Глаз и геометрическая (или лучевая) оптика

Глаз и геометрическая (или лучевая) оптика.

С точки зрения волновой оптики явление вынужденного излучения сводится к увеличению интенсивности электромагнитной волны, проходящей через вещество.

Единицы некоторых величин в волновых процессах и оптике

Обратимость спектральных линий 385 — хода световых лучей 345 Объем молярный 107 — — идеального газа при нормальных условиях 555 — удельный 107, 125 Одновременность событий 395 Ом, единица сопротивления 54$ Оптика 343 — волновая 364 •— геометрическая 343 — квантовая 407

ОПТИКА

Геометрическая (лучевая) оптика.

Глава 2, Волновая оптика (световые волны).

Квантовая оптика.

Основные положения квантовой оптики (407).

Единицы некоторых величин в волновых процессах и оптике (542).

ОПТИКА

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА

В геометрической (лучевой) оптике рассматриваются законы распространения света в прозрачных средах на основе представлений о свете как о совокупности световых лучей (IV.

В геометрической оптике не учитываются волновые свойства света и связанные с ними дифракционные явления (V.

Общий критерий применимости геометрической оптики; D^>\^IX, где D — линейный размер препятствия, на котором происходит дифракция, / — расстояние от препятствия до экрана.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА ски однородной среде лучи прямолинейны: в такой среде свет распространяется прямолинейно.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА

Каждая точка 5 источника света *) в геометрической оптике считается центром расходящегося пучка лучей, который называется гомоцентрическим.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА увеличением:

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА падает пучок света, параллельный главной оптической оси, то его изображение будет находиться в точке F2 (рис.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА пряженном состоянии глаза изображение удаленного предмета получается не на сетчатке, а перед ней (рис.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ)

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ)

В волновой оптике рассматриваются классические законы излучения (IV.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ)

В оптике вводится понятие оптической длины пути nd волны, где d — геометрическая длина пути волны, п — показатель преломления.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ) картина на экране представляет собой чередование светлых и темных мест.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ)

Явление дифракции указывает на нарушение законов геометрической оптики.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ) малом участке сферического сегмента ab, перпендикулярного к SM (рис.

Дифракционной решеткой в оптике называется совокупность большого числа препятствий и отверстий, сосредоточенных в ограниченном пространстве, на которых происходит дифракция света.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ)

Поляризацией света называется совокупность явлений волновой оптики (V.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ) из направлений, показанных на рис.

По первому постулату СТО законы электродинамики и оптики справедливы во всех инерциальных системах отсчета.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАНТОВОЙ ОПТИКИ 407

Глава 5 КВАНТОВАЯ ОПТИКА

Основные положения квантовой оптики

КВАНТОВАЯ ОПТИКА

В квантовой оптике свет рассматривается как поток особых частиц — фотонов, не обладающих массой покоя (/я(,=0) (V.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАНТОВОЙ ОПТИКИ 409 та веществом сводится к тому, что фотоны целиком передают свою энергию частицам вещества.

Процесс поглощения света в квантовой оптике рассматривается как прерывный и в пространстве, и во времени.

S КВАНТОВАЯ ОПТИКА

КВАНТОВАЯ ОПТИКА

Внешний фотоэффект в металлах объясняется в квантовой оптике (V.

КВАНТОВАЯ ОПТИКА

В квантовой оптике световое давление является следствием того, что у фотона имеется импульс р (V.

КВАНТОВАЯ ОПТИКА

КВАНТОВАЯ ОПТИКА ветствующее место фотопластинки.

2 ты показали, что при отражении нарушаются законы геометрической оптики.

С точки зрения волновой оптики это оз-Рис.

Глаз как оптическая система.

На рисунке 2.1. изображен разрез глазного яблокаи показаны основные детали глаза.

Рис. 2.1. Горизонтальный разрез правого глаза.

Глаз представляет собой шаровидное тело (глазное яблоко), почти полностью покрытое непрозрачной твердой оболочкой (склерой). В передней части глаза оболочка переходит в выпуклую и прозрачную роговицу. Склера и роговица обуславливают форму глаза, защищают его и служат местом крепления глазодвигательных мышц. Диаметр всего глазного яблока около 22-24 мм, масса 7-8 г.

Тонкая сосудистая пластинка (радужная оболочка) является диафрагмой, ограничивающей проходящий пучок лучей. Через отверстие в радужной оболочке (зрачок) свет проникает в глаз. В зависимости от величины падающего светового потока диаметр зрачка может изменяется от 1 до 8 мм.

