Sistemul optic al ochiului

Ochiul uman este un sistem optic complex, format din cornee, lichidul camerei anterioare, cristalin și corpul vitros. Puterea de refracție a ochiului depinde de magnitudinea razelor de curbură ale suprafeței anterioare a corneei, de suprafețele anterioare și posterioare ale cristalinului, de distanțele dintre acestea și de indicii de refracție ai corneei, cristalinului, umorii apoase și corpului vitros. Puterea optică a suprafeței posterioare a corneei nu este luată în considerare, deoarece indicii de refracție ai țesutului cornean și ai lichidului camerei anterioare sunt aceiași (după cum se știe, refracția razelor este posibilă numai la limita mediilor cu indici de refracție diferiți).

În mod convențional, se poate considera că suprafețele de refracție ale ochiului sunt sferice și axele lor optice coincid, adică ochiul este un sistem centrat. În realitate, sistemul optic al ochiului prezintă numeroase erori. Astfel, corneea este sferică doar în zona centrală, indicele de refracție al straturilor exterioare ale cristalinului este mai mic decât cel al celor interioare, gradul de refracție al razelor în două plane perpendiculare reciproc nu este același. În plus, caracteristicile optice la ochi diferiți diferă semnificativ și nu este ușor să le determini cu exactitate. Toate acestea complică calculul constantelor optice ale ochiului.

Pentru a evalua puterea de refracție a oricărui sistem optic, se utilizează o unitate convențională - dioptrie (prescurtată - dptr). Pentru 1 dptr se ia puterea unei lentile cu o distanță focală principală de 1 m. Dioptria (D) este valoarea reciprocă a distanței focale (F):

D=1/F

Prin urmare, o lentilă cu o distanță focală de 0,5 m are o putere de refracție de 2,0 dptrs, 2 m - 0,5 dptrs etc. Puterea de refracție a lentilelor convexe (convergente) este indicată de semnul plus, lentilele concave (divergente) - de semnul minus, iar lentilele în sine sunt numite pozitive, respectiv negative.

Există o metodă simplă prin care poți distinge o lentilă pozitivă de una negativă. Pentru a face acest lucru, trebuie să plasezi lentila la o distanță de câțiva centimetri de ochi și să o miști, de exemplu, pe orizontală. Când privești un obiect printr-o lentilă pozitivă, imaginea acestuia se va mișca în direcția opusă mișcării lentilei, iar printr-o lentilă negativă, dimpotrivă, în aceeași direcție.

Pentru efectuarea calculelor legate de sistemul optic al ochiului, se propun scheme simplificate ale acestui sistem, bazate pe valorile medii ale constantelor optice obținute prin măsurarea unui număr mare de ochi.

Cel mai reușit este ochiul redus schematic propus de VK Verbitsky în 1928. Principalele sale caracteristici sunt: planul principal atinge vârful corneei; raza de curbură a acesteia din urmă este de 6,82 mm; lungimea axei antero-posterioare este de 23,4 mm; raza de curbură a retinei este de 10,2 mm; indicele de refracție al mediului intraocular este de 1,4; puterea de refracție totală este de 58,82 dioptrii.

Ca și alte sisteme optice, ochiul este supus la diverse aberații (din latinescul aberratio - deviație) - defecte ale sistemului optic al ochiului, care duc la o scădere a calității imaginii unui obiect pe retină. Din cauza aberației sferice, razele care emană de la o sursă punctuală de lumină sunt colectate nu într-un punct, ci într-o anumită zonă de pe axa optică a ochiului. Ca urmare, se formează un cerc de împrăștiere a luminii pe retină. Adâncimea acestei zone pentru un ochi uman „normal” variază de la 0,5 la 1,0 dioptrii.

Ca urmare a aberației cromatice, razele din partea spectrului cu unde scurte (albastru-verde) se intersectează în ochi la o distanță mai mică de cornee decât razele din partea spectrului cu unde lungi (roșu). Intervalul dintre focarele acestor raze în ochi poate ajunge la 1,0 Dptr.

