Optický systém oka

Ľudské oko je zložitý optický systém pozostávajúci z rohovky, tekutiny v prednej komore, šošovky a sklovca. Refrakčná sila oka závisí od veľkosti polomerov zakrivenia predného povrchu rohovky, predného a zadného povrchu šošovky, vzdialeností medzi nimi a indexov lomu rohovky, šošovky, komorového moku a sklovca. Optická sila zadného povrchu rohovky sa nezohľadňuje, pretože indexy lomu tkaniva rohovky a tekutiny v prednej komore sú rovnaké (ako je známe, lom lúčov je možný iba na hranici prostredí s rôznymi indexmi lomu).

Tradične sa dá predpokladať, že lomné plochy oka sú guľovité a ich optické osi sa zhodujú, t. j. oko je centrovaný systém. V skutočnosti má optický systém oka mnoho chýb. Rohovka je teda guľovitá iba v centrálnej zóne, index lomu vonkajších vrstiev šošovky je menší ako vnútorných, stupeň lomu lúčov v dvoch vzájomne kolmých rovinách nie je rovnaký. Okrem toho sa optické vlastnosti v rôznych očiach výrazne líšia a nie je ľahké ich presne určiť. To všetko komplikuje výpočet optických konštánt oka.

Na vyhodnotenie refrakčnej sily akéhokoľvek optického systému sa používa konvenčná jednotka - dioptria (skrátene - dptr). Za 1 dptr sa berie mohutnosť šošovky s hlavnou ohniskovou vzdialenosťou 1 m. Dioptria (D) je prevrátená hodnota ohniskovej vzdialenosti (F):

D=1/F

Preto má šošovka s ohniskovou vzdialenosťou 0,5 m lomovú silu 2,0 dptr, 2 m - 0,5 dptr atď. Lomová sila konvexných (konvergujúcich) šošoviek sa označuje znamienkom plus, konkávnych (rozptylujúcich) šošoviek znamienkom mínus a samotné šošovky sa nazývajú kladné a záporné.

Existuje jednoduchá metóda, pomocou ktorej môžete rozlíšiť pozitívnu šošovku od negatívnej. Na to musíte umiestniť šošovku do vzdialenosti niekoľkých centimetrov od oka a pohybovať ňou napríklad v horizontálnom smere. Pri pohľade na objekt cez pozitívnu šošovku sa jeho obraz bude pohybovať v smere opačnom k pohybu šošovky a cez negatívnu šošovku naopak v rovnakom smere.

Na vykonanie výpočtov týkajúcich sa optického systému oka sa navrhujú zjednodušené schémy tohto systému, založené na priemerných hodnotách optických konštánt získaných meraním veľkého počtu očí.

Najúspešnejšie je schematické zmenšené oko, ktoré navrhol V. K. Verbitsky v roku 1928. Jeho hlavné charakteristiky sú: hlavná rovina sa dotýka vrcholu rohovky; polomer zakrivenia rohovky je 6,82 mm; dĺžka predozadnej osi je 23,4 mm; polomer zakrivenia sietnice je 10,2 mm; index lomu vnútroočného média je 1,4; celková refrakčná sila je 58,82 dioptrií.

Podobne ako iné optické systémy, aj oko je náchylné na rôzne aberácie (z latinského aberratio - odchýlka) - defekty optického systému oka, ktoré vedú k zníženiu kvality obrazu objektu na sietnici. V dôsledku sférickej aberácie sa lúče vychádzajúce z bodového zdroja svetla nezhromažďujú v bode, ale v určitej zóne na optickej osi oka. V dôsledku toho sa na sietnici vytvára kruh rozptylu svetla. Hĺbka tejto zóny pre „normálne“ ľudské oko sa pohybuje od 0,5 do 1,0 dioptrie.

V dôsledku chromatickej aberácie sa lúče krátkovlnnej časti spektra (modrozelené) pretínajú v oku v kratšej vzdialenosti od rohovky ako lúče dlhovlnnej časti spektra (červené). Vzdialenosť medzi ohniskami týchto lúčov v oku môže dosiahnuť 1,0 Dptr.

