Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Строение и свойства глаза

2.1. Глаз как оптическая система

Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Строение и свойства глаза

На рисунке 2.1. изображен разрез глазного яблокаи показаны основные детали глаза.

Рис. 2.1. Горизонтальный разрез правого глаза.

Глаз представляет собой шаровидное тело (глазное яблоко), почти полностью покрытое непрозрачной твердой оболочкой (склерой). В передней части глаза оболочка переходит в выпуклую и прозрачную роговицу. Склера и роговица обуславливают форму глаза, защищают его и служат местом крепления глазодвигательных мышц. Диаметр всего глазного яблока около 22-24 мм, масса 7-8 г.

Тонкая сосудистая пластинка (радужная оболочка) является диафрагмой, ограничивающей проходящий пучок лучей. Через отверстие в радужной оболочке (зрачок) свет проникает в глаз. В зависимости от величины падающего светового потока диаметр зрачка может изменяется от 1 до 8 мм.

Помимо сосудов радужная оболочка содержит большое количество пигментных клеток, в зависимости от их содержания и глубины залегания радужная оболочка имеет различный цвет.

Когда в радужной оболочке нет никакого цветного вещества, то она кажется красной от крови, заключенной в пронизывающих ее кровеносных сосудах.

В этом случае глаза плохо защищены от света и иногда страдают светобоязнью (альбинизмом), но в темноте превосходят по остроте зрения глаза с темной окраской.

Хрусталик представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу, которая крепится на мышцах ресничного тела. Ресничное тело обеспечивает изменение формы хрусталика. Хрусталик разделяет внутреннюю поверхность глаза на две камеры: переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом.

Внутренняя поверхность задней камеры покрыта сетчаткой, представляющей собой светочувствительный слой. Получаемое светочувствительными элементами сетчатки раздражение передается волокнам зрительного нерва и по ним достигает зрительных центров мозга. Между сетчаткой и склерой находится тонкая сосудистая оболочка, состоящая из сети кровеносных сосудов, питающих глаз.

Место входа зрительного нерва представляет собой слепое пятно. Немного выше расположено желтое пятно – участок наиболее ясного видения. Линия, проходящая через центр желтого пятна и центр хрусталика, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси глаза на угол около 5°.

2.1.2. Упрощенная оптическая схема глаза

Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на внутренней поверхности глаза – сетчатой оболочке, образуя на ней обратное и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое).

Оптическую систему глаза составляют роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело (рис. 2.2). Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием изображения на сетчатке, обладает показателем преломления, отличным от единицы.

Вследствие этого фокусные расстояния оптической системы глаза во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри глаза (заднее фокусное расстояние) неодинаковы.

Рис. 2.2. Оптическая система глаза.

Преломление света в глазе происходит главным образом на его внешней поверхности – роговой оболочке, или роговице, а также на поверхностях хрусталика. Радужная оболочка определяет диаметр зрачка, величина которого может изменяться непроизвольным мышечным усилием от 1 до 8 мм.

Оптическая система глаза чрезвычайно сложна, поэтому при расчетах хода лучей обычно пользуются упрощенными, эквивалентными истинному глазу «схематическими глазами». В таблице 2.1 приведены данные для аккомодированного и не аккомодированного глаза.

В состоянии покоя В состоянии наибольшей аккомодации
пов-ти радиус кривизны осевое расстояние показатель преломления радиус кривизны осевое расстояние показатель преломления
1 7,7 0,5 1,376 7,7 0,5 1,376
2 6,8 3,1 1,336 6,8 2,7 1,336
3 10,0 3,6 1,386 5,33 4,0 1,386
4  -6,0 15 1,336  -5,33 15 1,336
Оптическая сила Оптическая сила

Таблица 2.1. Данные «схематического глаза».

Оптическая сила глаза вычисляется как обратное фокусное расстояние:

,(2.1)

где  – заднее фокусное расстояние глаза, выраженное в метрах.

2.1.3. Аккомодация

Аккомодация – это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза.

Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхностей хрусталика при помощи натяжения или расслабления ресничного тела. Когда ресничное тело натянуто, хрусталик растягивается и его радиусы кривизны увеличиваются. При уменьшении натяжения мышцы хрусталик под действием упругих сил увеличивает свою кривизну.

В свободном, ненапряженном состоянии нормального глаза на сетчатке получаются ясные изображения бесконечно удаленных предметов, а при наибольшей аккомодации видны самые близкие предметы.

Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке для ненапряженного глаза, называют дальней точкой глаза.

Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке при наибольшем возможном напряжении глаза, называют ближней точкой глаза.

При аккомодации глаза на бесконечность задний фокус совпадает с сетчаткой. При наибольшем напряжении на сетчатке получается изображение предмета, находящегося на расстоянии около 9 см (рис. 2.4).

а) дальняя точка б) ближняя точка
Рис. 2.4. Изображение ближней и дальней точки.

Разность обратных величин расстояний между ближней и дальней точкой называют диапазоном аккомодации глаза (измеряется в дптр).

С возрастом способность глаза к аккомодации постепенно уменьшается.

Скажем, в возрасте 20 лет для среднего глаза ближняя точка находится на расстоянии около 10 см (диапазон аккомодации 10 дптр), в 50 лет ближняя точка располагается на расстоянии уже около 40 см (диапазон аккомодации 2.

5 дптр), а к 60 годам уходит на бесконечность, то есть аккомодация прекращается. Это явление называется возрастной дальнозоркостью или пресбиопией.

