Главная | Обратная связь

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИКА

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГЛАЗА ^

Восприятие предметов внешнего мира осуществляется глазом путем анализа изображений этих предметов на сетчатой оболочке. Таким образом, в функциональном отношении глаз можно разделить на два основных отдела: светопроводящий и световоспри-нимающий.

Светопроводящ и_й отдел составляют прозрачные среды глаза: роговица, влага передней камеры, хрусталик и стекловидное тело. Световоспринимающим отделом является сетчатая оболочка. Изображение предметов внешнего мира воспроизводится на сетчатке с помощью оптической системы светопроводящих сред. ,Луз^и света, отраженные от рассматриваемых предметов, проходят через четыре преломляющие поверхности: де^цшою_и_заднюю₍поверхности" роговйцыТТхёртгд^

каждая из них отклоняет луч от первоначального направления, в результате в фокусе оптической системы глаза образуется действи­тельное, но перевернутое изображение рассматриваемого предмета.

' Преломление света в оптической__йистеме называется _jg_g ф-

JSji кц и ИП~ Учение о рефракции основано на законах оптики, характеризующих распространение света в различных средах.

Прямая линия, проходящая через_центры^ кривизны всех преломляю­
щих прв^р^хщ2стейг~янляётся^г_л а в н о й 6~гГ'т~ЁГ"че^с~к о й jp_c ь ю
(рис.78). Лучи сВБта,падающие параллельно этой оси, после
преломления собираются в г л а в н о_м_ ф ojjxg___ системы. Па­
раллельные лучи идут от бесконечно удаленных предметов, Следова­
тельно, главным фокусом оптической системы называется то место на
продолжении оптической оси, где образуется изображение бесконечно
удаленных предметов.

Расходящиеся лучи, идущие от предметов, расположенных на любом конечном расстоянии, будут собираться уже в других, дополнительных фокусах. Все они будут располагаться дальше главного фокуса, так как для фокусировки расходящихся лучей требуется дополнительная преломляющая сила, тем большая, чем сильнее расхождение падающих лучей, т. е. чем ближе к линзе источник этих лучей.

В сложной оптической системе фокусное расстояние измеряется не от вершины какой-либо преломляющей системы, а от условной главной плоскости этой системы, которая вычисляется математически из

Рис. 78. Ход лучей в оптической системе глаза.

F, — передний фокус; F₇ — задний фокус; Я, — первая главная точка; Я₂ — вторая главная точка; К, — первая узловая точка; А'₂ — вторая узловая точка; F^ — F₂ — оптическая ось глаза; G, — G₂ — зритель­ная ось.

величин преломляющей силы каждой преломляющей поверхности и расстояния между ними.

Расстояние_от^шдаж_плсчжости (см^рис^ 7_8)_Д9_ главного фокуса называется главны м ф о к у~1Гн~ы м расстоян и ем оптиче­ской системы (F).

Фокусное расстояние характсщзует^штическ^ю^силу^ттвмы. Чем сильнее~прёломляет 'система, тем короче ее фокусное расстояние. Для измерения оптической силы линз используют величину, обратную фокусному расстоянию, которая называется диоптрией. За одну диоптрию (дптр) принимается преломляющая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м. Зная фокусное расстояние линзы (F), нетрудно определить ее рефракцию (£>) по формуле:'

1м 100 см

D = или D =

Fm Fcm

Например, преломляющая сила линзы с фокусным расстоянием 2 м D=-^=0,5 дптр. При^=Ю см D = -^ =10,0 дптр.

Зная рефракцию линзы, можно вычислить ее фокусное расстояние, пользуясь той же формулой. Тогда F= -. Таким образом, линза

силой 5,0 дптр. будет иметь фокусное расстояние 20 см и т. п.

Для характеристики оптической системы глаза необходимо знать радиусы кривизны передней и задней поверхностей роговицы и хруста­лика, толщину роговицы и хрусталика, глубину передней камеры, длину анатомической оси глаза и показатели преломления прозрачных сред глаза.

Измерение этих_ велшиН-Дкроме..... показателей., преломления) можно

выполнить на живом глазу. Методы, предложенные для этой цели, делят на'Три" группы: оптические, рентгенологический и ультразвуко­вой. С помощью оптических методов производят непосредственное измерение отдельных элементов преломляющего аппарата, длину оси определяют путем вычислений. Рентгенологический и ультразвуковой методы позволяют непосредственно измерить длину оси глаза.