Помимо сосудов радужная оболочка содержит большое количество пигментных клеток, в зависимости от их содержания и глубины залегания радужная оболочка имеет различный цвет. Когда в радужной оболочке нет никакого цветного вещества, то она кажется красной от крови, заключенной в пронизывающих ее кровеносных сосудах. В этом случае глаза плохо защищены от света и иногда страдают светобоязнью (альбинизмом), но в темноте превосходят по остроте зрения глаза с темной окраской.

Хрусталик представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу, которая крепится на мышцах ресничного тела. Ресничное тело обеспечивает изменение формы хрусталика. Хрусталик разделяет внутреннюю поверхность глаза на две камеры: переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом.

Внутренняя поверхность задней камеры покрыта сетчаткой, представляющей собой светочувствительный слой. Получаемое светочувствительными элементами сетчатки раздражение передается волокнам зрительного нерва и по ним достигает зрительных центров мозга. Между сетчаткой и склерой находится тонкая сосудистая оболочка, состоящая из сети кровеносных сосудов, питающих глаз.

Место входа зрительного нерва представляет собой слепое пятно. Немного выше расположено желтое пятно – участок наиболее ясного видения. Линия, проходящая через центр желтого пятна и центр хрусталика, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси глаза на угол около 5°.

Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на внутренней поверхности глаза – сетчатой оболочке, образуя на ней обратное и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое). Оптическую систему глаза составляют роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело (рис. 2.2). Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием изображения на сетчатке, обладает показателем преломления, отличным от единицы. Вследствие этого фокусные расстояния оптической системы глаза во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри глаза (заднее фокусное расстояние) неодинаковы.

Рис. 2.2. Оптическая система глаза.

Преломление света в глазе происходит главным образом на его внешней поверхности – роговой оболочке, или роговице, а также на поверхностях хрусталика. Радужная оболочка определяет диаметр зрачка, величина которого может изменяться непроизвольным мышечным усилием от 1 до 8 мм.

Оптическая система глаза чрезвычайно сложна, поэтому при расчетах хода лучей обычно пользуются упрощенными, эквивалентными истинному глазу «схематическими глазами». В таблице 2.1 приведены данные для аккомодированного и не аккомодированного глаза.

Человек воспринимает предметы внешнего мира путем анализа изображения каждого из предметов на сетчатке. В функциональном отношении орган зрения разделяется на два отдела: светопроводящий отдел и световоспринимающий.

Светопроводящий отдел состоит из прозрачной среды глаза: хрусталик, роговица, влага передней камеры, стекловидное тело. Сетчатка – это световоспринимающий отдел. Изображение окружающих нас предметов на сетчатке оказываются при помощи оптической системы глаза. Лучи света, что отражаются от рассматриваемых предметов, обязательно проходят через 4 преломляющие поверхности: задняя и передняя поверхности роговицы, задняя и передняя поверхности хрусталика. Каждая их этих поверхностей отклоняет световой луч от его изначального направления, именно поэтому в фокусе оптической системы органа зрения появляется реальное, но перевернутое изображение наблюдаемого объекта.

Ход лучей и величины

Процесс преломления света в глазной оптической системе носит название рефракция. Учение о рефракции основывается на законах оптики, которые характеризуют распространение световых лучей в разнообразных средах.

Прямая линия, которая проходит через центры всех преломляющих поверхностей, и есть оптическая ось глаза. Световые лучи, падающие параллельно данной оси, преломляясь, собираются в основном фокусе системы. Эти лучи исходят от бесконечно удаленных предметов, поэтому главный фокус оптической системы – место на оптической оси, где возникает изображение бесконечно удаленных объектов.

Лучи расходящиеся, которые идут от тех предметов, что расположены на конечном расстоянии, собираются уже в дополнительных фокусах. Они располагаются дальше основного фокуса, потому как для фокусировки лучей расходящихся необходима дополнительная преломляющая сила. Чем сильнее расходятся падающие лучи (близость линзы к источнику этих лучей), тем большая необходима преломляющая сила.

Чтобы охарактеризовать оптическую систему глаза нужно знать радиус кривизны передних и задних поверхностей хрусталика и роговицы, глубину передней камеры, толщину хрусталика и роговицы, длину анатомической оси органа зрения, а также показатели преломления каждой из прозрачных сред глаза.

