Državna obrazovna ustanova škole br. 183 sa detaljnom studijom
engleski centralni upravni okrug St. Petersburg
Abstract in Physics
Tema: Eye. Optički sistem oka.
Napravljen posao:
učenik 10. razreda Kovalenko Konstantin Igorevič,
učitelj: Lomakina Elena Sergeevna.
St. Petersburg
| Uvod | 3 |
| Poglavlje 1. Struktura oka | 5 |
| 1.1. Pomoćni uređaji | 6 |
| 1.2. Eyeball | 7 |
| 1.2.1. Vlaknaste membrane | 7 |
| 1.2.2. Choroid | 7 |
| 1.2.3. Mrežasti omotač | 8 |
| 1.2.4. Optički nerv | 8 |
| 1.2.5. Sadržaj očne jabučice | 8 |
| 1.3. Optički sistem oka | 9 |
| Poglavlje 2. Vrste očiju ametropija | 9 |
| 2.1. Myopia | 9 |
| 2.2. Farsightedness | 9 |
| 2.3. Astigmatizam | 10 |
| Poglavlje 3. Fizička optika Priroda svetlosti | 11 |
| 3.1. Optičko zračenje | 12 |
| 3.2. Optička okolina | 13 |
| 3.3. Disperzija | 14 |
| 3.4. Spectrum | 15 |
| 3.5. Smetnje svjetlosti | 15 |
| 3.6. Difrakcija svjetlosti | 17 |
| 3.7. Polarizacija svetlosti | 18 |
| Poglavlje 4. Geometrijska optika | 21 |
| 26 | |
| 5.1. Kontakt korekcija | 26 |
| 5.2. Korekcija vida u spektaklu | 26 |
| 5.3. Hirurška korekcija | 27 |
| Zaključak | 28 |
| Reference | 29 |
| Application | 30 |
| Rečnik | 33 |
UVOD
Glavni dio početnih informacija o svijetu koje ljudi primaju kroz vizualne percepcije koje nastaju kada svjetlost ulazi u oko. Svjetlost reflektirana od objekata omogućava nam da ih vidimo i orijentiramo u prostoru. Čak iu davna vremena, kada su se suočili sa takvim prirodnim fenomenima kao što su duga, "briljantni" sjaj rose, pojava senki od objekata, mira i sl., Ljudi su pokušali da ih objasne, da upoznaju obrasce svetlosnih fenomena. Riječ "optika" dolazi od grčke optike - znanosti o vizualnoj percepciji.
U savremenom konceptu, optika je grana fizike u kojoj se proučavaju procesi emitovanja svetlosti, njegovo širenje u različitim medijima i interakcija svetlosti sa materijom.
Optika se sastoji od tri sekcije: 1) fizička optika; 2) geometrijska optika; 3) fiziološka optika.
Fizička optika se bavi razjašnjavanjem prirode svetlosti i zakonitosti njene emisije, širenja, rasipanja i apsorpcije u materiji.
Geometrijska optika ispituje zakone širenja svjetlosnih zraka, konstrukciju slika u različitim optičkim sistemima, metode računanja i projektovanja optičkih uređaja.
Fiziološka optika proučava percepciju svetla ljudskog oka i optičke osobine oka.
Moj izbor ove teme bio je pod uticajem profesije roditelja (doktora). Naime, profesija majke - oftalmologa. Od njih sam često čuo o mogućnostima moderne medicine, posebno o modernim dijagnostičkim, terapijskim i operativnim mogućnostima moderne medicinske nauke, koje omogućavaju ne samo očuvanje, nego i povratak izgubljenih vizualnih funkcija.
Iznenađujuće, pacijentu koji nije mogao da upravlja okolinom, bila je potrebna stalna nega i održavanje, nakon što je operacija uspela da napusti očnu kliniku.
Svrha mog rada bila je: detaljno proučavanje strukture oka, njegovog optičkog sistema, kao i savremenih metoda korekcije refraktivnih poremećaja.
