Сторінка
1

Оптична система ока

Око як жива камера Обскура

Часто око називають живою камерою Обскура, але як більшість аналогій і ця аналогія вірна лише частково. Око являє собою нескінченно більш тонкий і складний прилад, чим найкращий фотоапарат, хоча в принципі вони однакові. У фотоапараті, як показано на мал.1, мається проста збірна чи лінза система лінз, що діє подібно збірному хрусталику ока. Чуттєва плівка у фотоапараті відповідає чутливості до світла сітчастій оболонці на задній стороні ока; ту й іншу одержують перевернені, дійсні, зменшені зображення. Діафрагма регулює кількість світла, що допускається у фотоапарат; райдужна оболонка регулює кількість світла, що входить в око. У темряві чи зіниця отвір райдужної оболонки може мати діаметр майже 1див, а на яскравому світлі він має розмір шпилькової голівки.

Фокусація ока

В одну мить нормальне око здатне сфокусувати чітко на сітчастій оболонці такий великий вилучений предмет як гора, а в наступну частку секунди він може дати однаково чітке зображення видрукуваного чи тексту спідометра автомашини, що знаходиться усього на відстані якого-небудь десятка сантиметрів від очей. Якби ми не мали таку здатність, нам було б важко керувати швидкохідними автомобіля і літаками, не збільшуючи кількості нещасливих випадків, яких і без того багато. Теоретично мається кілька можливих способів. Риба фокусує око, змінюючи відстань між лінзою і сітчастою оболонкою точно так само, як фокусує фотоапарат з розтяганням. Але, як ви знаєте, людське око фокусує не таким способом. Хрусталик ока просто змінює свою форму. Зі збільшенням відстані предмета, що приводить до зменшення відстані зображення, мускули, з'єднані з зовнішніми краями очного хрусталика, змушують хрусталик сплющуватися і ставати тонше. Таким чином, його фокусна відстань збільшується в достатньому ступені, і зображення різке фокусируется на сітчастій оболонці (рис 2.а).

У випадку, якщо предмет наближається до ока, змушуючи збільшуватися відстань до зображення, хрусталик стає більш опуклим і товстим. Його фокусна відстань при цьому зменшується так, що відстань зображення залишається повним і зображення не сходить із сітчастої оболонки. Цей процес, що дає ті ж самі результати, що і фокусування фотоапарата, називається акомодацією.

Внутрішність фотоапарата зачернена, тому що його стінки поглинають будь-який промінь світла, що потрапив. Внутрішність ока точно так само оточена темною оболонкою, що поглинає світло. Поверх темної оболонки ока мається тверда біла оболонка, що зберігає форму очного яблука і захищає око від ушкоджень.

У багатьох відносинах очей досконаліше, ніж фотоапарат, але не в усіх. Фотоапарат дає постійне зображення предметів із усіма його деталями, тим часом як зображення в оці існує тільки протягом 1/16 сек до появи наступного чіткого зображення. На сітчастій оболонці часто відсутні деталі, і одне зображення може перекриватися і заслоняти наступне зображення. Саме тому два чесних спостерігачі можуть сперечатися щодо переможця в гонках. Фотознімки не мають такі недоліки і по цьому при таких обставинах мають перевага перед безпосереднім спостерігачем.

Залишкове зображення в оці приводить до інших цікавих явищ. Воно викликає розмиття картини спиць обертового колеса і створює видимість сліду, що святиться, за бистродвижущимся в темряві джерелом світла. У дійсності ми бачимо в кіно від 16 до 24 нерухомих картин, що з'являються на екрані щосекунди. Після кожної такої картини і перед наступною екран затемнюється обтюратором кинопроекционного апарата, але око зберігає враження від однієї картини до інший і перетворює окремі зображення в ілюзію безупинного руху.

Далека і ближня точки

Коли очні мускули зовсім не напружені, як це буває у випадку, якщо дивитися на вилучений предмет, хрусталик має максимальна фокусна відстань, і тоді говорять, що він адаптований на далеку крапку. Коли предмет знаходитися так близько до ока, що хрусталик має найменшу можливу фокусну відстань, то говорять, що предмет розташований у ближній крапці. Ви можете визначити вашу ближню крапку, повільно наближається шрифт (рис 3) до ока. Іспит проводитися для кожного ока окремо. Найкоротша відстань, при якому ще не помітне змазування очей, і є ваша ближня крапка. Вимірте цю відстань для кожного ока і порівняєте з тим, що повиннео бути відповідно до таблиці 2.

Таблиця 2

Наближена відстань ближньої точки для середнього ока в різному віці.

Прессбіопрія

З віком здатність акомодації поступово зменшується. Це порозумівається зменшенням пружності хрусталика і здатності очних мускулів збільшувати кривизну хрусталика. Цей недолік називається прессбиопией. Коли такий недолік має місце, ближня крапка віддаляється від ока й аккомодационная здатність зменшується. З таблиці 2 видно, що для облич 65-літнього віку ближня крапка знаходитися на відстані 200 див. Яке буде приблизно найближча відстань, на якому людина 65 років може прочитати цю сторінку без допомоги окулярів? При такій відстані (200 див) сумнівно, що можна було розібрати слова внаслідок занадто малої величени зображення на сітчастій оболонці. Ідеальної відстані для чи читання іншої роботи на близькій відстані не існує, але якщо врахувати усі фактори, то можна вважати, що найкращою відстанню є 32 – 37 див. Але якщо ця відстань менше, ніж приблизно полуторна відстань ближньої крапки, то напруга, що потрібно мускулам для того, щоб сфокусувати світло й одержати різке зображення на сітчастій оболонці, настільки велико, що, імовірно, наступить утома ока.