Øjets optiske system

Det menneskelige øje er et komplekst optisk system, der består af hornhinden, forkammervæsken, linsen og glaslegemet. Øjets brydningsevne afhænger af størrelsen af krumningsradierne på hornhindens forreste overflade, linsens forreste og bageste overflader, afstandene mellem dem og brydningsindekserne for hornhinden, linsen, kammervandet og glaslegemet. Den optiske styrke på hornhindens bageste overflade tages ikke i betragtning, da brydningsindekserne for hornhindevævet og forkammervæsken er de samme (som bekendt er brydning af stråler kun mulig ved grænsen mellem medier med forskellige brydningsindekser).

Konventionelt kan man antage, at øjets brydningsflader er sfæriske, og at deres optiske akser falder sammen, dvs. øjet er et centreret system. I virkeligheden har øjets optiske system mange fejl. Således er hornhinden kun sfærisk i den centrale zone, brydningsindekset for linsens ydre lag er mindre end de indre, og brydningsgraden af stråler i to indbyrdes vinkelrette planer er ikke den samme. Derudover varierer de optiske egenskaber i forskellige øjne betydeligt, og det er ikke let at bestemme dem nøjagtigt. Alt dette komplicerer beregningen af øjets optiske konstanter.

For at evaluere brydningsevnen i et hvilket som helst optisk system anvendes en konventionel enhed - dioptri (forkortet - dptr). For 1 dptr tages styrken af en linse med en hovedbrændvidde på 1 m. Dioptri (D) er den reciprokke værdi af brændvidden (F):

D=1/F

Derfor har en linse med en brændvidde på 0,5 m en brydningsevne på 2,0 dptr, 2 m - 0,5 dptr osv. Brydningsevnen for konvekse (konvergerende) linser er angivet med plustegnet, for konkave (divergerende) linser - med minustegnet, og linserne selv kaldes henholdsvis positive og negative.

Der er en simpel metode til at skelne en positiv linse fra en negativ. For at gøre dette skal du placere linsen i en afstand af et par centimeter fra øjet og flytte den, for eksempel i vandret retning. Når man ser på et objekt gennem en positiv linse, vil dets billede bevæge sig i den modsatte retning af linsens bevægelse, og gennem en negativ linse tværtimod i samme retning.

For at udføre beregninger relateret til øjets optiske system foreslås forenklede skemaer for dette system, baseret på gennemsnitsværdierne af optiske konstanter opnået ved at måle et stort antal øjne.

Det mest succesfulde er det skematiske reducerede øje, der blev foreslået af VK Verbitsky i 1928. Dets vigtigste karakteristika er: hovedplanet berører hornhindens spids; krumningsradiusen af sidstnævnte er 6,82 mm; længden af den anterior-posteriore akse er 23,4 mm; nethindens krumningsradius er 10,2 mm; brydningsindekset for det intraokulære medium er 1,4; den samlede brydningsevne er 58,82 dioptrier.

Ligesom andre optiske systemer er øjet udsat for forskellige aberrationer (fra latin aberratio - afvigelse) - defekter i øjets optiske system, hvilket fører til en forringelse af billedkvaliteten af et objekt på nethinden. På grund af sfærisk aberration samles stråler, der udgår fra en punktkilde, ikke på et punkt, men i en bestemt zone på øjets optiske akse. Som et resultat dannes en cirkel af lysspredning på nethinden. Dybden af denne zone for et "normalt" menneskeligt øje varierer fra 0,5 til 1,0 dioptrier.

Som følge af kromatisk aberration skærer strålerne fra den kortbølgede del af spektret (blågrøn) hinanden i øjet i en kortere afstand fra hornhinden end strålerne fra den langbølgede del af spektret (rød). Intervallet mellem disse strålers fokus i øjet kan nå op på 1,0 Dptr.