U svom radu koristio sam popularno-naučnu, obrazovnu i specijalizovanu medicinsku literaturu. Među njima bih želio spomenuti knjigu Danilicheva V.F. "Moderna oftalmologija". U pisanju ove knjige učestvovali su zaposleni u Odjelu za oftalmologiju VMA (prvi Odsjek za oftalmologiju u Rusiji, drugi u svijetu). Većina autora kompajlera ove knjige znam, jer je i moja majka član Odeljenja Vojnomedicinske akademije. Ova knjiga detaljno pokriva pitanja anatomije organa vida, kao i pitanja kontaktologije i laserske hirurgije. Knjiga sadrži mnoge ilustracije koje pomažu da se bolje razumije problem. Od nesumnjivog interesa je knjiga Rosenblum Optometry. Osnova poglavlja Geometrijska optika, Fizička optika uključuje informacije iz ove knjige. Autor detaljno opisuje sredstva za korekciju vida.
Poglavlje 1.Struktura oka
Ljudsko oko je kompleksan sistem, čija je glavna svrha najpreciznija percepcija, početna obrada i prenos informacija sadržanih u elektromagnetnom zračenju vidljive svjetlosti. Svi odvojeni delovi oka, kao i ćelije, njihove komponente, služe maksimalnom ostvarenju ovog cilja.
Eye - Ovo je složen optički sistem. Svjetlosni zraci iz okolnih objekata u oko kroz rožnicu. Rožnica u optičkom smislu je snažna sakupljačka leća koja fokusira zrake svetlosti divergirajuće u različitim pravcima. Štoviše, optička snaga rožnice se normalno ne mijenja i uvijek daje konstantan stupanj refrakcije. Sclera je neprozirna spoljašnja ljuska oka, odnosno ne učestvuje u prolasku svetlosti u oko.
Lomljeni na prednjoj i zadnjoj strani rožnjače, svetlosni zraci prolaze nesmetano kroz providnu tečnost koja ispunjava prednju komoru, sve do irisa. Učenica, okrugla rupa u šarenici, omogućava centralno lociranim zrakama da nastave svoje putovanje u oko. Više perifernih zraka odlaže se pigmentnim slojem irisa. Dakle, zenica ne samo da regulira količinu svjetlosnog toka na mrežnici, što je važno za prilagođavanje različitim nivoima osvjetljenja, već i eliminira lateralne, slučajne, iskrivljujuće zrake. Zatim se svjetlo prelama objektivom. Objektiv je također objektiv, kao i rožnica. Njegova fundamentalna razlika je u tome što kod ljudi mlađih od 40 godina, objektiv može da promeni svoju optičku snagu - fenomen koji se naziva smeštaj. Tako, objektiv proizvodi preciznije fokusiranje. Iza sočiva nalazi se staklasto tijelo koje se proteže sve do mrežnice i ispunjava veliku količinu očne jabučice.
Zrake svjetlosti, fokusirane optičkim sustavom oka, završavaju na mrežnici. Mrežnica služi kao neka vrsta sfernog ekrana na koji se projektuje svijet oko sebe. Iz školskog kursa fizike znamo da kolektivna leća daje obrnutu sliku subjekta. Rožnica i sočivo su dva konvergentna sočiva, a slika koja je projicirana na mrežnjaču je također obrnuta. Drugim riječima, nebo se projicira na donju polovinu mrežnice, more na gornju polovicu, a brod koji gledamo je prikazan na makuli. Makula, središnji dio mrežnice, odgovorna je za visoku vidnu oštrinu. Ostali delovi mrežnjače neće nam omogućiti da čitamo ili uživamo u radu na kompjuteru. Samo u makuli svi su uslovi za percepciju malih delova objekata.
U mrežnjači, optičke informacije se percipiraju od nervnih ćelija osetljivih na svetlost, kodirane u niz električnih impulsa i prenose se kroz optički nerv u mozak za konačnu obradu i svesnu percepciju.
Poglavlje 1.1. Pomoćni uređaji
Pomoćni aparat uključuje: kapke, konjuktivu, suzne žlijezde i suzne kanale.
Kapci. Glavna funkcija kapaka - zaštita očne jabučice. Prilikom blinky pokreta očnih kapaka, suza je ravnomjerno raspoređena po površini oka. (12, str. 16)
Conjunctiva - To je tanka transparentna tkanina koja pokriva oko. Počinje sa limbusom, spoljašnjom ivicom rožnice, pokriva vidljivi dio bjeloočnice, kao i unutrašnju površinu kapaka. U debljini konjunktive su posude koje ga hrane. Ove posude se mogu gledati golim okom. Kod upale konjunktive, konjunktivitisa, krvni sudovi se šire i daju sliku crvenog iritiranog oka, koje je većina imala priliku vidjeti u vlastitom ogledalu. Glavna funkcija konjunktive je sekrecija sluzokože i tečnog dela suze, koji vlaži i podmazuje oko. (12, str. 22)
Poglavlje 1.2. Eyeball
Vlaknaste membrane
U fibroznoj membrani oka postoje dvije sekcije: rožnica i bjeloočnica. Rožnica - zauzima 1/5 vlaknastog omotača, sclera, odnosno, uzima ostatak. Mjesto gdje rožnjača ulazi u bjeloočnicu zove se limbus i ima oblik polukruga do 1 mm širine.
