Optični sistem očesa

Človeško oko je kompleksen optični sistem, ki ga sestavljajo roženica, tekočina v sprednji komori, leča in steklovino. Lomna moč očesa je odvisna od velikosti polmerov ukrivljenosti sprednje površine roženice, sprednje in zadnje površine leče, razdalj med njimi ter lomnih količnikov roženice, leče, očesne vodice in steklovine. Optična moč zadnje površine roženice se ne upošteva, saj so lomni količniki tkiva roženice in tekočine v sprednji komori enaki (kot je znano, je lom žarkov mogoč le na meji medijev z različnimi lomnimi količniki).

Konvencionalno lahko štejemo, da so lomne površine očesa sferične in da se njihove optične osi ujemajo, tj. oko je centriran sistem. V resnici ima optični sistem očesa veliko napak. Tako je roženica sferična le v osrednjem območju, lomni količnik zunanjih plasti leče je manjši od notranjih, stopnja loma žarkov v dveh medsebojno pravokotnih ravninah ni enaka. Poleg tega se optične značilnosti v različnih očesih bistveno razlikujejo in jih ni enostavno natančno določiti. Vse to otežuje izračun optičnih konstant očesa.

Za oceno lomne moči katerega koli optičnega sistema se uporablja običajna enota - dioptrija (skrajšano - dptr). Za 1 dptr se vzame moč leče z glavno goriščno razdaljo 1 m. Dioptrija (D) je recipročna vrednost goriščne razdalje (F):

D=1/F

Zato ima leča z goriščno razdaljo 0,5 m lomno moč 2,0 dptr, 2 m - 0,5 dptr itd. Lomno moč konveksnih (konvergentnih) leč je označena z znakom plus, konkavnih (divergentnih) leč z znakom minus, same leče pa se imenujejo pozitivne oziroma negativne.

Obstaja preprosta metoda, s katero lahko ločite pozitivno lečo od negativne. Če želite to narediti, morate lečo postaviti na razdaljo nekaj centimetrov od očesa in jo premakniti, na primer v vodoravni smeri. Ko gledate predmet skozi pozitivno lečo, se bo njegova slika premikala v smeri, nasprotni gibanju leče, skozi negativno lečo pa v isti smeri.

Za izvedbo izračunov, povezanih z optičnim sistemom očesa, so predlagane poenostavljene sheme tega sistema, ki temeljijo na povprečnih vrednostih optičnih konstant, dobljenih z merjenjem velikega števila oči.

Najuspešnejše je shematsko zmanjšano oko, ki ga je leta 1928 predlagal V. K. Verbitsky. Njegove glavne značilnosti so: glavna ravnina se dotika vrha roženice; polmer ukrivljenosti slednje je 6,82 mm; dolžina anteriorno-posteriorne osi je 23,4 mm; polmer ukrivljenosti mrežnice je 10,2 mm; lomni količnik intraokularnega medija je 1,4; skupna lomna moč je 58,82 dioptrije.

Tako kot drugi optični sistemi je tudi oko podvrženo različnim aberacijam (iz latinske aberratio - odstopanje) - napakam optičnega sistema očesa, ki vodijo do zmanjšanja kakovosti slike predmeta na mrežnici. Zaradi sferične aberacije se žarki, ki izhajajo iz točkovnega vira svetlobe, ne zbirajo v točki, temveč v določenem območju na optični osi očesa. Posledično se na mrežnici oblikuje krog sipanja svetlobe. Globina tega območja za "normalno" človeško oko se giblje od 0,5 do 1,0 dioptrije.

Zaradi kromatske aberacije se žarki kratkovalovnega dela spektra (modro-zeleni) v očesu sekajo na krajši razdalji od roženice kot žarki dolgovalovnega dela spektra (rdeči). Razdalja med žarišči teh žarkov v očesu lahko doseže 1,0 Dptr.