Расстояние наилучшего зрения – это расстояние, на котором нормальный глаз испытывает наименьшее напряжение при рассматривании деталей предмета.

В среднем расстояние наилучшего зрения составляет около 25-30 см, хотя для каждого человека оно может быть индивидуальным.

Источник: http://aco.ifmo.ru/el_books/introduction_into_specialization/glava-2/glava-2-1.html

Строение и свойства глаза

Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Строение и свойства глаза
Следи за собой! Гимнастика для глаз Глаза и зрение

Глаз состоит из глазного яблока диаметром 22–24 мм, покрытого непрозрачной оболочкой, склерой, а спереди — прозрачной роговицей (или роговой оболочкой). Склера и роговица защищают глаз и служат для крепления глазо-двигательных мышц.

Радужная оболочка — тонкая сосудистая пластинка, ограничивающая проходящий пучок лучей. Свет проникает в глаз через зрачок. В зависимости от освещения диаметр зрачка может изменяться от 1 до 8 мм.

Хрусталик представляет собой эластичную линзу, которая крепится на мышцах ресничного тела. Ресничное тело обеспечивает изменение формы хрусталика. Хрусталик разделяет внутреннюю поверхность глаза на переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом.

Внутренняя поверхность задней камеры покрыта светочувствительным слоем — сетчаткой. От сетчатки световой сигнал передается в мозг по зрительному нерву. Между сетчаткой и склерой находится сосудистая оболочка, состоящая из сети кровеносных сосудов, питающих глаз.

На сетчатке имеется желтое пятно — участок наиболее ясного видения. Линия, проходящая через центр желтого пятна и центр хрусталика, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси глаза вверх на угол около 5 градусов. Диаметр желтого пятна — около 1 мм, а соответствующее ему поле зрения глаза — 6–8 градусов.

Сетчатка покрыта светочувствительными элементами: палочками и колбочками. Палочки более чувствительны к свету, но не различают цветов и служат для сумеречного зрения.

Колбочки чувствительны к цветам, но менее чувствительны к свету и поэтому служат для дневного зрения.

В области желтого пятна преобладают колбочки, а палочек мало; к периферии сетчатки, наоборот, число колбочек быстро уменьшается, и остаются только палочки.

В середине желтого пятна находится центральная ямка. Дно ямки выстлано только колбочками. Диаметр центральной ямки — 0,4 мм, поле зрения — 1 градус.

В желтом пятне к большинству колбочек подходят отдельные волокна зрительного нерва. Вне желтого пятна одно волокно зрительного нерва обслуживает группу колбочек или палочек.

Поэтому в области ямки и желтого пятна глаз может различать тонкие детали, а изображение, попадающее на остальные места сетчатки, становится менее четким.

Периферическая часть сетчатки служит в основном для ориентирования в пространстве.

В палочках находится пигмент родопсин, собирающийся в них в темноте и выцветающий на свету. Восприятие света палочками обусловлено химическими реакциями под действием света на родопсин. Колбочки реагируют на свет за счет реакции йодопсина.

Кроме родопсина и йодопсина на задней поверхности сетчатки имеется пигмент черного цвета. При свете этот пигмент проникает в слои сетчатки и, поглощая значительную часть световой энергии, защищает палочки и колбочки от сильного светового воздействия.

На месте ствола зрительного нерва располагается слепое пятно. Этот участок сетчатки не чувствителен к свету. Диаметр слепого пятна — 1,88 мм, что соответствует полю зрения 6 градусов. Это значит, что человек с расстояния 1 м может не увидеть предмета диаметром 10 см, если его изображение проектируется на слепое пятно.

Оптическая система глаза состоит из роговицы, водянистой влаги, хрусталика и стекловидного тела. Преломление света в глазе происходит, главным образом, на роговице и поверхностях хрусталика.

Свет от наблюдаемого предмета проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на сетчатке, образуя на ней обратное и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое).

Показатель преломления стекловидного тела больше единицы, поэтому фокусные расстояния глаза во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри глаза (заднее фокусное расстояние) неодинаковы.

Оптическая сила глаза (в диоптриях) вычисляется как обратное заднее фокусное расстояние глаза, выраженное в метрах. Оптическая сила глаза зависит от того, находится ли он в состоянии покоя (58 диоптрий для нормального глаза) или в состоянии наибольшей аккомодации (70 диоптрий).

Аккомодация — это способность глаза четко различать предметы, находящиеся на разных расстояниях.

Аккомодация происходит за счет изменения кривизны хрусталика при натяжении или расслаблении мышц ресничного тела. Когда ресничное тело натянуто, хрусталик растягивается, и его радиусы кривизны увеличиваются.

При уменьшении натяжения мышцы кривизна хрусталика увеличивается под действием упругих сил.

В свободном, ненапряженном состоянии нормального глаза на сетчатке получаются ясные изображения бесконечно удаленных предметов, а при наибольшей аккомодации видны самые близкие предметы.

Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке для ненапряженного глаза, называют дальней точкой глаза.

Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке при наибольшем возможном напряжении глаза, называют ближней точкой глаза.

При аккомодации глаза на бесконечность задний фокус совпадает с сетчаткой. При наибольшем напряжении на сетчатке получается изображение предмета, находящегося на расстоянии около 9 см.

Разность обратных величин расстояний между ближней и дальней точкой называют диапазоном аккомодации глаза (измеряется в диоптриях).