Cornea - prozirni konveksni prozor ispred oka - ovo je rožnjača. Rožnica je snažna refraktivna površina koja pruža dvije trećine optičke snage oka. (12, str. 37.) Podsećajući na oblik špijunke, ona vam omogućava da dobro vidite svet oko nas.
Budući da u rožnici nema krvnih sudova, ona je savršeno transparentna. Odsustvo krvnih sudova u rožnjači određuje karakteristike dotoka krvi. Važnu ulogu u obezbjeđivanju rožnice s hranjivim tvarima ima limbus vaskularna mreža.
Rožnica normalno ima sjajnu i glatku površinu. To je uglavnom zbog rada suznog filma, koji stalno vlaži površinu rožnjače. Stalno vlaženje površine postiže se treptanjem pokreta kapaka koji se nesvjesno izvode. Pojavljuje se takozvani refleks treptanja, koji se uključuje kada se pojavljuju mikroskopske zone na suvoj površini rožnjače sa produženim odsustvom treptajućih pokreta.
Limb - razdvajajuća traka između rožnice i sklere širine 1,0–1,5 mm. Udovi sadrže mnogo krvnih sudova koji su uključeni u ishranu rožnjače.
Sclera - To je jak vanjski kostur očne jabučice. Njegov prednji kraj je vidljiv kroz prozirnu konjunktivu kao "bijelo oko". Šest mišića je vezano za bjeloočnicu, koja kontrolira smjer pogleda i istovremeno okreće oba oka u oba smjera. (12, str. 42.)
Snaga sklere zavisi od starosti. Najtanja sklera kod djece. Vizualno se to manifestuje plavičastim nijansama bjeloočnice dječijih očiju, što se objašnjava translucencijom tamnog pigmenta fundusa kroz tanku bjeloočnicu. Sa godinama, sclera postaje deblja i jača. Stanjivanje sklere je najčešće kod miopije.
Choroid
Postoje 3 glavna dijela: iris, cilijarno tijelo i sama žilnica. (12, str. 45.) \\ T
Iris je prednji dio žilnice. Ima oblik diska sa rupom u sredini (zenica), a glavna funkcija je da reguliše ulaz svetlosti u oko.
Ciliarno telo počinje na 2 mm od limbusa i široko je 5–6 mm i završava se na zubastoj liniji. Funkcije: proizvodi intraokularnu tečnost (cilijarni procesi i epitel) i učestvuje u smeštaju (mišićni deo sa ligamentom i sočivom).
Svojstvo koroida započinje na zubastoj liniji i povezuje čitavu zadnju sekciju bjeloočnice. Formira se od strane cilijarnih arterija i služi za pokretanje neuroepitela retine.
Unutarnji mrežasti omotač
Retina - najtanja unutrašnja ljuska oka, koja je osjetljiva na svjetlost. Ova fotoosetljivost pruža takozvane fotoreceptore - milione nervnih ćelija koje prenose svetlosni signal u električni. Dalje, druge nervne ćelije mrežnice inicijalno obrađuju primljene informacije i prenose ih u obliku električnih impulsa duž njihovih vlakana do mozga, gdje se odvija konačna analiza i sinteza vizuelnih informacija i njene percepcije na nivou svijesti. Snop nervnih vlakana koji ide od oka do mozga naziva se optički nerv. (12, str.57.)
Optički nerv prenosi informacije primljene u svetlosnim zracima i percipira ih mrežnjača u obliku električnih impulsa u mozak. Optički nerv služi kao veza između oka i centralnog nervnog sistema.
Sadržaj očne jabučice
Očna šupljina sadrži svetlovodne i svetlosno-refraktorne medije: sočivo, staklasto telo i vodeni humor, koji ispunjava njegove komore - prednju, zadnju i staklastu. (12, str.66.)