Næsten alle øjne har en anden aberration forårsaget af manglen på ideel sfæriskhed af hornhindens og linsens brydningsflader. Hornhindens asfæriskhed kan for eksempel elimineres ved hjælp af en hypotetisk plade, som, når den placeres på hornhinden, forvandler øjet til et ideelt sfærisk system. Fraværet af sfæriskhed fører til ujævn fordeling af lys på nethinden: et lysende punkt danner et komplekst billede på nethinden, hvorpå områder med maksimal belysning kan skelnes. I de senere år er indflydelsen af denne aberration på maksimal synsstyrke blevet aktivt undersøgt, selv i "normale" øjne, med det formål at korrigere den og opnå såkaldt overvågning (for eksempel ved hjælp af en laser).

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

Dannelsen af øjets optiske system

En undersøgelse af forskellige dyrs synsorgan i det økologiske aspekt vidner om refraktionens adaptive natur, dvs. om en sådan dannelse af øjet som et optisk system, der giver den givne dyreart optimal visuel orientering i overensstemmelse med karakteristikaene for dens livsaktivitet og habitat. Tilsyneladende er det ikke tilfældigt, men historisk og økologisk betinget, at mennesker overvejende har en refraktion tæt på emmetropi, som bedst sikrer et klart syn på både fjerne og nære objekter i overensstemmelse med mangfoldigheden af deres aktiviteter.

Den regelmæssige tilgang fra refraktion til emmetropi, der observeres hos de fleste voksne, udtrykkes i en høj invers korrelation mellem øjets anatomiske og optiske komponenter: i løbet af dets vækstproces manifesteres en tendens til at kombinere en større brydningsevne i det optiske apparat med en kortere anterior-posterior akse og omvendt en lavere brydningsevne med en længere akse. Følgelig er øjenvækst en reguleret proces. Øjenvækst bør ikke forstås som en simpel forøgelse af dets størrelse, men som en målrettet dannelse af øjeæblet som et komplekst optisk system under påvirkning af miljøforhold og den arvelige faktor med dets art og individuelle karakteristika.

Af de to komponenter - anatomisk og optisk, hvis kombination bestemmer øjets refraktion, er den anatomiske betydeligt mere "mobil" (især størrelsen af den anterior-posteriore akse). Det er primært gennem den, at kroppens regulerende påvirkninger af dannelsen af øjets refraktion realiseres.

Det er blevet fastslået, at nyfødtes øjne som regel har svag brydning. Efterhånden som børn udvikler sig, øges brydningen: graden af hypermetropi falder, svag hypermetropi bliver til emmetropi og endda myopi, og emmetropiske øjne bliver i nogle tilfælde nærsynede.

I løbet af de første 3 år af et barns liv er der en intensiv vækst af øjet, samt en øget brydning af hornhinden og længden af den anteroposteriore akse, som i 5-7-årsalderen når 22 mm, dvs. er cirka 95% af størrelsen af et voksent øje. Øjeæblets vækst fortsætter indtil 14-15 år. I denne alder nærmer øjenaksens længde sig 23 mm, og hornhindens brydningsevne er 43,0 dioptrier.

Efterhånden som øjet vokser, falder variabiliteten af dets kliniske refraktion: den øges langsomt, dvs. skifter mod emmetropi.

I de første leveår er den dominerende type refraktion langsynethed. Med alderen falder forekomsten af langsynethed, mens emmetropisk refraktion og nærsynethed øges. Hyppigheden af nærsynethed stiger særligt mærkbart, startende fra 11-14 år og når cirka 30 % i alderen 19-25. Andelen af langsynethed og emmetropi i denne alder er henholdsvis cirka 30 og 40 %.

Selvom de kvantitative indikatorer for forekomsten af individuelle typer øjenrefraktion hos børn, angivet af forskellige forfattere, varierer betydeligt, forbliver det ovennævnte generelle mønster for ændring i øjenrefraktion med stigende alder.

I øjeblikket gøres der forsøg på at fastlægge gennemsnitsaldersnormer for øjenbrydning hos børn og at bruge denne indikator til at løse praktiske problemer. Men som analysen af statistiske data viser, er forskellene i brydningens størrelse hos børn i samme alder så betydelige, at sådanne normer kun kan være betingede.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]