Рефракция глаза

 В физике под рефракцией понимают преломляющую силу оптической системы, выраженную в диоптриях (D). Преломляющая сила стекла с фокусным расстоянием 1 м составляет 1 D. Зная фокусное расстояние линзы (F), нетрудно определить ее рефракцию (D) по формуле: D = 1 м/F.                         

     Для упрощения расчетов оптических постоянных некоторые исследователи предложили пользоваться схематическими моделями глаза, которые создавались на основе средних величин означенных выше констант: схематический глаз Альвара Гульстранда,  модель редуцированного глаза В.К. Вербицкого. 

    Примерно 2/3 из общей преломляющей силы глаза приходится на долю передней поверхности роговицы (не хрусталика глаза). Это связано с тем, что показатель преломления роговицы значительно отличается от этого показателя для воздуха, тогда как индекс преломления хрусталика не очень отличается от индексов для водянистой влаги и стекловидного тела.

Общая преломляющая сила хрусталика глаза, когда он окружен со всех сторон жидкостью, составляет только 19 D (из общей - 59 D), то есть на его долю приходится примерно 1/3 от общей преломляющей силы глаза – в условиях рассматривания далеко расположенных предметов. Но значение хрусталика в том, что под влиянием нервной регуляции его кривизна может значительно изменяться, обеспечивая аккомодацию глаза – преломляющая сила хрусталика-33 D (из общей - 73 D) в условиях рассматривания максимально приближенных предметов.

Аккомодация – это процесс изменения преломляющей силы глаза, позволяющего воспринимать предметы, находящиеся от него на различном расстоянии (детальнее см. ниже). В основе физиологического механизма аккомодации лежит возможность изменения формы хрусталика при натяжении или расслаблении волокон ресничной мышцы. В свою очередь, способность хрусталика к изменению кривизны зависит от эластичности его волокон.

 

Физическая рефракция. Рефракция глаза как физическое явление определяется радиусом кривизны каждой преломляющей среды глаза, показателями преломления сред и расстоянием между их поверхностями, то есть она обусловлена анатомическими особенностями глаза.

     В жизни имеет значение не абсолютная сила оптического (светопреломляющего) аппарата глаза, а ее соотношение с длиной переднезадней оси глаза, то есть положение заднего главного фокуса (точка пересечения лучей, проходящих через оптическую систему глаза, параллельно его оптической оси) по отношению к сетчатке. Это и составляет понятие клинической рефракции.

Различают три вида клинической рефракции глаза:

-эмметропию

-миопию или близорукость

-гиперметропия или дальнозоркость.

Эмметропический глаз -преломляющая сила его оптической системы соответствует длине его оси, фокус параллельных лучей совпадает точно с сетчаткой, и такой глаз хорошо видит вдаль. Для зрения вблизи такому глазу необходимо усиливать свою рефракцию, что может быть достигнуто с помощью аккомодации. Образ рассматриваемого объекта проецируется на сетчатку.

 

Близорукость (миопия).  Лучи собираются перед сетчаткой.

 Причины:

·   Анатомическая: длинная ось (27-28мм) глазного яблока (осевая близорукость)

·  Функциональная: неспособность хрусталика расслабляться и становиться более плоским -  цилиарная мышца не расслабляется (спазм аккомодации). Под спазмом аккомодации понимают ее более или менее длительное напряжение, продолжающееся и после того, как глаза перестали фиксировать близкий предмет. То есть, спазм проявляется усилением рефракции глаза и возникает обычно у молодых людей при повышенной зрительной нагрузке, при травмах глаза, нарушении иннервации ресничной мышцы, под влиянием некоторых лекарственных средств.

Рис 4. Изменение рефракции при близорукости

 

 Коррекция миопии: рассеивающие (вогнутые) линзы.

Например: длина глаза 26 мм, преломляющая сила 67 Д. Рассеивающая линза «-8» «мешает» преломлению: уменьшает его на 8 Д: 67-8=59 Д.

 

Дальнозоркость. Лучи собираются за сетчаткой

Причины:

·  Анатомическая: короткое глазное яблоко (гиперметропия). Дети рождаются дальнозоркими (недоразвито глазное яблоко). До 7 лет дальнозоркость – норма.

· Функциональная: неспособность хрусталика аккомодировать и становиться более выпуклым  (пресбиопия, или старческая дальнозоркость):

Ø  Утрата эластичности

Ø  Слабая цилиарная мышца

Рис 5. Изменение рефракции при дальнозоркости

 

Коррекция дальнозоркости - собирающие (двояковыпуклые) линзы.

Например: длина глаза 20 мм, преломляющая сила 55 Д. Собирающая линза «+4» «помогает»: увеличивает преломление ещё на 4 Д: 55+4=59 Д.

 

Астигматизм:

В норме разница разница преломления по вертикали и горизонтали не более 0,5 Д. При чрезмерной выраженности – астигматизм. Световой пучок невозможно собрать в одной точке, возникает несколько фокусов. Происходит искажение преломления из-за неодинаковой кривизны роговицы и/или хрусталика в разных меридианах  - искажение высоты и ширины предметов, раздвоение контуров предметов.

Коррекция астигматизма – сложные цилиндрические линзы. В одном стекле: несколько линз (цилиндров) с разными преломляющими силами

Рис 6. Основные аномалии рефракции