Человеческий глаз как оптическая система

С точки зрения физики глаз — это сложная система линз и светочувствительных элементов. Глазное яблоко имеет шарообразную форму диаметром около 2,5 см — это обеспечивает его подвижность и защиту.

Рассмотрим основные элементы оптической системы глаза.

1. Роговица — прозрачная передняя часть наружной оболочки (склеры). Это сильная собирающая линза с оптической силой от +42 до +43 дптр, которая обеспечивает до 75 % фокусирующей способности глаза. Показатель преломления роговицы n = 1,38.

2. Передняя камера — пространство между роговицей и радужкой, заполненное прозрачной жидкостью (водянистой влагой).

3. Радужная оболочка — непрозрачная диафрагма, содержащая пигмент, который определяет цвет глаз. Она регулирует поступление света.

4. Зрачок — отверстие в радужной оболочке. Его диаметр изменяется от 2 до 8 мм в зависимости от освещения, играя роль автоматической диафрагмы.

5. Хрусталик — природная эластичная двояковыпуклая линза диаметром 8–10 мм за радужкой. Его оптическая сила может меняться от +19 до +33 дптр. Показатель преломления достигает n = 1,41 в центральных слоях.

6. Стекловидное тело — желеобразная прозрачная масса, которая заполняет основную часть глаза и поддерживает его форму.

7. Сетчатка — внутренняя светочувствительная оболочка. Она содержит фоторецепторы — палочки и колбочки. Здесь формируется изображение.

Суммарная оптическая сила глаза в состоянии покоя составляет примерно 58,6 – 65 дптр, а при максимальном напряжении аккомодации может достигать 70 – 76 дптр.

С оптической точки зрения глаз — это собирающая линза. Изображение формируется на сетчатке, которая содержит светочувствительные окончания. По сути, сетчатка выполняет роль экрана, на который проецируется изображение.

При дальнозоркости лучи света фокусируются за сетчаткой глаза, из-за чего изображение предметов кажется размытым. Поэтому для коррекции зрения используют дополнительную собирающую линзу, которая помогает фокусировать лучи света на сетчатке.

При близорукости лучи света, наоборот, фокусируются перед сетчаткой глаза. В этом случае для коррекции зрения используют рассеивающую линзу.