С возрастом способность глаза к аккомодации уменьшается.

В возрасте 20 лет для среднего глаза ближняя точка находится на расстоянии около 10 см (диапазон аккомодации 10 диоптрий), в 50 лет ближняя точка располагается на расстоянии уже около 40 см (диапазон аккомодации 2,5 диоптрии), а к 60 годам уходит на бесконечность, то есть аккомодация прекращается. Это явление называется возрастной дальнозоркостью или пресбиопией.

Расстояние наилучшего зрения — это расстояние, на котором нормальный глаз испытывает наименьшее напряжение при рассматривании деталей предмета. При нормальном зрении оно составляет в среднем 25–30 см.

Приспособление глаза к изменившимся условиям освещенности называется адаптацией. Адаптация происходит за счет изменения диаметра отверстия зрачка, перемещения черного пигмента в слоях сетчатки и различной реакцией на свет палочек и колбочек. Сокращение зрачка происходит за 5 секунд, а его полное расширение — за 5 минут.

Темновая адаптация происходит при переходе от больших яркостей к малым. При ярком свете работают колбочки, палочки же «ослеплены», родопсин выцвел, черный пигмент проник в сетчатку, заслоняя колбочки от света. При резком снижении яркости отверстие зрачка раскрывается, пропуская больший световой поток.

Затем из сетчатки уходит черный пигмент, родопсин восстанавливается, и когда его становится достаточно, начинают функционировать палочки. Так как колбочки не чувствительны к слабым яркостям, то сначала глаз ничего не различает. Чувствительность глаза достигает максимального значения через 50–60 минут пребывания в темноте.

Световая адаптация — это процесс приспособления глаза при переходе от малых яркостей к большим. Сначала палочки сильно раздражены, «ослеплены» из-за быстрого разложения родопсина. Колбочки, не защищенные еще зернами черного пигмента, также раздражены слишком сильно. Через 8–10 минут чувство ослепления прекращается, и глаз снова видит.

Поле зрения глаза достаточно широкое (125 градусов по вертикали и 150 градусов по горизонтали), но для ясного различения используется только его малая часть. Поле наиболее совершенного зрения (соответствующее центральной ямке) — около 1–1,5°, удовлетворительного (в области всего желтого пятна) — около 8° по горизонтали и 6° по вертикали.

Вся остальная часть поля зрения служит для грубого ориентирования в пространстве. Для обозрения окружающего пространства глазу приходится совершать непрерывное вращательное движение в своей орбите в пределах 45–50°. Это вращение приводит изображения различных предметов на центральную ямку и дает возможность рассмотреть их детально.

Движения глаза совершаются без участия сознания и, как правило, не замечаются человеком.

Угловой предел разрешения глаза — это минимальный угол, при котором глаз наблюдает раздельно две светящиеся точки.

Угловой предел разрешения глаза составляет около 1 минуты и зависит от контраста предметов, освещенности, диаметра зрачка и длины волны света.

Кроме того, предел разрешения увеличивается при удалении изображения от центральной ямки и при наличии дефектов зрения.

При нормальном зрении дальняя точка глаза бесконечно удалена. Это означает, что фокусное расстояние расслабленного глаза равно длине оси глаза, и изображение попадает точно на сетчатку в области центральной ямки.

Такой глаз хорошо различает предметы вдали, а при достаточной аккомодации — и вблизи.

Близорукость

При близорукости лучи от бесконечно удаленного предмета фокусируются перед сетчаткой, поэтому на сетчатке формируется размытое изображение.

Чаще всего это происходит из-за удлинения (деформации) глазного яблока. Реже близорукость возникает при нормальной длине глаза (около 24 мм) из-за слишком большой оптической силы оптической системы глаза (более 60 диоптрий).

В обоих случаях изображение от удаленных предметов находится внутри глаза, а не на сетчатке. На сетчатку попадает только фокус от близко расположенных к глазу предметов, то есть дальняя точка глаза находится на конечном расстоянии перед ним.

Дальняя точка глаза

Близорукость корректируется при помощи отрицательных линз, которые строят изображение бесконечно удаленной точки в дальней точке глаза.

Дальняя точка глаза

Близорукость чаще всего появляется в детском и подростковом возрасте, причем по мере роста глазного яблока в длину близорукость увеличивается. Истинной близорукости, как правило, предшествует так называемая ложная близорукость — следствие спазма аккомодации. В этом случае можно восстановить нормальное зрение при помощи средств, расширяющих зрачок и снимающих напряжение ресничной мышцы.

Дальнозоркость

При дальнозоркости лучи от бесконечно удаленного предмета фокусируются за сетчаткой.

Дальнозоркость вызывается слабой оптической силой глаза для данной длины глазного яблока: либо короткий глаз при нормальной оптической силе, либо малая оптическая сила глаза при нормальной длине.

Чтобы сфокусировать изображение на сетчатке, приходится все время напрягать мышцы ресничного тела. Чем ближе предметы к глазу, тем все дальше за сетчатку уходит их изображение и тем больше требуется усилий мышц глаза.

Дальняя точка дальнозоркого глаза находится за сетчаткой, т. е. в расслабленном состоянии он может четко увидеть лишь предмет, который находится позади него.

Дальняя точка глаза

Конечно, поместить предмет за глаз нельзя, но можно спроецировать туда его изображение при помощи положительных линз.

