Формування зображення предметів в оці

Світлові промені, потрапляючи в око, залом­люються спочатку на роговій оболонці (радіус кривизни — 7,8 мм, показник заломлення — 1,376, оптична сила — 40 дптр). Далі світлові промені заломлюються внаслідок переходу з рогівки в рідину камери ока (показник заломлення — 1,336, оптична сила — 5 дптр). Показник заломлення склистого тіла також 1,336, а оптична сила — 12 дптр. Середовища з обох боків кришталика мають майже однаковий показник заломлення (такий, як вода), а кришталик має показник заломлення — 1,41, оптичну силу — 16 дптр. Таким чином, усі ці чотири середовища можна розглядати разом як центровану оптичну систему з оптичною силою приблизно 63 дптр, з якої на кришталика припадає близько 20 дптр. Отже, заломлювальна здатність ока визначається переважно передньою поверхнею рогової оболонки і невеликою мірою — кришта­ликом.

Р езультати точніших досліджень свідчать, що око не можна розглядати як тонку систему (рис.16.12).

Якщо замінити близько розташовані головні площини однією головною площиною, на предметній стороні якої перебуває повітря ( n = 1 ), а на стороні зображення — середовище з показником заломлення більшим, ніж води ( n_вол ), то говорять про "середнє око". Загальна головна площина розміщена на відстані 1,6 мм від передньої поверхні рогової оболонки.

Передня та задня фокусні відстані не рівні: F = - F׳/ n_вол, де F — передня, F' — задня фокусні відстані; n_вол =1,336.

Оптичну вісь ока визначають наближено — NМ (див. рис. 16.11). Вона не збігається з віссю, спрямованою в жовту пляму. Кут між цими осями становить близько 5°. Крім цього, очі різних людей відрізняються. Усереднений для багатьох очей опис ока можна скласти з переліку радіусів кривизни, показників заломлення, фокусних відстаней тощо деякої системи, еквівалентної "середньому оку", зображення в котрій будуються, як в оці.

Акомодація

Предмети можуть перебувати на різних відстанях від ока, але їхнє зображення має бути завжди на сітківці, інакше вони будуть нечіткими. Для людського ока відстань між вузловою точкою та жовтою плямою становить приблизно 15 мм і ця відстань стала. Отримання зображення предмета з будь-якої відстані на сітківці досягається зміною фокусної відстані всієї оптичної системи ока внаслідок зміни кривизни кришталика м'язами війкового тіла. Ця важлива властивість ока називається акомодацією, тобто здатністю ока однаково чітко бачити різновіддалені предмети (рис. 16.13). Без акомодації добре видно лише далекі предмети; це зумовлено розтягом еластичної сумки та одночасним стисканням кришталика.

П ід час акомодації мязи війкового тіла скорочуються, послаблюються звязки і натяг сумки. Кришталик, як пружне тіло, стає більш опуклим, внаслідок цього зростає оптична сила ока. Радіус кривизни передньої поверхні кришталика перебуває в межах приблизно від 10 до 6 мм. Середній показник заломлення зростає і сягає максимального значення (1,424), внаслідок чого оптична сила ока зростає приблизно на 10 дптр і становить 70 днтр.

Максимально віддалена точка, промені від якої дають ще чітке зображення на сітківці, перебуває для здорового ока на безмежності, а найближча — на відстані 10 см від ока у 20-річному і 40 см — у 50-річному віці. Отже, з віком акомодація послаблюється. Відстань, на якій нормальне око 1 бачить найбільшу кількість деталей і не напру­жується (не втомлюється), називається відстанню найкращого бачення (для нормального ока вона становить 25 см). Оптична сила ока при розгляданні далеких предметів приблизно ста­новить 59 дптр, а близьких — 70,5 дптр.

Як обчислити акомодацію D, потрібну для того, щоб побачити об'єкт, розміщений від ока на відстані / ? Від кожної точки безмежно віддаленого предмета в око потрапляє пучок паралельних променів. У цьому випадку акомодації не потрібно ( D = 0 )• Якщо об'єкт наближається, промені стають розбіжними. Зробити їх знову паралельними можна, розмістивши об'єкт у фокальній площині збірної лінзи. Якщо така додаткова лінза буде суміщена з оком (або буде розміщена в самому оці, як кришталик), необхідно, щоб її фокусна відстань дорівнювала відстані до об'єкта l, тоді додаткова лінза дасть паралельні промені від кожної точки. Паралельні ж промені оптична система ока збирає на сітківці без акомодації. Зважаючи на те, що F = 1, визначимо оптичну силу акомодаційного додатка, або просто акомодацію. Відомо, що оптична сила в діоптріях дорівнює величині, оберненій до фокусної відстані (у метрах): D = 1/l

Користуючись даними табл. 16.1, можна обчислити мінімальну відстань l_min, на якій ще чітко видно предмет. Віднімемо від оптичної сили всієї системи ока для максимальної акомодації D_mах= 70,57 оптичну силу для акомодації спокою D_min = 58,64 і отримаємо D =11,93 дптр. Звідси l_min = 0,084 м = 8,4 см.

Таблиця 16.1 Залежність параметрів ока від акомодації

Параметри ока	Акомодація спокою	Максимальна акомодація
Оптична сила кришталика Оптична сила усього ока Розташування першої головної точки Розташування другої головної точки Розташування переднього фокуса Розташування заднього фокуса Розташування заднього фокуса першої вузлової точки Розташування заднього фокуса другої вузлової точки Передня фокусна відстань Задня фокусна відстань	19,11 58,64 1,348 1,602 -15,707 24,387 7,078 7,332 -17,055 22,785	33,06 70,57 1,772 2,086 -12,397 21,016 6,533 6,847 -14,169 18,930

Примітка. Усі відстані подані у міліметрах і відраховуються від вершини рогівки за напрямом променів, тобто всередину ока зі знаком плюс, назовні — мінус.

На різних рівнях ієрархії живих істот вико­ристовуються різні способи акомодації. Наприклад, у людини акомодація забезпечується збільшенням опуклості кришталика, а в головоногих — видовженням ока.