Измерить эти величины (кроме показателей преломления) реально на живом глазу. Способы, служащие этой цели, делят на 3 группы: ультразвуковые, оптические и рентгенологические. Ультразвуковые и рентгенологические способы позволяют узнать длину оси глаза. При помощи оптических методов происходит измерение элементом преломляющего аппарата, длина оси определяется путем вычислений.

Сегодня в связи с появлением оптико-реконструктивной микрохирургии: лазерная коррекция зрения ( Lasik или кератомилез), оптическая кератотомия, имплантация искусственного хрусталика, кератопротезирование) в своей работе офтальмохирурги постоянно используют расчеты оптической системы глаза.

Формирование оптической системы органа зрения

Научно доказано, что глаза новорожденных детей в большинстве случаев имеют слабую рефракцию. В процессе развития происходит усиление рефракции, уменьшается степень дальнозоркости, слабая гиперметропия переходит в эмметропию (нормальное зрение), а иногда в миопию.

Первые три года жизни глаза ребенка интенсивно растут, увеличивается рефракция роговицы, а также длинна переднее-задней оси глаза, которая к семи годам достигает 22 мм (95% от размера органа зрения взрослого человека). Глазное яблоко растет до 15 лет.

Оптическая система глаза
Сетчатка является светочувствительной оболочкой глаза. Прежде чем изображения внешнего мира достигают мозга в виде зрительной информации, они проецируются на сетчатку. Это явление можно сравнить с фотокамерой: сетчатка глаза, точнее, хрусталик и роговица, формирует фокусирующий объектив.

Роговица играет значительно более важную роль в рефракции (преломления) света и его фокусировке, чем хрусталик. Но преломление света роговицей носит стабильный характер, в то время как хрусталик приспосабливается, меняя преломляющую силу в зависимости от изменения расстояния между наблюдателем и объектом.

Ошибки фокусировки
Для того чтобы изображение было точно в фокусе на сетчатке (а не впереди или позади нее), сила преломления оптической системы и длина глаза от роговицы до сетчатки должны соответствовать друг другу. Подобное соответствие гарантируется комплексной системой контроля, развиваться во время роста глаза. Только видящий глаз может развиваться таким образом, чтобы изображение имело правильное расположение. К сожалению, длина глаза не всегда соответствует силе преломления роговицы и оптической системе хрусталика. Если глаз слишком короткий, то на сетчатке появляется смазанное изображение. Теоретически рассматриваемый объект фокусируется позади глаза. Поскольку размытость изображения уменьшается с удаленностью объекта, подобное состояние называется дальнозоркостью, т. е. эти пациенты могут лучше видеть (без очков) предметы, когда они находятся на расстоянии, чем когда они приближены.

Если длина глаза слишком велика относительно силы преломления, изображение на сетчатке опять же выглядит нечетким. При таком условии фокус изображения находится перед сетчаткой. В этом случае, если смотреть на объекты вблизи, размытость уменьшается. Подобное состояние называется близорукостью, потому что пациент лучше видит (без очков ) близко расположенные объекты, чем удаленные.

Эмметопия это термин для обозначения нормального зрения (Gr. emetros: точное количество / Gr. opos: вид). Дальнозоркость называется гиперопией или гиперметропией (Gr. metron: количество / Gr. hypermetron: чрезмерное количество), в то время как близорукость называется миопией (Gr. Myein: закрывать глаза). Термин «миопия» появился в связи с тем, что близорукие люди видят несколько лучше, когда немного прищуривают глаза, и в те времена, когда очки еще не были изобретены, близоруким людям часто приходилось прищуриваться.

Пресбиопия
Как упоминалось выше, человеческий хрусталик способен изменять силу своего преломления соответственно различным расстояниям до объекта наблюдения. Этот процесс называется аккомодацией.

В фотокамерах подобная регуляция достигается изменением фокусного расстояния линзы. Некоторые животные обладают способностью перемещать хрусталик в глазах наподобие линзы в фотокамере. В глазу человека аккомодация (фокусирование) происходит путем изменения формы хрусталика.

Хрусталик обладает природной эластичностью и имеет тенденцию к принятию округлой формы. Этому противодействует напряжение зонулярных волокон «поддерживающего аппарата» глаза, что делает хрусталик эллиптическим. Когда зонулярные волокна расслаблены, хрусталик становится более округлым и, соответственно, утолщенным. Степень напряжения зонулярных волокон в свою очередь зависит от кольцевидной цилиарной мышцы, к которой эти волокна крепятся.

