4. Устройство глаза

По своему устройству глаз является аналогом фотоаппарата. Роль объектива играет хрусталик (1) и стекловидное тело (4). Диафрагмой служит радужная оболочка (2),фотопленке соответствует сетчатка глаза (3).

Рис. 17. Строение глаза

Для простоты будем считать, что преломляющая сила глаза сосредоточена в хрусталике. Общая преломляющая сила глаза равна примерно 60 Дп.

Расстояние от хрусталика до сетчатки для нормального глаза равно f= 2 см.

(В действительности преломляющая сила хрусталика составляет 19 Дп в покое и 33 Дп при его максимальном сжатии. Остальное приходится на роговицу ~40 Дп).

Рис. 18. Схема преломления лучей в хрусталике глаза

Чтобы получилось резкое изображение на сетчатке глаза, должна выполнять формула линзы (1), точнее, формула

.

Где п¹- показатель преломления среды за линзой, т. е. стекловидного тела.

Кеплер предполагал, что для настройки на резкость в глазу меняется расстояние f от хрусталика до сетчатки. Оказалось, однако, что это не так, и величина f остается неизменной. Для человеческого глаза f  2 см.

Как показал Томас Юнг, механизм аккомодации (настройки на резкость) состоит в изменении кривизны хрусталика и, следовательно, в изменении фокусного расстояния F. Кольцевая мышца сжимает хрусталик, делая его выпуклым с большой оптической силой . Когда мышца расслабляется – хрусталик растягивается, его оптическая сила уменьшается (фокусное расстояние F увеличивается).

Зависимость F от расстояния d предмета до глаза приведена на рис.19.

Рис. 19. Зависимость фокусного расстояния F от расстояния предмета до глаза. Область 1 соответствует сжатию хрусталика; область 2 – его растяжению. Крестиком отмечена область наилучшего зрения

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какое изображение получается на сетчатке глаза: действительное или мнимое?

2. Может ли изображение предмета на сетчатке оказаться увеличенным?

5.Дефекты зрения

Дефектами зрения являются близорукость и дальнозоркость. Близорукость вызывается либо вытянутостью глазного яблока, либо спазмом (сильным сжатием) мышцы, охватывающий хрусталик. В обоих случаях изображение оказывается между сетчаткой и хрусталиком (рис. 20).

Рис. 20. Изображение предмета в нормальном глазе (1), при аномальной вытянутости глазного яблока (2), при спазмолитическом сжатии хрусталика (3)

Если поместить нормальный глаз в воду, то разница в показателях преломления хрусталика и среды (воды) станет небольшой. Поэтому лучи будут преломляться слабее, фокусное расстояние увеличится, и изображение получится за сетчаткой (рис.21).

В то же время для близорукого глаза это приведет к улучшению зрения.

Рис. 21. Изображение предмета в нормальном глазе (1) и близоруком глазе (2), помещенных в воду с показателем преломления n_воды

Животные, которые добывают пищу в воде, на суше близоруки. Примером являются пингвины, которые, по описанию полярных исследователей, «трогательно близоруки».

Исправить близорукость можно, поместив перед хрусталиком рассеивающую линзу, либо операционным путём, ослабив мышцу, сжимающую хрусталик.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем состоит хирургический метод лечения близорукости?

2. Почему дальнозоркость не лечат хирургическим путем?