Дефекты зрения

Содержание

 

1. Строение  глаза                                                                                                        3

2. Аккомодация                                                                                                     4

3. Угол зрения                                                                                                       5

4. Дефекты  зрения                                                                                                 6

    4.1 Близорукость                                                                                               6

    4.2 Дальнозоркость                                                                                          6

    4.3 Астигматизм                                                                                                7

    4.4 Дальтонизм                                                                                                  8

    4.5 Скотома                                                                                                       8

5. Оптические иллюзии                                                                                         9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Строение  глаза

Рассмотрим строение глаза Рис.1.

Рис. 1. Строение глаза

Лучи, идущие от предмета (в данном случае предметом является фигура человека), попадают на роговицу переднюю прозрачную часть защитной оболочки глаза. Преломляясь в роговице и проходя сквозь зрачок (отверстие в радужной оболочке глаза), лучи испытывают вторичное преломление в хрусталике. Хрусталик является собирающей линзой с переменным фокусным расстоянием; он может менять свою кривизну (и тем самым фокусное расстояние) под действием специальной глазной мышцы. Преломляющая система роговицы и хрусталика формирует на сетчатке изображение предмета. Сетчатка состоит из светочувствительных палочек и колбочек-нервных окончаний зрительного нерва. Падающий свет вызывает раздражение этих нервных окончаний, и зрительный нерв передаёт соответствующие сигналы в мозг. Так в нашем сознании формируются образы предметов - мы видим окружающий мир.

На рис.1. изображение разглядываемого предмета на сетчатке  действительное, перевёрнутое и уменьшенное. Так получается потому, что предметы, рассматриваемые глазом без напряжения, расположены за двойным фокусом системы роговица-хрусталик. Изображение является действительным: на сетчатке должны пересекаться сами лучи (а не их продолжения), концентрируя световую энергию и вызывая раздражения палочек и колбочек.

Насчёт того, что изображение является уменьшенным, тоже вопросов не возникает. Диаметр глаза равен примерно 25 мм, а поле нашего зрения попадают предметы куда большего размера. Естественно, глаз отображает их на сетчатке в уменьшенном виде. Несмотря на то, что изображение на сетчатке получается перевёрнутым, мы видим окружающие предметы в нормальном виде. Это получается потому что подключается корректирующее действие нашего мозга. Кора головного мозга, обрабатывая изображение на сетчатке, переворачивает картинку обратно. Это установленный факт, проверенный экспериментами.

 

 

 

 

 

2.Аккомодация

Аккомодация-это способность глаза отчётливо видеть предметы на различных расстояниях. В процессе аккомодации кривизна хрусталика меняется так, что изображение предмета всегда оказывается на сетчатке.  Рассмотрим на примере.

Представьте себе, что вы смотрите на приближающегося к вам человека. Вы всё время чётко его видите. Каким образом глазу удаётся это обеспечивать?

Чтобы лучше понять суть вопроса, напишем формулу линзы:

 

В данном случае, a-это расстояние от глаза до предмета, b-расстояние от хрусталика до сетчатки, f-фокусное расстояние оптической системы глаза.

Величина b является неизменной, поскольку это геометрическая характеристика глаза. Следовательно, чтобы формула линзы оставалась справедливой, вместе с расстоянием a до разглядываемого предмета должно меняться и фокусное расстояние f.

Например, если предмет приближается к глазу, то a уменьшается, поэтому и f должно уменьшаться. Для этого глазная мышца деформирует хрусталик, делая его более выпуклым и уменьшая тем самым фокусное расстояние до нужной величины. При удалении предмета, наоборот, кривизна хрусталика уменьшается, а фокусное расстояние возрастает. Описанный механизм самонастройки глаза называется аккомодацией.

Аккомодация глаза совершается бессознательно и очень быстро. Эластичный хрусталик может легко менять свою кривизну в определённых пределах. Этим естественным пределам деформации хрусталика отвечает область аккомодации-диапазон расстояний, на которых глаз способен чётко видеть предметы. Область аккомодации характеризуется своими границами-дальней и ближней точками аккомодации.