Дальняя точка глаза

При небольшой дальнозоркости зрение вдаль и вблизи хорошее, но могут быть жалобы на быструю утомляемость и головную боль при работе.

При средней степени дальнозоркости зрение вдаль остается хорошим, а вблизи затруднено.

При высокой дальнозоркости плохим становится зрение и вдаль, и вблизи, так как исчерпаны все возможности глаза фокусировать на сетчатке изображение даже далеко расположенных предметов.

У новорожденного глаз немного сдавлен в горизонтальном направлении, поэтому у глаза есть небольшая дальнозоркость, которая проходит по мере роста глазного яблока.

Аметропия

Аметропия (близорукость или дальнозоркость) глаза выражается в диоптриях как величина, обратная расстоянию от поверхности глаза до дальней точки, выраженной в метрах.

Оптическая сила линзы, необходимая для коррекции близорукости или дальнозоркости, зависит от расстояния от очков до глаза. Контактные линзы располагаются вплотную к глазу, поэтому их оптическая сила равна аметропии.

Например, если при близорукости дальняя точка находится перед глазом на расстоянии 50 см, то для ее исправления нужны контактные линзы с оптической силой в −2 диоптрии.

Слабая степень аметропии считается до 3 диоптрий, средняя — от 3 до 6 диоптрий и высокая степень — выше 6 диоптрий.

Астигматизм

При астигматизме фокусные расстояния глаза различны в разных сечениях, проходящих через его оптическую ось. При астигматизме в одном глазу сочетаются эффекты близорукости, дальнозоркости и нормального зрения.

Например, глаз может быть близоруким в горизонтальном сечении и дальнозорким в вертикальном сечении. Тогда на бесконечности он не сможет видеть ясно горизонтальных линий, а вертикальные будет четко различать.

На близком расстоянии, наоборот, такой глаз хорошо видит вертикальные линии, а горизонтальные будут расплывчатыми.

Причина астигматизма либо в неправильной форме роговицы, либо в отклонении хрусталика от оптической оси глаза. Астигматизм чаще всего является врожденным, но может стать следствием операции или глазной травмы.

Кроме дефектов зрительного восприятия, астигматизм обычно сопровождается быстрой утомляемостью глаз и головными болями.

Астигматизм корректируется при помощи цилиндрических (собирательных или рассеивающих) линз в сочетании со сферическими линзами.

Источник: http://mhlife.ru/prevention/hygiene/eyes.html

Презентация по физике:

Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Строение и свойства глаза

Инфоурок › Физика ›Презентации›Презентация по физике:” Глаз как оптическая система”

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайдОписание слайда:

Глаз как оптическая система

2 слайдОписание слайда:

Сформировать представление о строении и свойствах глаза, работе глаза как оптической системы; объяснить дефекты зрения, возможную профилактику и коррекцию этих дефектов. Цель урока:

3 слайдОписание слайда:

Основные функции глаза: оптическая система, проецирующая изображение; система, воспринимающая и «кодирующая» полученную информацию для головного мозга; «обслуживающая» система жизнеобеспечения.

4 слайдОписание слайда:

Зачем нужны два глаза? Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Можно различать, какой из предметов находится ближе, какой дальше от нас. Увеличивается поле зрения.

5 слайд 6 слайдОписание слайда:

* Упрощенная оптическая схема глаза Влага передней камеры (n = 1.336) сетчатка Роговица (n = 1.376) Хрусталик (n = 1.386) Стекловидное тело (n = 1,336) Воздух (n = 1)

7 слайдОписание слайда:

Как возникают изображения различных предметов? Свет, преломляясь в оптической системе глаза, которую образуют роговица, хрусталик и стекловидное тело, дает на сетчатке действительные, уменьшенные и обратные изображения рассматриваемых предметов.

8 слайдОписание слайда:

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГЛАЗА Изображение строится на сетчатке: действительное, уменьшенное, обратное.

9 слайдОписание слайда:

Впервые факт того, что мы все видим вверх ногами установил И. Кеплер, построив ход световых лучей. На опыте это доказал Р. Декарт, который взял глаз быка, соскоблил заднюю непрозрачную стенку и, посмотрев через него, увидел перевернутую картину за окном

10 слайдОписание слайда:

В 1896 году американский ученый Джордж Стрэттон провел эксперимент по длительному ношению очков, перевертывающих зрительный мир. Вначале ученый испытывал симптомы морской болезни – тошноту, головокружение, но после трех суток дезориентация уменьшилась, а через неделю образовались новые зрительно-моторные координации.

После снятия очков ориентировка снова нарушилась, но уже через час мозг адаптировался. Когда такой же эксперимент провели на обезьяне – она испытала сильнейший психологический удар, впала в состояние, близкое к коме и опыт пришлось прекратить.

Считается, что новорожденные к 3-й неделе начинают в фокусе видеть предметы и тогда же мозг «привыкает» переворачивать изображение с сетчатки

11 слайдОписание слайда:

Аккомодация глаза. Мы хорошо видим как более близкие, так и далёкие предметы. Хрусталик может менять своё фокусное расстояние. Это называется аккомодацией глаза.

12 слайдОписание слайда:

Аккомодация – это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза. Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхностей хрусталика при помощи натяжения или расслабления ресничного тела.

