око людини
Око дивно складна і досконала оптична система, створена природою. Зараз ми в загальних рисах дізнаємося, як функціонує людське око. Згодом це дозволить нам краще зрозуміти принципи роботи оптичних приладів; да, крім того, це цікаво і важливо саме по собі.
4.7.1 Будова очі
Ми обмежимося розглядом лише самих основних елементів очі. Вони показані 8 на рис. 4.54 (праве око, вид зверху).
Мал. 4.54. будова очі
Промені, що йдуть від предмета (в даному випадку предметом є фігура людини), потрапляють на рогівку передню прозору частину захисної оболонки ока. Переломлюючи в рогівці і проходячи крізь зіницю (отвір у райдужній оболонці ока), промені випробовують вторинне переломлення в кришталику. Кришталик є збирає лінзою із змінною фокусною відстанню; він може змінювати свою кривизну (і тим самим фокусна відстань) під дією спеціальної очного м'яза.
Заломлююча система рогівки і кришталика формує на сітківці зображення предмета. Сітківка складається з світлочутливих паличок і колбочок нервових закінчень зорового нерва. Падаючий світло викликає роздратування цих нервових закінчень, і зоровий нерв передає відповідні сигнали в мозок. Так в нашій свідомості формуються образи предметів ми бачимо навколишній світ.
Ще раз погляньте на рис. 4.54 і зверніть увагу, що зображення розглянутого предмета на сітківці дійсне, перевернуте і зменшене. Так виходить тому, що предмети, що розглядаються оком без напруги, розташовані за подвійним фокусом системи рогівка-кришталик (пам'ятаєте випадок a> 2f для збиральної лінзи?).
Те, що зображення є дійсним, зрозуміло: на сітківці повинні перетинатися самі промені (а не їх продовження), концентруючи світлову енергію і викликаючи роздратування паличок і колбочок.
Щодо того, що зображення є зменшеним, теж питань не виникає. А яким же йому ще бути? Діаметр очі дорівнює приблизно 25 мм, а поле нашого зору потрапляють предмети куди більшого розміру. Природно, очей відображає їх на сітківці в зменшеному вигляді.
Але ось як бути з тим, що зображення на сітківці є перевернутим? Чому ж тоді ми бачимо світ не вгору ногами? Тут підключається коригувальну дію нашого
8 Зображення запозичене з сайту ¾ Дитяча енциклопедія What This ¿.
мозку. Виявляється, кора головного мозку, обробляючи зображення на сітківці, перевертає картинку назад! Це встановлений факт, перевірений експериментами.
Як ми вже сказали, кришталик це збирає лінза із змінною фокусною відстанню. Але навіщо кришталику міняти своє фокус?
4.7.2 Аккомодация
Уявіть собі, що ви дивитеся на наближається до вас людини. Ви весь час чітко його бачите. Яким чином оці вдається це забезпечувати?
Щоб краще зрозуміти суть питання, давайте згадаємо формулу лінзи:
В даному випадку a це відстань від ока до предмета, b відстань від кришталика до сітківки, f фокусна відстань оптичної системи очі. Величина b є незмінною, оскільки це геометрична характеристика очі. Отже, щоб формула лінзи залишалася справедливою, разом з відстанню a до розглянутого предмета повинно змінюватися і фокусна відстань f.
Наприклад, якщо предмет наближається до ока, то a зменшується, тому і f має зменшуватися. Для цього очна м'яз деформує кришталик, роблячи його більш опуклим і зменшуючи тим самим фокусна відстань до потрібної величини. При видаленні предмета, навпаки, кривизна кришталика зменшується, а фокусна відстань зростає.
Описаний механізм самонастроювання ока називається акомодацією. Отже, акомодація це здатність очі чітко бачити предмети на різних відстанях. В процесі акомодації кривизна кришталика змінюється так, що зображення предмета завжди виявляється на сітківці.
Акомодація ока здійснюється несвідомо і дуже швидко. Еластичний кришталик може легко міняти свою кривизну в певних межах. Цим природним межам деформації кришталика відповідає область акомодації діапазон відстаней, на яких око здатне чітко бачити предмети. Область акомодації характеризується своїми кордонами дальнього і ближнього точками акомодації.
Дальня точка акомодації 9 це точка знаходження предмета, зображення якого на сітківці виходить при розслабленій очної м'язі, т. Е. Коли кришталик не деформований.
Ближня точка акомодації 10 це точка знаходження предмета, зображення якого на сітківці виходить при найбільшій напрузі очного м'яза, т. Е. При максимально можливої деформації кришталика.
Дальня точка акомодації нормального очі знаходиться на нескінченності: в ненапружених стані очей фокусує паралельні промені на сітківці (рис. 4.55. Зліва). Іншими словами, фокусна відстань оптичної системи нормального очі при недеформованому кришталику дорівнює відстані від кришталика до сітківки.
Ближня точка акомодації нормального очі розташована на деякій відстані d min від нього (рис. 4.55. Праворуч; кришталик максимально деформований). Це відстань з віком збільшується. Так, у десятирічного дитини d min 7 см; у віці 30 років d min 15 см; до 45 років ближня точка акомодації знаходиться вже на відстані 20-25 см від ока.
9 Інша назва далека точка ясного бачення.
10 Інша назва ближня точка ясного бачення.