Takmer všetky oči majú inú aberáciu spôsobenú nedostatkom ideálnej sférickosti refrakčných plôch rohovky a šošovky. Asférickosť rohovky sa napríklad dá eliminovať pomocou hypotetickej platničky, ktorá po umiestnení na rohovku premení oko na ideálny sférický systém. Absencia sférickosti vedie k nerovnomernému rozloženiu svetla na sietnici: svetelný bod vytvára na sietnici komplexný obraz, na ktorom možno rozlíšiť oblasti maximálneho osvetlenia. V posledných rokoch sa vplyv tejto aberácie na maximálnu zrakovú ostrosť aktívne skúma aj u „normálnych“ očí s cieľom jej korekcie a dosiahnutia tzv. dohľadu (napríklad pomocou laseru).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Tvorba optického systému oka

Skúmanie zrakového orgánu rôznych živočíchov z ekologického hľadiska svedčí o adaptívnej povahe refrakcie, teda o takom formovaní oka ako optického systému, ktorý poskytuje danému živočíšnemu druhu optimálnu vizuálnu orientáciu v súlade s charakteristikami jeho životnej činnosti a biotopu. Zrejme nie je náhodné, ale historicky a ekologicky podmienené, že ľudia majú prevažne refrakciu blízku emetropii, ktorá najlepšie zabezpečuje jasné videnie vzdialených aj blízkych objektov v súlade s rozmanitosťou ich činností.

Pravidelný prístup refrakcie k emetropii pozorovaný u väčšiny dospelých sa prejavuje vo vysokej inverznej korelácii medzi anatomickými a optickými zložkami oka: v procese jeho rastu sa prejavuje tendencia kombinovať väčšiu refrakčnú silu optického aparátu s kratšou predozadnou osou a naopak nižšiu refrakčnú silu s dlhšou osou. Rast oka je teda regulovaný proces. Rast oka by sa nemal chápať ako jednoduché zväčšenie jeho veľkosti, ale ako riadené formovanie očnej buľvy ako komplexného optického systému pod vplyvom podmienok prostredia a dedičného faktora s jeho druhovými a individuálnymi vlastnosťami.

Z dvoch zložiek - anatomickej a optickej, ktorých kombinácia určuje refrakciu oka, je anatomická výrazne „pohyblivejšia“ (najmä veľkosť predozadnej osi). Práve prostredníctvom nej sa realizujú regulačné vplyvy tela na formovanie refrakcie oka.

Bolo zistené, že oči novorodencov majú spravidla slabú refrakciu. Ako deti rastú, refrakcia sa zvyšuje: stupeň hypermetropie sa znižuje, slabá hypermetropia sa mení na emetropiu a dokonca aj na krátkozrakosť, emetropické oči sa v niektorých prípadoch stávajú krátkozrakými.

Počas prvých 3 rokov života dieťaťa dochádza k intenzívnemu rastu oka, ako aj k zvýšeniu lomu rohovky a dĺžky predozadnej osi, ktorá vo veku 5-7 rokov dosahuje 22 mm, t. j. je približne 95 % veľkosti dospelého oka. Rast očnej buľvy pokračuje do 14-15 rokov. V tomto veku sa dĺžka očnej osi blíži k 23 mm a refrakčná sila rohovky je 43,0 dioptrií.

S rastom oka sa znižuje variabilita jeho klinickej refrakcie: pomaly sa zvyšuje, teda posúva smerom k emetropii.

V prvých rokoch života dieťaťa je prevládajúcim typom refrakcie hyperopia. S pribúdajúcim vekom sa prevalencia hyperopie znižuje, zatiaľ čo emetropická refrakcia a myopia sa zvyšujú. Frekvencia myopie sa obzvlášť výrazne zvyšuje, začínajúc od 11. do 14. roku života a dosahuje približne 30 % vo veku 19. až 25. roku života. Podiel hyperopie a emetropie v tomto veku je približne 30 % a 40 %.

Hoci sa kvantitatívne ukazovatele prevalencie jednotlivých typov refrakcie oka u detí, uvádzané rôznymi autormi, výrazne líšia, vyššie uvedený všeobecný vzorec zmeny refrakcie oka so zvyšujúcim sa vekom zostáva.

V súčasnosti sa usilujú o stanovenie priemerných vekových noriem refrakcie oka u detí a o využitie tohto ukazovateľa na riešenie praktických problémov. Ako však ukazuje analýza štatistických údajov, rozdiely vo veľkosti refrakcie u detí rovnakého veku sú také významné, že takéto normy môžu byť len podmienené.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]