13 слайдОписание слайда:

* Адаптация Приспособление глаза к изменившимся условиям освещенности называется адаптацией: темновая адаптация – это процесс приспособления глаза при переходе от больших яркостей к малым (50-60 мин) световая адаптация – это процесс приспособления глаза при переходе от малых яркостей к большим (8-10 мин) Адаптация обеспечивается тремя явлениями: изменением диаметра отверстия зрачка перемещением черного пигмента в слоях сетчатки различной реакцией палочек и колбочек

14 слайдОписание слайда:

Расстояние наилучшего зрения Оптимальное расстояние при чтении и письме для нормального глаза составляет около 25 см.

15 слайдОписание слайда:

Близорукость Близорукость (миопия) – недостаток зрения, при котором параллельные лучи после преломления в глазу собираются не на сетчатке, а ближе к хрусталику.

16 слайдОписание слайда:

Причины близорукости Избыточная оптическая сила глаза. Удлинение глаза вдоль его оптической оси.

17 слайдОписание слайда:

Исправление близорукости Для исправления близорукости применяют очки с рассеивающими (вогнутыми) линзами.

18 слайдОписание слайда:

Дальнозоркость Дальнозоркость (гиперметропия) – недостаток зрения, при котором параллельные лучи после преломления в глазу сходятся под таким углом, что фокус оказывается расположенным не на сетчатке, а за ней.

19 слайдОписание слайда:

Причины дальнозоркости Понижение оптической силы глаза. Уменьшение длины глаза вдоль его оптической оси.

20 слайдОписание слайда:

Исправление дальнозоркости Для исправления дальнозоркости применяют очки с собирающими (выпуклыми) линзами.

21 слайдОписание слайда:

С возрастом глаза теряют способность к фокусировке. В связи с этим становятся проблематичными действия, требующие тщательного рассмотрения объектов, например чтение.

Хрусталик глаза становится менее эластичным и утрачивает способность производить достаточное увеличение. В таких ситуациях перед глазом необходимо поместить выпуклую линзу.

Обычно людям, которые никогда не носили очки, коррекция для чтения становится нужна примерно в возрасте 45 лет.

22 слайдОписание слайда:

ЗРИТЕЛЬНЫЕ ОБМАНЫ И ИЛЛЮЗИИ

23 слайдОписание слайда:

Чем смотрит человек? «Мы смотрим не глазами, а мозгом», – говорят физиологи. Зрительные обманы и иллюзии возникают из-за того, что воображение и бессознательное суждение мозга участвуют в процессе зрения.

24 слайдОписание слайда:

Иллюзия кафе «Wall» Параллельны ли горизонтальные линии?

25 слайдОписание слайда:

Изогнуты ли красные линии?

26 слайдОписание слайда:

Иллюзия с витыми веревками Это прямые или нет?

27 слайдОписание слайда:

Иллюзия Перельмана Буквы на самом деле параллельны друг другу

28 слайдОписание слайда:

Иллюзия Мюллера-Лайера Какой из горизонтальных отрезков длиннее?

29 слайдОписание слайда:

Иллюзия перспективы Какое мороженное больше?

30 слайдОписание слайда:

Девушка или старуха?

31 слайдОписание слайда:

Американский индеец или эскимос?

32 слайдОписание слайда:

Ваза Рубина Классический пример соотношения фигуры и фона. Можно увидеть как вазу, так и два лица.

33 слайдОписание слайда:

Иллюзия Вертгеймера-Коффки Часть кольца на белом фоне кажется более темной. Если же убрать карандаш, то иллюзия исчезает.

34 слайдОписание слайда:

Сколько здесь кубов: 6 или 7?

35 слайдОписание слайда:

Как расположен цилиндр? Справа налево или слева направо?

36 слайдОписание слайда:

Нарисованная яма

37 слайдОписание слайда:

Вращающиеся круги Иллюзия Akiyoshi Kitaoka, 2004

38 слайд 39 слайдОписание слайда:

Иллюзия кофейных зерен Возникает ощущение, что картинка колышется.

40 слайд 41 слайд 42 слайдОписание слайда:

Невозможный трезубец (Норман Минго)

43 слайдОписание слайда:

Сколько ног у слона?

44 слайдОписание слайда:

Сколько полок: 3 или 4?

45 слайд 46 слайдОписание слайда:

ПРОВЕРЬ СЕБЯ 1. Изображение наблюдаемого предмета формируется: в зрачке; на сетчатке глаза; в хрусталике глаза; в радужной оболочке глаза. 2) на сетчатке глаза;

47 слайдОписание слайда:

2. Изображение, возникающее на сетчатке глаза, является: действительным, прямым, уменьшенным; действительным, перевернутым, уменьшенным; действительным, прямым, увеличенным; мнимым, прямым, уменьшенным. ПРОВЕРЬ СЕБЯ 2) действительным, перевернутым, уменьшенным;

48 слайдОписание слайда:

3. Расстояние наилучшего зрения равно 2 см; 10 см; 15 см; 25 см. ПРОВЕРЬ СЕБЯ 4) 25 см.

49 слайдОписание слайда:

4. Аккомодацией глаза называется: смещение хрусталика глаза; расширение или сужение зрачков; изменение фокусного расстояния оптической системы глаза; изменение положения сетчатки, на которой формируется изображение. ПРОВЕРЬ СЕБЯ 3) изменение фокусного расстояния оптической системы глаза;

50 слайдОписание слайда:

5. При близорукости изображение формируется: перед сетчаткой; на сетчатке; на радужной оболочке; за сетчаткой. ПРОВЕРЬ СЕБЯ перед сетчаткой;

51 слайдОписание слайда:

6. При дальнозоркости изображение формируется: перед сетчаткой; на сетчатке; на радужной оболочке; за сетчаткой. ПРОВЕРЬ СЕБЯ 4) за сетчаткой.