Для упрощения расчетов в области физиологической оптики, связанных с преломлением света в глазу, рядом исследователей предложен так называемый схематический глаз. Наилучшим является схематический глаз Гулльстранда. i*q- yCjO

/

"' Схймахич££щй_глаз Гулльстранда состоит из шестД,преломляющих поверхностей (передняя, и з?даяя"ЛГОв^Т01бст1"~рогШйцы, передняя^ поверхность хрусталика, передняя и задняя поверхности хрусталикового^ ядра, задняя поверхность хрусталика); они разграничивают семь сред:, воздух, роговицу, влагу передней камеры, передние и задние^ кортикальные слои хрусталика, ядро хрусталика и стекловидное теле^ Преломляющая сила схематического глаза Гулльстранда равна 58,64 дптр. На роговицу приходится 43,05 дптр, на хрусталик в покое, без аккомодации — 19,11 дптр.

Схематический глаз используют при решении многих задач физиологической оптики, но в ряде случаев для получения данных, нужных для клинических целей, достаточно еще более упрощенной схемы. Оптическая модель глаза, в которой сложная, система схематического глаза сведена к простой оптической системе, носит название р е д у ц и ров а р:'0\г о глаза.

В редуцированном глазу приняты единый усредненный показатель преломления, одна усредненная преломляющая поверхность и одна главная плоскость. Наиболее совершенной моделью является редуциро­ванный глаз Вербицкого, константы которого следующие: показатель преломления 1,4, радиус кривизны преломляющей поверхности 6,8 мм, радиус поверхности сетчатки 10,2 мм, длина глаза 23,4 мм.

В последние годы упрощенные схемы расчета оптических элементов приобретают большое практическое значение, например, для расчета фокуса оптической системы глаза при оптико-реконструктивных операциях.

ВИДЫ РЕФРАКЦИИ ГЛАЗА

Для нормальной зрительной функции необходимо такое соотношение преломляющей силы глаза и длины его анатомической оси, чтобы изображение предметов, образующееся в главном фокусе, попадало на сетчатую оболочку глаза. В связи с этим в понятии «рефракция» глаза принято выделять физическую рефракпию. характеризующую преломляющую силу оптической системы глаза, и клиническую рефракцию, которая характеризует положение главного фокуса оптической системы глаза по отношению к сетчатой оболочке.

Физическая рефракция глаза взрослого человека варьирует в широких пределах — от~52т6 До 11 ,Ц дптр, составляя в среднем 60,0 дптр. Она формируется в период роста глаза и в дальнейшем не меняется.

В практической деятельности офтальмолог определяет только клиническую рефракцию, которая отражает соразмерность физической рефракции с длиной анатомической оси глаза. 1^шническхщ_Д£фдакдию характеризует положение rflaBHor_£^qKjc_a_rio__^H^eifflig_j^ceT4aTofl оболочке":—Вели --главный "фокус совпадает с сетчатой ободонкой (параллельные лучй__соб_ирав21£я__на_ сетчатке), то . образуется со-размерная "рефракция— э м jvt.ejr. р о п и_ я_ (Ё)¹. Если главный_^)окус не. совпадает с сетчатой оболочкой, то клиническая рефракция несоразмерная — аметропия. Преломляющая сила оптического аппарата глаза может быть слишком сильной для данной оси, и тогда параллельные лучи собираются перед сетчаткой. Такой вид _t несоразмерной рефракции называется близорукостью — миопией ¹ СМ)². Если же преломляющая сила по отношению к оси глаза будет сла­бой, то главный фокус будет располагаться за сетчаткой. Этот вид ^несоразмерной рефракции называется дальнозоркостью — гиперметропией (Н)³ .

Клиническую рефракцию характеризует также дальнейшая точка ясного зрения — наиболее удаленная от глаза точка, которая отчетливо видна при полном покое аккомодации. Особенности преломления лучей и формирования изображений в глазах с различными видами рефракции представлены на рис. 79.

Эмметропия. Преломляющая сила соразмерна длине оси глаза.

Главный фокус F находится на сетчатке. Дальнейшая точка ясного

..зрения R лежит в бесконечности (рис. 79, а). g^/iA j^W^J 1#/U>l<-<

j Миопия (близорукость). Преломляющая сила не соответствует длине

тлаза — велика. Главный фокус F находится перед сетчаткой.

