокусироваться на объектах на разном расстоянии. Хрусталик глаза расположен непосредственно за радужкой и зрачком и фокусирует свет на сетчатке. В отличие от жёсткого объектива фотоаппарата, наши хрусталики эластичны и могут менять форму в зависимости от потребностей зрения при взгляде на ближние или дальние объекты.

Когда вы смотрите на объект, находящийся на расстоянии более 20 футов от вас (близкое зрение), ваши глаза должны адаптироваться, становясь более изогнутыми, чтобы правильно фокусироваться на близких объектах. При взгляде на объект, находящийся на расстоянии более 20 футов от вас (дальнее зрение), ваши глаза должны стать менее изогнутыми, чтобы правильно фокусироваться на удалённых объектах.

Степень изгиба или кривизны входящих световых лучей зависит от показателя преломления: более высокий показатель силы означает большую кривизну, необходимую для входящего света, и наоборот. У людей с близорукостью глаза имеют слишком большую анатомическую кривизну. Это приводит к тому, что входящий свет фокусируется слишком рано, прежде чем достичь сетчатки, что приводит к нечёткости зрения при взгляде на удалённые объекты. И наоборот, люди с дальнозоркостью имеют слишком небольшую анатомическую кривизну глаз. Это приводит к тому, что входящие лучи света недостаточно изгибаются, прежде чем достичь сетчатки, и, как следствие, вызывает нечёткость зрения при взгляде на близлежащие объекты.

В человеческом глазу могут возникать и другие типы аномалий рефракции, в том числе:

1. Астигматизм возникает, когда роговица, прозрачная передняя поверхность глаза, имеет форму футбольного мяча, а не сферическую, что приводит к нечёткости и искажению зрения на любом расстоянии.
2. Пресбиопия — это возрастное заболевание, которое обычно возникает, когда хрусталик глаза становится менее гибким, что приводит к трудностям с фокусировкой на объектах крупным планом.

Эти аномалии рефракции можно исправить с помощью соответствующих очков или контактных линз, а в некоторых крайних случаях – хирургическим путём.

В нормальном человеческом глазу, когда световые лучи проникают внутрь, они изгибаются в роговице и хрусталике, образуя перевернутое изображение на сетчатке. Степень, в которой лучи сходятся, называется преломляющей силой.

С помощью цилиарных мышц хрусталик может изменять преломляющую силу глаза, чтобы видеть близкие и далекие объекты.

Чтобы сфокусироваться на объекте на расстоянии до 10 см, линза утолщается, увеличивая преломляющую силу.

По мере увеличения расстояния от объекта до глаза хрусталик сплющивается, чтобы уменьшить его преломляющую силу. На расстоянии около 6 м линза становится самой тонкой.

Существует две основные рефракционные проблемы глаза.

При миопии — близорукости — кривизна хрусталика в состоянии покоя необычно толстая, или глазное яблоко аномально длинное, с фокальной точкой перед сетчаткой. Это можно исправить с помощью вогнутой линзы.

При дальнозоркости — дальнозоркости — хрусталик тоньше, чем обычно, или глазное яблоко ненормально низкое. Таким образом, изображение сходится за сетчаткой. Это можно исправить с помощью выпуклой линзы.