Когда рассматриваемый объект расположен близко, ресничная мышца сокращается, зонулярные волокна расслабляются и хрусталик становится более округлым, увеличивая свою преломляющую силу. С возрастом хрусталик частично теряет свою эластичность, и способность к аккомодации снижается; таким образом, развивается возрастная дальнозоркость, называемая пресбиопией (Gr. prespys: старый).

Астигматизм (роговичная деформация)
Астигматизм (Gr. stigma: точка) это рефракционная ошибка глаза, которая заставляет изображение, находящееся в одной плоскости, проецироваться под прямым углом на различном расстоянии от параллельного изображения. Это чаще всего является результатом значительного искривления роговицы в одном из ее меридианов. Когда рефракция идеальна, объект в виде точки проецируется на сетчатке также в виде точки. Если глаз имеет различную рефракцию в разных областях роговицы, например, вследствие ее деформации, точка на сетчатке проецируется в виде линии, что и является астигматизмом (т.е. «не в виде точки»).

Рефракция
Преломляющая сила глаза также называется рефракцией (Lat. Refringere: распадаться на части), а рефрактометрия это термин, используемый для ее измерения. Рефракционная сила хрусталика и всей оптической системы глаза измеряется в диоптриях. Если хрусталик фокусирует параллельно падающие лучи в точку, расположенную на расстоянии 1 м, это соответствует силе преломления в 1 диоптрию. Если фокусировка параллельных лучей происходит на расстоянии 50 см, сила преломления составляет 2 диоптрии, 25 см 4 диоптрии и т.д. Линза, которая не фокусирует лучи света, а, скорее, разворачивает их, как будто они приходят из точки фокусирования позади линзы, имеет отрицательное диоптрийное значение.

Возможность коррекции
В настоящее время существуют многочисленные возможности для коррекции рефракционных ошибок глаза. Известным и доказавшим свою эффективность методом является очковая коррекция. Технология совершила огромный прогресс в этой области: благодаря новым материалам современные очки намного легче и тоньше, чем когда-либо прежде. Дополнительная коррекция для близкого расстояния проста и добавляется в обычные очковые линзы практически незаметно. Кроме того, очки обеспечивают механическую защиту от повреждений глаза и, в особенности при использовании специальных линз, предохраняют от воздействия ультрафиолетового излучения.

Вторым видом коррекции являются контактные линзы.
Большой прогресс произошел также и в этой области. Особенно это касается применяемых материалов, что значительно увеличило комфортность при использовании линз. Контактные линзы дают превосходный уровень коррекции. Пациенты с глаукомой также могут ими пользоваться.

Существуют также разнообразные методы хирургической коррекции. Например, в глаз человека может быть имплантирован искусственный хрусталик, а астигматизм может быть снижен посредством крошечных надрезов, сделанных непосредственно на роговице. Однако обе эти процедуры используются только в особых ситуациях.

Также для уменьшения толщины роговицы может использоваться действие лазера соответственно либо для увеличения, либо для уменьшения преломляющей силы глаза. Хотя ближайшие результаты лазерного лечения достаточно хорошие, отдаленных результатов его применения все еще нет. Пока неизвестно, какие заболевания глаз у этих пациентов будут через 20 или 30 лет, поэтому исключить развитие осложнений в отдаленном периоде все еще нельзя. Проведение лазерной коррекции у пациентов с глаукомой не рекомендуется по нескольким причинам, включая и тот факт, что это затруднит точное измерение глазного давления.

Слеза ценней сокровищ всех,
Она легко смывает грех,
Связать бы нам, как Магдалина,
Огонь и слезы воедино.

(Мария Тесселсхаде (1594 – 1649))

И сладок свет, и благо
Очам – видеть солнце…

(Екклесиаст)

Глаз как приемник информации.

Слайд 1

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Следующие статьи

• Первичная развитая открытоугольная глаукома с умеренно повышенным давлением, нестабилизированная. Первичные дистрофии роговицы. Первые в мире телескопические контактные линзы снабдят своих владельцев супер-зрением.
• Лечение солнцем. Лечение солнцем или соляризация. Лечение увеитов.
• Комментарии: Оптический обман зрения. Комментарии: Склеропластика. Комментарии: Стереокартинки.

Поделитесь своим мнением

Имя *

Почта *

Тект *

Сумма цифр:

Претензии при заказе лимузинов

Макияж глаз если не видно верхнего века

Глазная клиника в ростове на дону сокол лечение катаракты стоимость

Интересное:

Как выделить глаза с помощью макияжа зеленые

Очки Google Glass могут ограничивать периферическое зрение

Капли от катаракты цена