Učenik - je rupa u sredini irisa, koja omogućava da zrake svjetlosti prodru u oko zbog njihove percepcije mrežnjače. Promjenom veličine zjenice smanjivanjem posebnih mišićnih vlakana u šarenici, oko kontrolira stupanj osvijetljenosti mrežnice. Ovo je važan adaptivni mehanizam, jer se disperzija osvetljenja u fizičkim terminima između oblačno jesenske noći u šumi i vedrog sunčanog popodneva u snježnom polju mjeri milionima puta.
Lens nalazi se neposredno iza šarenice i zbog svoje prozirnosti golim okom više nije vidljiv. Glavna funkcija objektiva je dinamičko fokusiranje slike na mrežnjači. Objektiv je drugi (nakon rožnjače) optički optički objektiv oka, koji mijenja svoju lomnu sposobnost u zavisnosti od stepena udaljenosti predmetnog objekta od oka. (12, str.76.) Na bliskoj udaljenosti od objekta, sočivo jača svoju snagu, na dalekoj udaljenosti slabi.
Vitreous humor - želatinozna providna supstanca u obliku gela koja ispunjava ogromne, očne standarde, prostora između sočiva i mrežnice. Potrebno je oko 2/3 volumena očne jabučice i daje mu oblik, turgor (elastičnost) i nestalnost. 99 posto staklastog tijela se sastoji od vode, posebno povezane sa posebnim molekulima, koji su dugi lanci ponavljajućih jedinica - molekula šećera. (4, str. 71.)
Staklo telo ima mnogo korisnih funkcija, od kojih je najvažnije da održavaju retinu u normalnom položaju.
Poglavlje 1.3. Optički sistem oka
Sa stanovišta fizičke optike, ljudsko oko treba pripisati takozvanim centriranim optičkim sistemima. Karakteriše ih prisustvo dva ili više sočiva koja imaju zajedničku glavnu optičku osu.
Optički sistem oka uključuje žive leće (rožnjača i sočiva sa dijafragmom između njih), humor u vodi i staklasto telo. Strogo govoreći, treba uključiti i tearnu tekućinu koja osigurava transparentnost rožnjače. Glavne refraktivne površine u ovom sistemu su: prednja površina rožnice i obje površine sočiva. Uloga ostalog medija je uglavnom u vođenju svjetla.
Poglavlje 2. Vrste ametropije oka
Sledeći tipovi kliničke refrakcije mogu se pripisati ametropiji: miopija, hiperopija, astigmatizam.
Poglavlje 2.1. Kratkovidost (miopija)
Svaka treća osoba na Zemlji pati od kratkovidosti ili kratkovidosti. Ljudima koji nisu bliski, teško je vidjeti broj puteva javnog prijevoza, pročitati prometne znakove i razlikovati druge objekte iz daljine. Ali oni koji su kratkovidni mogu dobro videti tokom zanimanja vezanih za viziju u neposrednoj blizini, kao što su pisanje i čitanje.
U velikoj većini slučajeva, kratkovidost je povezana sa blagim produženjem očne jabučice u anteroposteriornoj osi. To dovodi do činjenice da se paralelne zrake svjetlosti koje padaju u oko sakupljaju u jednoj tački (fokusiranoj) ispred mrežnjače, a ne direktno na njenoj površini.
Poglavlje 2.2. Hyperopia (hiperopija)
Farsightedness, ili hypermetropia, karakteriše nedovoljna optička snaga oka. Zrake svjetlosti, ovi vodiči vizualnih informacija iz svijeta oko nas, rijetko se spajaju kada se približe površini oka. Po pravilu, oni se razlikuju od izvora u različitim pravcima, au najboljem slučaju idu kao snop paralelnih zraka. A da bi se dobila jasna slika objekta na mrežnici, koji je osnova normalnog vida, optika oka - rožnica i sočivo - zahtijevaju snažno lomljenje zraka svjetlosti tako da sve postanu konvergentne. Štaviše, oni se toliko približavaju da su se nakon 23 milimetara njihovog putovanja unutar oka, približili u jednoj tački na mrežnici. Hyperopia se često javlja kada je dužina oka manja od 23 milimetra, a zrake svjetlosti jednostavno nemaju vremena da se fokusiraju na retinu. Umesto jedne jasne tačke, zamagljena svetlosna tačka se projektuje na retinu. Često postoji kombinacija nedovoljne optičke snage rožnice i sočiva kratke očne dužine. Mnogo rjeđe dalekovidost se dešava samo zbog slabosti optike sa normalnom dužinom očne jabučice.