Дальняя точка аккомодации-это точка нахождения предмета, изображение которого на сетчатке получается при расслабленной глазной мышце, т. е. когда хрусталик не деформирован.

Ближняя точка аккомодации-это точка нахождения предмета, изображение которого на сетчатке получается при наибольшем напряжении глазной мышцы, т. е. при максимально возможной деформации хрусталика.

Дальняя точка аккомодации нормального глаза находится на бесконечности: в ненапряжённом состоянии глаз фокусирует параллельные лучи на сетчатке. Иными словами, фокусное расстояние оптической системы нормального глаза при недеформированном хрусталике равно расстоянию от хрусталика до сетчатки.

Ближняя точка аккомодации нормального глаза расположена на некотором расстоянии от него.

 

 

 

 

 

 

3.Угол зрения

Когда мы хотим лучше рассмотреть предмет, мы приближаем его к глазам. Чем ближе предмет, тем больше его деталей оказываются различимыми. Почему так получается?

Рис. 2. Угол зрения

Угол  φ, φ’ (Рис.2) называется углом зрения, b и b’- изображение предмета на сетчатке глаза. Если предмет расположен далеко от глаза, то угол зрения мал, и размер изображения на сетчатке также оказывается малым. Но если предмет расположить ближе, то угол зрения увеличивается (рис.2). Соответственно увеличивается и размер изображения на сетчатке.

Размер изображения на сетчатке-вот что важно для подробного разглядывания предмета. Сетчатка состоит из нервных окончаний зрительного нерва. Поэтому чем крупнее изображение на сетчатке, тем больше нервных окончаний раздражается идущими от предмета световыми лучами, тем больший поток информации о предмете направляется по зрительному нерву в мозг и, следовательно, тем больше подробностей мы различаем, тем лучше мы видим предмет.

Размер изображения на сетчатке напрямую зависит от угла зрения: чем больше угол зрения, тем крупнее изображение. Поэтому вывод: увеличивая угол зрения, мы различаем больше подробностей рассматриваемого объекта. Вот почему мы одинаково плохо видим как мелкие объекты, пусть и находящиеся рядом, так и крупные объекты, но расположенные далеко. В обоих случаях угол зрения мал, и на сетчатке раздражается небольшое число нервных окончаний. Известно, что если угол зрения меньше одной угловой минуты (1/60 градуса), то раздражается лишь одно нервное окончание. В этом случае мы воспринимаем объект просто как точку, лишенную деталей. Однако при достаточно близком расположении предмета хрусталик чрезмерно деформируется. Конечно, глаз еще способен четко видеть предмет, но при этом быстро утомляется, и мы испытываем неприятное напряжение.

Величина d0 = 25 см называется расстоянием наилучшего зрения для нормального глаза. При таком расстоянии достигается компромисс: угол зрения уже достаточно велик, и в тоже время глаз не утомляется ввиду не слишком большой деформации хрусталика. Поэтому с расстояния наилучшего зрения мы можем полноценно созерцать предмет в течение весьма долгого времени.

 

 

 

 

 

 

 

4.Дефекты зрения

 

4.1 Близорукость

Нормальный глаз фокусирует параллельные лучи на сетчатке и поэтому может четко видеть удаленные предметы, не испытывая напряжения. Близорукость-это дефект зрения, при котором фокусное расстояние расслабленного глаза меньше расстояния от оптического центра до сетчатки. Близорукий глаз фокусирует параллельные лучи перед сетчаткой, и от этого изображения удаленных объектов оказываются размытыми (рис. 3).