52 слайдОписание слайда:

поэтому мы получаем более или менее верное представление об окружающей нас действительности Оптическая система глаза и головной мозг взаимно дополняют друг друга,

53 слайдОписание слайда:

«Посредством глаза, а не глазом Смотреть на мир умеет разум» У. Блейк

54 слайдОписание слайда:

В положении сидя при неподвижной голове медленно перевести взгляд с пола на потолок и обратно, затем справа налево и обратно (повторить 10-12 раз). Круговые движения глазами в одном и другом направлении (повторить 4-6 раз) – это упражнение выполняется при открытых и закрытых глазах. Частое моргание в течение 20 секунд. УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ ГЛАЗ

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

Проверен экспертом

Общая информация

Источник: https://infourok.ru/prezentaciya-po-fizike-glaz-kak-opticheskaya-sistema-3311518.html

Оптическая система глаза: из чего состоит, что это такое

Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Строение и свойства глаза

Оптическая система глаза представляет собой структуру со сложным устройством, состоящую из множества важных элементов. В её состав включают:

  • роговицу;
  • хрусталик;
  • стекловидное тело;
  • камеры глаза;
  • сетчатку.

Роговица – полностью прозрачная часть глазного яблока, имеющая выпуклую форму. Роговая оболочка занимает передний отдел глаза и играет роль главной преломляющей среды. Она достигает 11,5 мм по вертикали и 12 мм по горизонтали, её толщина неоднородна. Роговица образована 5 слоями – эпителием, стромой, десцеметовой оболочкой и другими.

Хрусталиком называют прозрачное тело внутри глаза, находящееся напротив зрачка. Этот элемент имеет небольшие размеры (толщина – до 5 мм, высота – 7-9 мм). По форме хрусталик напоминает двояковыпуклую линзу с несколько уплощённой передней стороной. Его преломляющая сила может достигать 20-23 диоптрии. Прозрачность хрусталика обеспечивается особыми белковыми энзимами.

Стекловидное тело – это гелеподобное прозрачное вещество, присутствующее в пространстве между хрусталиком и ретиной, занимающее до 2/3 объёма глазного яблока. Состав данного элемента на 99 % представлен водой. Также в стекловидном теле присутствует немалое количество гиалуроновой кислоты. Внутри него имеются многочисленные каналы, кровеносные сосуды, артерия, питающая хрусталик.

Камеры глаза являют собой замкнутые пространства с внутриглазной жидкостью. В норме они сообщаются через отверстие в радужке (зрачок). Глазное яблоко обладает передней и задней камерами. Первая располагается позади роговицы. Вторая находится за радужкой и длится вплоть до стекловидного тела. Присутствующая в глазных камерах водянистая влага имеет состав, схожий с плазмой крови.

Сетчатка (ретина, сетчатая оболочка) – внутренняя оболочка глаза, образованная высокодифференцированной нервной тканью. В её центральном отделе расположено жёлтое пятно (макула), являющееся местом наибольшей остроты зрения. Сетчатка состоит из многих слоёв, содержащих кровеносные сосуды и нейроны. В ретине содержатся особые светочувствительные рецепторы, именуемые палочками и колбочками.

Отделы зрительного органа, представленные роговицей, хрусталиком, стекловидным телом, глазными камерами, являются природными линзами, имеющими различный показатель светового преломления. Остальные элементы глаза, такие как радужка, зрачок, склера, цилиарное тело не входят в оптическую систему.

Оптический аппарат имеет надёжное устройство, отлично приспособленное для визуального восприятия. Несмотря на то, что качество видимого ниже, чем в усовершенствованных технических системах, его более чем достаточно для потребностей человеческого организма.

Функции оптической системы

Основным назначением оптической системы глаза является обеспечение человека информацией об окружающем мире. Её элементы отвечают за важные особенности видения:

  1. Бинокулярность – визуальное восприятие обоими глазами. Подобное свойство поддерживается естественным рефлексом, благодаря которому изображения, получаемые каждым органом зрения, соединяются в единые картинки.
  2. Стереоскопичность, позволяющую оценивать расстояния, на которых находятся предметы, а также воспринимать их рельефно. В полной мере такая функция присутствует, если объекты рассматриваются одновременно обоими глазами.

На качество изображения влияет острота зрения, зависящая от величины колбочек в зоне макулы. Также она обусловлена:

  • типом рефракции;
  • прозрачностью роговой оболочки;
  • степенью эластичности хрусталика;
  • размерами зрачков.

Благодаря природным адаптационным способностям глаза оптическая система приспосабливается к различной степени освещённости. Чувствительность зрительного аппарата определяется многими факторами, среди которых преобладают интенсивность светового источника, длина волн, длительность воздействия светового раздражителя.

По мере старения человеческого организма происходит постепенное ухудшение оптических характеристик органов зрения и чувствительность глазного яблока постепенно снижается. Избежать преждевременного развития зрительных дефектов удаётся благодаря качественной профилактике и постоянной заботе о здоровье глаз.