Дальнейшая точка ясного зрения R лежит на конечном расстоянии — на

ч сетчатке собираются только расходящиеся лучи (рис. 79, б)АКА tAJ£&

'Л Гтеиметропия (дадьяозоркость). Преломляющая сила также не'

соответствует длине оси глаза — мала. Главный фокус F находится за

сетчаткой. На сетчатке при слабой преломляющей силе могли бы

сфокусироваться только сходящиеся лучи, а так как таких лучей в

природе не существует, то гиперметропический глаз не имеет реальной

дальнейшей точки ясного зрения. Мнимая дальнейшая точка ясного

зрения R лежит в отрицательном пространстве ■— за сетчаткой

(рис. 79, в). £j в AtA* S" *'^^Ли4^ 'f<J^iA"f /<ч/и.'д'<9 ,

Астигматизм. Исследования оптического аппарата, проведенные на живых глазах, показали, что идеально сферические преломляющие поверхности встречаются редко, гораздо чаще наблюдается их деформация. Она одинаково частр встречается и у роговицы, и у хрусталика, но влияние роговой оболочки на рефракцию глаза сказывается сильнее вследствие ее большей преломляющей способно­сти. Предполагают, что деформация преломляющих поверхностей обу­словлена неравномерным давлением на развивающееся глазное ябло­ко век, глазодвигательных мышц и костей орбиты.

В глазах, имеющих отклонения от сферической формы в строении преломляющих поверхностей, при исследовании в двух взаимно перпе-

¹ От греч. emmetros — соразмерный и ops — зрение.

² От греч. myo — прищуриваю.

^а От греч. hypermetros — чрезмерный.

ндикулярных меридианах отмеча­ются разная преломляющая сила и разные фокусные расстояния, в ре­зультате чего на сетчатке не полу­чается точечного изображения.

Сочетание в одном глазу различных ви­дов рефракций или раз­ных степеней одного вида рефракции назы­вается астигматизмом?

В астигматических глазах две перпендикулярные плоскости сече­ния с наибольшей и наименьшей преломляющей силой называются главными меридиан а-м и (рис. 80). Чаще они распола­гаются вертикально и горизон­тально, но могут иметь и косое расположение, образуя астигма­тизм с косыми осями. В боль­шинстве случаев преломление в ве­ртикальном меридиане бывает сильнее, чем в горизонтальном. Такой астигматизм называют прямым. Иногда, наоборот, горизонтальный меридиан прело­мляет сильнее вертикального — обратный астигматизм.

Различают правильный и неправильный астигма­тизм. Неправильный астигматизм обычно роговичного происхожде­ния. Он характеризуется локальны­ми изменениями преломляющей силы на разных отрезках одного меридиана и обусловлен заболе­ваниями роговицы: рубцы, керато-конус и др.

Правильный астигматизм имеет одинаковую преломляющую силу на протяжении всего меридиана. Это врожденная анамалия, переда­ется по наследству и мало изменя­ется в течение жизни.

гаЗЛИЧаЮТ три вида иусшильшл <-> acimivia 1илма — 11 \j и к, i и и,

сложный и смешанный. Простой — сочетание эмметропии | в одном меридиане с аномалией рефракции в другом. Он бывает

¹ От греч. а— отрицание и stigma— точка.

гиперметропическим и мистическим. Сложный — в обоих меридианах одна и та же рефракция, но разной степени. Сложный астигматизм также бывает миопическим и гиперметропическим. Смешанный астиг­матизм — комбинация миопии и гиперметропии в разных меридианах глаза.

Прямой астигматизм небольшой степени (до 0,5 дптр) встречается настолько часто и так мало влияет на зрительную функцию, что называется физиологическим астигматизмом.

РАЗВИТИЕ РЕФРАКЦИИ

Рефракция формируется в период роста организма. В этот период происходят развитие оптического аппарата глаза и увеличение размеров глазного яблока. Оптический аппарат и размеры глаза подвержены значительным индивидуальным колебаниям. Между ними имеется определенная корреляционная зависимость. Следует предполагать, что развитие оптического аппарата и увеличение размеров глазного яблока происходит под влиянием координирующего воздействия каких-то центров. Точный источник корреляционных воздействий до сих пор не установлен. Фогт считает, что это размеры сетчатой оболочки, Э. С. Аветисов — состояние аккомодационного аппарата глаза. Тем не менее в большинстве случаев развитие глаза идет таким путем, что при индивидуальных колебаниях его элементов между ними складываются благоприятные для зрительной функции соотношения.

Глаза новорожденного имеют большую преломляющую силу (в среднем 80,0 дптр), но сочетается она со столь короткой анатомиче­ской осью, что главный фокус оптической системы располагается за глазом. Таким образом, для большинства новорожденных характерна гиперметропическая рефракция.

