37. Светопреломляющий аппарат глаза

Ход световых лучей в глазу. Глаз можно рассматривать как оптический аппарат, подобный фотографическому. От каждой точки снимаемого объекта на линзу фотоаппарата падает расходящийся пучок лучей. Проходя через линзу, лучи преломляются и сходятся в соответствующей точке фотопластинки. То же происходит и в глазу, где, однако, ход лучей очень сложен. Чтобы достигнуть сетчатки, луч должен пройти через несколько преломляющих поверхностей - роговицу, водянистую влагу, хрусталик и, наконец, стекловидное тело. Поэтому луч многократно меняет направление, и проследить за ним очень трудно (рис. 44). Для упрощения была вычислена такая модель глаза, в которой одна выпуклая поверхность дает суммарный эффект преломления лучей по всей сложной оптической системе глаза. Пользуясь этой моделью и принимая во внимание, что лучи, падающие перпендикулярно к поверхности, не преломляются и пересекаются в центре кривизны, можно легко построить изображение видимого предмета на сетчатке. Для этого следует от отдельных точек предмета провести прямые линии, проходящие через центр кривизны и продолженные до сетчатки (рис. 45). Нетрудно убедиться, что изображение на сетчатке действительное, уменьшенное и обратное. Лучи от правой стороны поля зрения попадают на левую часть сетчатки, от левой - на правую, от верхней - на нижнюю, от нижней - на верхнюю часть сетчатки.

Рис. 44. Многократное изменение направления световых лучей при прохождении через оптическую систему глаза (стрелками показано, где изменяется направление светового луча)

Рис. 45. Построение изображения на сетчатке

Аккомодация глаза. Когда человек смотрит вдаль, предметы, расположенные на близком расстоянии, кажутся расплывчатыми, они не в фокусе. И наоборот, при фиксировании глазом ближних предметов неясно видны отдаленные. Это объясняется тем, что по мере приближения предмета схождение лучей отодвигается назад, а на сетчатке изображение становится расплывчатым - появляется круг рассеяния (рис. 46). Если увеличить кривизну преломляющей поверхности, т. е. уменьшить радиус кривизны, то лучи от более близких точек сойдутся на сетчатке, а от отдаленных - впереди сетчатки.

Рис. 46. Круг рассеяния. Лучи от точки а сходятся позади сетчатки в точке а₁

На всем протяжении ресничного тела, или кольцевого валика, на котором подвешен хрусталик, находится ресничная мышца. Она расслаблена при установке зрения на даль. Сокращаясь, мышца тянет край ресничного тела вперед и к середине. При этом кольцо, образованное ресничным телом, суживается, натяжение волокон, поддерживающих хрусталик, ослабевает, и он становится более выпуклым, что ведет к усилению преломления лучей (рис. 47). Чем сильнее сокращается ресничная мышца, тем больше увеличивается кривизна хрусталика (т. е. уменьшается радиус его кривизны). Соответственно уменьшается расстояние, на котором рассматриваемый предмет ясно виден. Увеличение преломляющей силы глаза, позволяющее четко видеть предметы на малом расстоянии, называется аккомодацией, т. е. приспособлением.

Рис. 47. Схема аккомодации нормального глаза: 1 - ход лучей при смотрении вдаль (без аккомодации); 2 - ход лучей при максимальной аккомодации; зачерненная часть хрусталика обозначает увеличение его выпуклости

Пределы расстояния, на котором ясно виден предмет, неодинаковы у разных людей. Глаз считается нормальным, если без аккомодации на сетчатке сходятся параллельные лучи, идущие от далеко расположенного предмета. При аккомодации преломляющая сила хрусталика увеличивается и предмет становится ясно видимым на более близком расстоянии.

Степень изменения преломляющей силы глаза при переходе от покоя ресничной мышцы до максимальной аккомодации называется силой или объемом аккомодации. Сила преломления линзы обратно пропорциональна ее фокусному расстоянию. Измеряется она в диоптриях (сокращенно D).