Заболевания оптической системы и их симптомы

К распространённым болезням оптического аппарата относят:

  1. Миопию (близорукость), приводящую к неполноценному восприятию дальних объектов.
  2. Гиперметропию (дальнозоркость), вызывающую невозможность нормальной визуализации предметов, находящихся вблизи.
  3. Астигматизм, провоцирующий плохое видение на различных расстояниях.
  4. Кератит, характеризующийся наличием «роговичного синдрома».
  5. Катаракту, поражающую хрусталик, приводящую к его помутнению и уплотнению.
  6. Глаукому, вызывающую подъём внутриглазного давления, постепенное ухудшение периферического зрения, болезненные приступы.
  7. Бельмо, для которого характерна утрата роговицей нормальной прозрачности.

Реже встречаются другие патологии, способные непосредственно затрагивать оптические структуры. В списке таких заболеваний значатся кератоконус, кератоглобус, амблиопия, дальтонизм.

Каждое из офтальмологических нарушений имеет собственные характерные признаки. К общим симптомам болезней оптических структур принадлежат диплопия (двоение картинки), снижение остроты зрения, уменьшение полей обзора, повышенная утомляемость глаз, ненормированное слезоотделение, светобоязнь.

При наличии проблем с бинокулярным видением нередко развиваются мигрени. Если имела место травма органа зрения, возникают болевой синдром, ощущение присутствия в глазном яблоке инородного тела.

Инфекционные заболевания провоцируют покраснение глаз, появление гнойных выделений, расплывчатость изображения.

Методы диагностики и лечения

Чтобы выявить имеющиеся заболевания оптического аппарата, пациентам назначают детальную офтальмологическую диагностику. Обследование состоит из нескольких информативных процедур:

  • визометрии, уточняющей уровень остроты зрения;
  • офтальмометрии, необходимой для определения преломляющих способностей роговицы;
  • офтальмоскопии, исследующей состояние сетчатки и глазного дна;
  • кератоскопии, изучающей роговую оболочку глаза;
  • тонометрии, помогающей определить показатели внутриглазного давления;
  • пахиметрии, состоящей в измерении толщины глазной роговицы;
  • скиаскопии, помогающей получить информацию относительно рефракции.
  • биомикроскопии, детально изучающей поверхностные и глубокие структуры глазного яблока.

В случае необходимости стандартное исследование зрительного аппарата дополняется такими современными методами, как УЗИ, КТ, МРТ.

Подход к терапии офтальмологических заболеваний определяется разновидностью имеющегося у пациента диагноза. В процессе лечения миопии, гиперметропии, астигматизма преимущественно применяются методы очковой или линзовой коррекции.

При инфекционном поражении глазных яблок назначаются противовоспалительные капли, противовирусные или антибактериальные мази. Усилить эффективность основного лечебного курса помогают аппаратные процедуры.

В случае развития серьёзных патологий специалисты принимают решение о необходимости в хирургическом вмешательстве.

Оптическая система глаза – важнейший отдел человеческого организма, позволяющий ежедневно познавать окружающий мир и наслаждаться его красотами.

Необходимо помнить, что органы зрения характеризуются высокой чувствительностью и нуждаются в постоянном бережном отношении.

Даже незначительные нарушения в функционировании оптической системы не должны оставаться без внимания и требуют своевременного обращения за медицинской помощью.

Источник: https://oculistic.ru/info/chto-vhodit-v-opticheskuyu-sistemu-glaza-funktsii-i-zabolevaniya

Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Строение и свойства глаза

Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Строение и свойства глаза

  • 31 Октября, 2018
  • Офтальмология
  • Савельева Виктория

В статье рассмотрим оптический прибор — глаз как оптическую систему.

Человеческий орган зрения — это особый мир, в котором есть все: солнце, цвет, люди, животные. Само анатомическое строение глаза настолько удивительно и сложно, что до сих пор науке неизвестны все нюансы функционирования зрения.

Весьма интересен вопрос о том, что включает в себя эта оптическая система и как она устроена.

Для того чтобы световой луч мог достичь своей цели, ему необходимо пройти четыре среды, в которых он преломляется, а информация в ходе этого процесса передается в мозг.

Оптическая система глаз включает роговицу, хрусталик, камерную влагу и стекловидное тело. Все эти структуры являются линзами, которые также имеют свое строение и особые свойства. Но поскольку характеристики сред различны у каждой из них, то и показатель светового преломления различен.

В норме эта особенность природных линз способна обеспечить человеку идеальные зрительные функции. Однако любые физиологические или патологические изменения в организме могут существенно воздействовать на эту способность. Глаз человека имеет форму почти правильной сферы.

Различные патологии видоизменяют его форму в вертикальный или горизонтальный эллипс, что значительно влияет на фокусировку и остроту зрения.

Рассмотрим подробнее глаз как оптическую систему и оптический прибор.

Роговица

Рефракция глаза и оптическая система начинаются с роговицы, которая является преломляющей линзой, выполняющей, помимо основных функций, защитные. Строение органа можно сравнивать с фотоаппаратом. В данном случае роговица – это его объектив.

Световые пучки на ее передней поверхности преломляются. Роговицу, при подробном рассмотрении, составляет пять слоев, что способствует поддержанию уровня ее прозрачности.

Здоровая линза — круглая, блестящая, видимых кровеносных сосудов на ней не должно наблюдаться.

Камерная влага

Оптическая система глаз включает в себя важную биологическую среду — влагу. Это вязкая бесцветная жидкость, заполняющая заднюю и переднюю глазные камеры.

Каждый день вырабатывается новая порция такой жидкости, а отработанный объем через шлеммов канал поступает в кровоток, после чего выводится из организма.