* По мере роста преломляющая сила оптической системы глаза быстро уменьшается. В возрасте 3—5 лет преломляющая сила глаза в среднем равняется 60,0 дптр и практически уже не изменяется в течение всей жизни. Параллельно происходит и рост глазного яблока, увеличивается длина его анатомической оси.

Рост глазного яблока к 3—5 годам также почти заканчивается. В этом возрасте оно лишь на 0,5 мм короче среднего глаза взрослого. Изменения оптического аппарата и анатомической оси глаза в период роста приводят к изменению клинической рефракции, которая меняется от гиперметропии к эмметропии и миопии.

В развитии рефракции следует рассматривать два периода —
формирование первичной и вторичной рефракции. Формирование
первичной рефракции соответствует периоду роста глаза. При этом
формируются глаза шаровидной формы, рефракция которых близка к
эмметропии (эмметропия и небольшие степени гиперметропии и мио­
пии) (рис. 81). Вторичная рефракция формируется под влиянием
неблагоприятных воздействий, которые могут привести к преждевре­
менной остановке роста глаза и формированию осевой гиперметропии
или после физиологической остановки роста глазного яблока к измене­
нию его формы за счет растяжения заднего отдела. В этих более часто
встречающихся случаях происходят удлинение анатомической оси и
Формирование миопии. . ыХ^^Ш **»**&

КОРРИГИРУЮЩИЕ ЛИНЗЫ

Для определения рефракции глаза и коррекции аметропии используют оптические стекла (рис. 82). Они могут быть собирательными и рас­сеивающими, сферическими и ци­линдрическими.

Собирательные л и н-з ы. Параллельные лучи, проходя через такие линзы, превращаются в сходящие и собираются в главном фокусе линзы. Они называются положительными и обозначаются знаком ( + ).

Рассеивающие линзы

обозначаются знаком (-). Проходящие через них параллельные лучи превращаются в расходящиеся. Мнимый фокус этих лучей находится в месте пересечения их мысленного положения перед линзой.

Для очковой коррекции в настоящее время используют только выпукло-вогнутые стекла — положительные и отрицательные мениски. Они позволяют хорошо видеть как через центр линзы, так и через боко­вые ее части.

Для коррекции астигматизма используют собирательные и рассеива­ющие цилиндрические линзы. Они представляют собой отрезок цилиндра (собирательные) или слепок с цилиндра (рассеиваю­щие) (рис. 83, 84). В цилиндрических стеклах параллельные лучи в различных меридианах преломляются по-разному: в одной из плоско­стей, совпадающей с осью цилиндра, они не меняют свое направление. В перпендикулярном меридиане они отклоняются, как в собирательной или как в рассеивающей линзе. Преломляющая сила цилиндрического стекла постепенно возрастает от его оси до максимально деятельного

меридиана, который и определяет его оптическую силу, выражаемую в диоптриях.

Для коррекции астигматизма в настоящее время применяют также динзы сложной^ т орической формы, позволяющие получить че­ткое изображение и через боковые части.

Для практической работы окули­ста выпускают специальные набо­ры оптических стекол. В наборах различных типов принято единое расположение стекол. В правой ча-

сти располагаются иииирагельныс лин^ы, слева — рассеивающие, а между ними в том же порядке — цилиндрические. Линзы расположены по степени нарастания оптической силы: слабые — с интервалом 0,25 дптр, средние — 0,5—1,0 дптр, сильные — 2,0 дптр. Комбинация линз дает любую нужную оптическую силу. В наборе имеется по два стекла одинаковой оптической силы. Каждая пара располагается в специальной лунке, которая имеет указание оптической силы и знака помещенной в ней линзы; такая же маркировка имеется на оправах линз. Кроме того, оправа различных типов линз имеет различную окраску, а на цилиндрических дополнительно указывают направление их оси.

Наряду с линзами в наборы входят: непрозрачный экран для выключения одного глаза, щелевая диафрагма для исследования астигматизма, диафрагма с круглым отверстием для исследования при расширенном зрачке, цилиндры Меддокса, призмы и цветные фильтры для исследования бинокулярного зрения. Все они заключены в круглые оправы и снабжены соответствующей маркировкой.

Каждый набор содержит пробную очковую оправу. Устройство оправы позволяет подгонять ее к размерам и форме лица обследуемого и вставлять в гнезда до трех стекол из набора. На гнездах оправы нане-

 

 

гис. оз. ириинам ичкиьам ипраьа.

Рис. 86. Очковая градус­ная сетка системы Табо для обозначения мериди­анов глаза при астигма­тизме.

сена градусная сетка для определения осей астигматизма по междуна­родной системе Табо (рис. 85, 86).