Skoraj vse oči imajo še eno aberacijo, ki jo povzroča pomanjkanje idealne sferičnosti lomnih površin roženice in leče. Asferičnost roženice je na primer mogoče odpraviti s pomočjo hipotetične plošče, ki, ko jo namestimo na roženico, oko spremeni v idealen sferični sistem. Odsotnost sferičnosti vodi do neenakomerne porazdelitve svetlobe na mrežnici: svetleča točka tvori kompleksno sliko na mrežnici, na kateri je mogoče razločiti območja največje osvetlitve. V zadnjih letih se vpliv te aberacije na največjo ostrino vida aktivno preučuje tudi pri "normalnih" očeh z namenom, da bi jo popravili in dosegli tako imenovani nadzor (na primer s pomočjo laserja).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Oblikovanje optičnega sistema očesa

Pregled vidnega organa različnih živali v ekološkem vidiku priča o prilagodljivi naravi refrakcije, torej o takšni formaciji očesa kot optičnega sistema, ki dani živalski vrsti zagotavlja optimalno vidno orientacijo v skladu z značilnostmi njene življenjske dejavnosti in habitata. Očitno ni naključno, ampak zgodovinsko in ekološko pogojeno, da imajo ljudje pretežno refrakcijo blizu emetropije, ki najbolje zagotavlja jasen vid tako oddaljenih kot bližnjih predmetov v skladu z raznolikostjo njihovih dejavnosti.

Pravilno približevanje refrakcije emetropiji, ki ga opazimo pri večini odraslih, se izraža v visoki obratni korelaciji med anatomskimi in optičnimi komponentami očesa: v procesu njegove rasti se kaže težnja k kombiniranju večje lomne moči optičnega aparata s krajšo anteriorno-posteriorno osjo in, obratno, nižje lomne moči z daljšo osjo. Posledično je rast očesa reguliran proces. Rasti očesa ne smemo razumeti kot preprosto povečanje njegove velikosti, temveč kot usmerjeno oblikovanje zrkla kot kompleksnega optičnega sistema pod vplivom okoljskih razmer in dednega dejavnika z njegovimi vrstnimi in individualnimi značilnostmi.

Od obeh komponent - anatomske in optične, katerih kombinacija določa lom očesa, je anatomska bistveno bolj "gibljiva" (zlasti velikost anteriorno-posteriorne osi). Predvsem preko nje se uresničujejo regulativni vplivi telesa na nastanek loma očesa.

Ugotovljeno je bilo, da imajo oči novorojenčkov praviloma šibko refrakcijo. Z razvojem otrok se refrakcija povečuje: stopnja hipermetropije se zmanjša, šibka hipermetropija se spremeni v emetropijo in celo kratkovidnost, emetropne oči v nekaterih primerih postanejo kratkovidne.

V prvih treh letih otrokovega življenja poteka intenzivna rast očesa, povečuje se lomnost roženice in dolžina anteroposteriorne osi, ki do 5. do 7. leta starosti doseže 22 mm, kar je približno 95 % velikosti odraslega očesa. Rast zrkla se nadaljuje do 14. do 15. leta. Do te starosti se dolžina očesne osi približa 23 mm, lomna moč roženice pa 43,0 dioptrij.

Z rastjo očesa se variabilnost njegove klinične refrakcije zmanjšuje: počasi se povečuje, torej se premakne proti emetropiji.

V prvih letih otrokovega življenja je prevladujoča vrsta refrakcije hiperopija. Z naraščajočo starostjo se razširjenost hiperopije zmanjšuje, medtem ko se emetropna refrakcija in kratkovidnost povečujeta. Pogostost kratkovidnosti se še posebej opazno poveča, začenši od 11. do 14. leta starosti, in doseže približno 30 % v starosti od 19. do 25. leta. Delež hiperopije in emetropije v tej starosti je približno 30 oziroma 40 %.

Čeprav se kvantitativni kazalniki razširjenosti posameznih vrst refrakcije oči pri otrocih, ki jih navajajo različni avtorji, precej razlikujejo, ostaja zgoraj omenjeni splošni vzorec spreminjanja refrakcije oči z naraščajočo starostjo.

Trenutno se poskuša ugotoviti povprečne starostne norme refrakcije oči pri otrocih in ta kazalnik uporabiti za reševanje praktičnih problemov. Vendar pa, kot kaže analiza statističnih podatkov, so razlike v velikosti refrakcije pri otrocih iste starosti tako pomembne, da so takšne norme lahko le pogojne.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]