Рис.3. Близорукость и коррекция близорукости с помощью очков

 

Потеря четкости изображения наступает, когда предмет находится дальше определенного расстояния. Это расстояние соответствует дальней точке аккомодации близорукого глаза. Таким образом, если у человека с нормальным зрением дальняя точка аккомодации находится на бесконечности, то у близорукого человека дальняя точка аккомодации расположена на конечном расстоянии перед ним. Соответственно, ближняя точка аккомодации у близорукого глаза находится ближе, чем у нормального. Расстояние наилучшего зрения для близорукого человека меньше 25 см. Близорукость корректируется с помощью очков с рассеивающими линзами. Проходя через рассеивающую линзу, параллельный пучок света становится расходящимся, в результате чего изображение бесконечно удаленной точки отодвигается на сетчатку (рис.3).  Таким образом, близорукий глаз, вооруженный подходящими очками, воспринимает параллельный пучок света как исходящий из дальней точки аккомодации. Вот почему близорукий человек в очках может отчетливо рассматривать удаленные предметы без напряжения в глазах.

4.2 Дальнозоркость

Дальнозоркость-это дефект зрения, при котором фокусное расстояние расслабленного глаза больше расстояния от оптического центра до сетчатки. Дальнозоркий глаз фокусирует параллельные лучи за сетчаткой, отчего изображения удаленных объектов оказываются размытыми (рис. 4).

Рис. 4. Дальнозоркость и коррекция дальнозоркости с помощью очков

На сетчатке же фокусируется сходящийся пучок лучей. Поэтому дальняя точка аккомодации дальнозоркого глаза оказывается мнимой: в ней пересекаются мысленные продолжения лучей сходящегося пучка, попадающего на глаз. Ближняя точка аккомодации у дальнозоркого глаза расположена дальше, чем у нормального. Расстояние наилучшего зрения для дальнозоркого человека больше 25 см.

Дальнозоркость корректируется с помощью очков с собирающими линзами. После прохождения собирающей линзы параллельный пучок света становится сходящимся и затем фокусируется на сетчатке (рис.4).

Параллельные лучи после преломления в линзе идут так, что продолжения преломленных лучей пересекаются в дальней точке аккомодации. Поэтому дальнозоркий человек, вооруженный подходящими очками, будет отчетливо и без напряжения рассматривать удаленные предметы.

4.3 Астигматизм

Астигматизм — дефект оптики глаза, вызванный неправильной формой роговицы и (или) хрусталика. У всех людей формы роговицы и хрусталика отличаются от идеального тела вращения (то есть все люди имеют астигматизм той или иной степени). В тяжелых случаях вытягивание по одной из осей может быть очень сильным, кроме того, роговица может иметь дефекты кривизны, вызванные другими причинами (ранениями, перенесенными инфекционными заболеваниями и т. д.). При астигматизме лучи света преломляются с разной силой в разных меридианах, в результате чего изображение получается искривленным и местами нечетким. В тяжелых случаях искажения настолько сильны, что значительно снижают качество зрения.

Астигматизм легко диагностировать, рассматривая одним глазом лист бумаги с тёмными параллельными линиями — вращая такой лист, астигматик заметит, что тёмные линии то размываются, то становятся чётче. У большинства людей встречается врождённый астигматизм до 0,5 диоптрий, не приносящий дискомфорта.

Данный дефект компенсируется очками с цилиндрическими линзами, имеющими различную кривизну по горизонтали и вертикали и контактными линзами, (жёсткими или мягкими торическими), также, как и очковыми линзами, имеющими разную оптическую силу в разных меридианах.

4.4 Дальтонизм

Если в сетчатке глаза выпадает или ослаблено восприятие одного из трёх основных цветов, то человек не воспринимает какой-то цвет. Есть «цветнослепые» на красный, зелёный и сине-фиолетовый цвет. Редко встречается парная, или даже полная цветовая слепота. Чаще встречаются люди, которые не могут отличить красный цвет от зелёного. Эти цвета они воспринимают как серые. Такой недостаток зрения был назван дальтонизмом — по имени английского учёного Д.Дальтона, который сам страдал таким расстройством цветного зрения и впервые описал его.

Дальтонизм неизлечим, передаётся по наследству. Иногда он возникает после некоторых глазных и нервных болезней. Дальтоников не допускают к работам связанным с вождением транспорта на дорогах общего пользования. Очень важно хорошее цветоощущение для моряков, лётчиков, химиков, художников, поэтому для некоторых профессий цветовое зрение проверяют с помощью специальных таблиц.