Dugoročni ljudi obično ne vide dobro izbliza, ali njihov vid može biti mutan čak i kada gledamo udaljene objekte.
Eye accommodation - adaptacija oka na jasnu viziju promjenom refraktivne moći svojih optičkih medija, prije svega objektiva.
Poglavlje 2.3. Astigmatizam
Astigmatizam dobio je ime od latinske riječi stigma, ili period. Postoje astigmatizam rožnice i sočiva, ali je efekat rožnice na refrakciju oka jači, jer ima više loma. Razlika u snazi refrakcije najjačih i najslabijih meridijana karakterizira veličinu astigmatizma u dioptrijama. Smjer meridijana će karakterizirati osu astigmatizma, izraženu u stupnjevima. Astigmatizam je obično stanje urođeno ili primljeno nakon povreda ili operacija na rožnjači, ali u nekim bolestima, kao što je keratokonus, tj.
Astigmatizam je korigiran pomoću specijalnih cilindričnih leća (plus objektivi predstavljaju uzdužni presjek cilindra, minus oni - otisak vanjske površine cilindra). Ove leće vam omogućavaju da promenite lom u samo jednom meridijanu, ispravljajući nedostatke optičkog sistema oka. Korekcija astigmatizma je moguća sa čvrstim kontaktnim i mekim toričnim lećama.
Presbyopia
Presbiopija (ili starost-dugovječnost) je fiziološki proces starenja povezan sa kompresijom sočiva i gubitkom elastičnosti, kao i slabljenjem smještaja.
Poglavlje 3. Fizička optika. Priroda svetlosti
Prvi put su filozofi drevnog svijeta Pitagora, Demokrit, Platon, Euklid, Aristotel pokušali objasniti prirodu svjetlosti. Njihova nastava se zasnivala na pretpostavkama, nagađanjima, zaključcima i nije imala istinski naučnu osnovu. Međutim, oni su doprinijeli formiranju naučnih pogleda i postavili temelje za dalji razvoj teorije svjetla.
Krajem 17. veka, engleski naučnik Isak Njutn usavršio je tzv. Različita vizuelna percepcija boje zavisi od oblika i veličine čestica.
Suvremeni Newton, holandski naučnik Christiaan Huygens stvorio je valnu teoriju svjetla. Prema ovoj teoriji, svetlost je rezultat mehaničke oscilacije luminoznog tela, a transverzalni svetlosni talasi se šire od nje u posebnom elastičnom sredstvu - eteru, koji ispunjava ceo prostor.
Godine 1865, engleski fizičar James Clerk Maxwell razvio je teoriju da je svjetlost elektromagnetski valovi određene dužine, koji su rezultat oscilacija električnih naboja. Svojstva emisije svjetla ovise o duljini tih valova. Ali elektromagnetska teorija svetlosti nije mogla u potpunosti objasniti sve optičke pojave.
Istraživački podaci o svjetlosnim fenomenima ukazuju da u nekim slučajevima svjetlo manifestira svojstva materijalne čestice, au drugima - svojstva vala.
Nijedna teorija koja objašnjava prirodu svjetla nije dala iscrpan odgovor. To je značilo da je takva teorija bila potrebna da bi se objasnila priroda svjetlosti, koja bi kombinovala njene korpuskularne i talasne osobine. Nova teorija svetlosti nazvana je kvantom. Nastao je i dalje se razvijao kroz rad M. Planka, A. Einsteina, N. Bohra, E. Fermata, L. D. Landaua i drugih naučnika i konačno je formulisan početkom 20. veka. Max Planck i Albert Einstein. Prema kvantnoj teoriji, priroda svetlosti je talasna čestica. Zračenje, apsorpcija i širenje svjetlosti se ne provode kontinuirano, već u obliku određenih i nedjeljivih dijelova energije - kvanta.
Kasnije su kvanti svetlosti zvani fotoni. Posedujući svojstva čestice, foton ima masu, energiju i moment gibanja. Što je veća frekvencija oscilacija zračenja, to je veća energija i impuls fotona, ai više izražene su njegove korpuskularne osobine.