Aproape toți ochii prezintă o altă aberație cauzată de lipsa sfericității ideale a suprafețelor refractive ale corneei și cristalinului. Asfericitatea corneei, de exemplu, poate fi eliminată cu ajutorul unei plăci ipotetice, care, atunci când este plasată pe cornee, transformă ochiul într-un sistem sferic ideal. Absența sfericității duce la o distribuție inegală a luminii pe retină: un punct luminos formează o imagine complexă pe retină, pe care se pot distinge zone de iluminare maximă. În ultimii ani, influența acestei aberații asupra acuității vizuale maxime a fost studiată activ chiar și la ochii „normali”, cu scopul de a o corecta și de a realiza așa-numita supraveghere (de exemplu, cu ajutorul unui laser).

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

Formarea sistemului optic al ochiului

O examinare a organului vizual al diferitelor animale din punct de vedere ecologic mărturisește natura adaptivă a refracției, adică o astfel de formare a ochiului ca sistem optic care oferă speciei animale date orientarea vizuală optimă în conformitate cu caracteristicile activității sale vitale și ale habitatului. Aparent, nu este întâmplător, ci condiționat istoric și ecologic faptul că oamenii au predominant o refracție apropiată de emmetropie, care asigură cel mai bine o vedere clară atât a obiectelor îndepărtate, cât și a celor apropiate, în conformitate cu diversitatea activităților lor.

Apropierea regulată a refracției de emmetropie observată la majoritatea adulților se exprimă printr-o corelație inversă ridicată între componentele anatomice și cele optice ale ochiului: în procesul de creștere a acestuia se manifestă o tendință de a combina o putere de refracție mai mare a aparatului optic cu o axă antero-posterioară mai scurtă și, invers, o putere de refracție mai mică cu o axă mai lungă. În consecință, creșterea ochiului este un proces reglementat. Creșterea ochiului trebuie înțeleasă nu ca o simplă creștere a dimensiunii sale, ci ca o formare dirijată a globului ocular ca sistem optic complex sub influența condițiilor de mediu și a factorului ereditar cu caracteristicile sale specifice și individuale.

Dintre cele două componente - anatomică și optică, a căror combinație determină refracția ochiului, cea anatomică este semnificativ mai „mobilă” (în special, dimensiunea axei antero-posterioare). În principal prin intermediul ei se realizează influențele reglatoare ale organismului asupra formării refracției ochiului.

S-a stabilit că ochii nou-născuților, de regulă, au o refracție slabă. Pe măsură ce copiii se dezvoltă, refracția crește: gradul de hipermetropie scade, hipermetropia slabă se transformă în emmetropie și chiar miopie, ochii emmetropi devin în unele cazuri miopi.

În primii 3 ani de viață ai unui copil, există o creștere intensivă a ochiului, precum și o creștere a refracției corneei și a lungimii axei anteroposterior, care până la vârsta de 5-7 ani ajunge la 22 mm, adică aproximativ 95% din dimensiunea ochiului unui adult. Creșterea globului ocular continuă până la 14-15 ani. La această vârstă, lungimea axei ochiului se apropie de 23 mm, iar puterea de refracție a corneei - 43,0 dioptrii.

Pe măsură ce ochiul crește, variabilitatea refracției sale clinice scade: crește lent, adică se îndreaptă spre emmetropie.

În primii ani de viață ai unui copil, tipul predominant de refracție este hipermetropia. Pe măsură ce vârsta crește, prevalența hipermetropiei scade, în timp ce refracția emetropică și miopia cresc. Frecvența miopiei crește deosebit de sesizabil, începând de la 11-14 ani, ajungând la aproximativ 30% la vârsta de 19-25 de ani. Ponderea hipermetropiei și emetropiei la această vârstă este de aproximativ 30, respectiv 40%.

Deși indicatorii cantitativi ai prevalenței tipurilor individuale de refracție oculară la copii, prezentați de diferiți autori, variază semnificativ, modelul general menționat mai sus de modificare a refracției oculare odată cu înaintarea în vârstă rămâne.

În prezent, se fac încercări de a stabili norme de vârstă medie pentru refracția oculară la copii și de a utiliza acest indicator pentru a rezolva probleme practice. Cu toate acestea, așa cum arată analiza datelor statistice, diferențele în magnitudinea refracției la copiii de aceeași vârstă sunt atât de semnificative încât astfel de norme pot fi doar condiționate.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]