Камерная влага, кроме преломляющей функции, имеет еще и питательную, способствующую насыщению всех элементов глаза аминокислотами. Затрудненный выход ее из камеры влечет возникновение глаукомы.

Хрусталик глаза

Оптическая система глаз снабжена преломляющим элементом, выполняющим функцию рефракции, – это хрусталик. Его часто рассматривают как самостоятельный орган, довольно сложный по строению и очень важный по функциям.

Хрусталик глаза является полутвердой субстанцией без сосудов. Он располагается сразу за радужной оболочкой и передает четкое отображение увиденной картинки в рамки желтого пятна на сетчатку.

Содержит несколько слоев и капсульную сумку, которая может утолщаться и провоцировать помутнение.

Стекловидное тело

В оптическую систему глаза входит стекловидное тело, которое ее фактически замыкает. Оно обладает множеством важных функций. Его наличие позволяет лучу проходить путь от хрусталика, который локализуется в вязкой жидкости тела, к сетчатке. Не все воспринимают глаз как оптическую систему.

Оптические приборы, вооружающие глаз

Человеческий глаз, несмотря на природное совершенство, по своим свойствам далек от идеальных универсальных оптических приборов.

Поэтому необходимо использовать оптику, вооружающую человеческий глаз новыми способностями.

При рассмотрении различных приборов следует помнить, что в каждом случае они и орган зрения образуют единую оптическую систему, важнейшим элементом которой считается хрусталик.

Если говорить о глазе как об оптическом приборе в физике, он в целом помогает получить изображение того или иного предмета на сетчатке, и кажущаяся его величина оценивается человеком по величине этого изображения.

Особенностью оптической системы, которая включает в свой состав глаза, является то, что параметры такой системы могут изменяться благодаря изменению фокусного расстояния хрусталика при аккомодации. Подобные соображения позволяют с легкостью изучить действие увеличительной лупы, которая представляет собой обычную выпуклую линзу.

Такими же, только более сложными по строению и функционированию приборами являются микроскоп, телескоп и т. д.

Что не входит в состав оптической системы глаза?

В ее структуру не входят:

  1. Склера. Роговица прозрачная, пропускает свет. Невидимая часть внешней оболочки глаза белая, которую можно сравнить с яичным белком. Она выполняет ограничительную и защитную функции.
  2. Радужка. Эта часть глаза является участком сосудистой оболочки, причем радужка полностью лишена сосудов. Это единственная структура человеческого организма, питание которого осуществляется без вмешательства кровеносной системы. В центре радужной цветной оболочки локализуется зрачок, который под воздействием света может расширяться и сужаться. Эта особенность нужна для нормального зрения, поскольку обеспечивает прохождение световых лучей идеального диаметра.
  3. Цилиарное тело, которое представляет собой соединительное звено между хориоидеей и задней поверхностью радужного покрова. Цилиарное тело содержит отростки, которые осуществляют весьма важные функции. Во-первых, они имеют способность поддерживать хрусталик в подвешенном состоянии, во-вторых, вырабатывают внутриглазную жидкость.
  4. Сетчатка — самый сложный, элемент органа зрения, имеющий много слоев. Она является природным сенсором, который является периферийным участком анализатора. Именно в этой структуре происходит восприятие света и цвета. Сетчатка очень чувствительная и тонкая, держится благодаря эпителиальным связкам, дополнительно прижимаясь стекловидным телом. Глаз применяет ее для фиксации картинки и передачи ее по зрительным нервам в мозг. В строении сетчатки различают палочковые и колбочковые клетки. Колбочковые различают цветное изображение, а палочковые отвечают за зрение в темноте, но они существенно чувствительней. При тончайшем рассмотрении сетчатка состоит из десяти слоев, различных по своему строению, причем 9 из таковых абсолютно прозрачны.

Преломление света

Главными преломляющими средами человеческого глаза являются роговица, которая обладает наивысшей преломляющей силой, и хрусталик, представляющий двояковыпуклую линзу. Преломление света в глазу проходит по основным законам, которые изучает физика.

Лучи, проходящие через центр хрусталика и роговицы (т. е. через главную глазную оптическую ось) перпендикулярно к их поверхности, преломления не испытывают. Остальные преломляются и внутри камеры глаза сходятся в единой точке – фокусе.

Такой ход световых лучей обеспечивает на сетчатке четкое изображение, причем оно получается обратным и уменьшенным.

Показатель преломления света в стекловидном теле больше единицы, поэтому фокусные расстояния во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри (заднее) не могут быть одинаковы.

Оптическая сила рассчитывается в виде обратного заднего фокусного расстояния глаза, выраженного в метрах. Она зависит от того, в состоянии покоя находится орган зрения или в состоянии аккомодации.

Аккомодация — это способность четко различать предметы, которые находятся на разных расстояниях.

Заключение

Основные свойства глаза были представлены выше.

Оптическая система его является природный проектором, преломляя световые лучи и фокусируя их особым образом, сквозь хрусталик на сетчатку. Очень интересно, что картинка отпечатывается на ней в перевернутой форме. Все окружающее, что видит человеческий глаз, анализирует область мозга, отвечающая за зрительное восприятие. Именно там изображение переворачивается в привычное для человека.

Мы рассмотрели глаз как оптическую систему и оптический прибор.

Источник: https://SamMedic.ru/435671a-glaz-kak-opticheskaya-sistema-opticheskie-priboryi-stroenie-i-svoystva-glaza

СамМедик
Добавить комментарий