Foton postoji samo u pokretu i nema masu mirovanja. Kada se susreće sa supstancom, ona može biti apsorbovana od strane čestice materije, a onda sam foton nestaje, a njegova energija i impuls se prenose na česticu koja ga je apsorbovala. Ajnštajn je svetlost definisao kao tok fotona. (11, str. 22)
Poglavlje 3.1. Optičko zračenje
Optičko zračenje se naziva elektromagnetno zračenje, koje se efikasno istražuje optičkim metodama.
U elektronskom i radijskom inženjerstvu, elektromagnetske oscilacije karakteriše frekvencija i rjeđe talasna dužina opt, u optici - talasna dužina. Odnos između talasne dužine i frekvencije oscilacije određuje se izrazom = v/ n
pri čemu je v brzina svetlosti u ovom optičkom mediju; Isn je talasna dužina zračenja u datom optičkom mediju.
Frekvencija oscilacija zračenja ostaje konstantna u bilo kojem optičkom mediju, dok brzina svjetlosti i valna duljina mijenjaju njihovu vrijednost. Valna duljina optičkog zračenja mjeri se u mikrometrima (μm), nanometrima (nm) i angstromima (A), s omjerom
1 m = 106 µm = 109 nm = 1010 A.
Opseg optičkog zračenja na skali elektromagnetskih talasa zauzima malu površinu i nalazi se u opsegu od 103 nm do 750 mikrona.
Wavelength scale.
Optičko zračenje je podijeljeno u četiri područja:
Rendgen - = 103-10 nm;
ultraljubičasto - = 10 - 380 nm;
vidljivo - = 380 - 770 nm;
infracrveno - 7 = 770 nm -750 mikrona.
Označene granice regija i rasponi valnih duljina su proizvoljni i dati su za vakuum.
Vidljivo područje optičkog zračenja percipira ljudsko oko i uzrokuje vizualne senzacije. Rendgenski, ultraljubičasti i infracrveni regioni ljudskog oka se ne vide i nevidljivi su.
Tabela 1
| Percepcija boje | Talasna dužina, nm |
| Purple | 380-450 |
| Plavo | 450-480 |
| Plavo | 480-510 |
| Zelena | 510-550 |
| Žuto zelena | 550-575 |
| Žuta | 575-585 |
| Orange | 585-620 |
| Crveno | 620-770 |
Optičko zračenje je monokromatsko i ne monohromatsko.
Monokromatska je emisija određene valne duljine ili u vrlo uskom rasponu valnih duljina. Njegova percepcija boje okom ovisi o valnoj duljini monokromatskog zračenja vidljivog područja.
U kartici. 1 prikazuje percepciju boje vidljivog zračenja ljudskog oka u zavisnosti od talasne dužine.
Dane percepcije boje svetlosti različitih talasnih dužina su približne i zavise od individualnih karakteristika oka.
Za dobijanje monokromatskog zračenja koriste se zasebni tipovi optičkih kvantnih generatora i plinske svjetiljke.
Većina izvora svetlosti emituje zračenje složene kompozicije koja se sastoji od niza monokromatskih zračenja. Takvo zračenje se ne naziva monokromnim etičkim ili kompleksnim. Kombinirano djelovanje monokromatskog zračenja u cijelom vidljivom području naziva se ukupno ili integralno zračenje. Ukupna radijacija se doživljava kao “bijela” dnevna svjetlost. Glavni izvor ukupnog zračenja je sunce, koje daje zračenje u rasponu valnih duljina od 200 do 800 nm.
Poglavlje 3.2. Optička okolina
Optički medijum je medij koji je transparentan za optičko zračenje, ili barem nekom dijelu njegovog dometa. Priroda širenja zračenja ovisi o svojstvima medija u kojem se distribuira. Glavna optička svojstva medija su izotropija, homogenost, transparentnost, brzina širenja optičkog zračenja (brzina svjetlosti). (7, str.317.)
U izotropnim medijima, optička svojstva u svim smjerovima su ista. Okruženja koja pokazuju razliku u optičkim svojstvima u zavisnosti od pravca širenja optičkog zračenja u njoj nazivaju se anizotropnim.
U homogenim medijima u cijelom volumenu osigurana je postojanost optičkih svojstava i svjetlost se širi pravocrtno. U nehomogenim medijima, ravnost je izobličena u područjima s različitim optičkim svojstvima.
Transparentnost medija utiče na količinu gubitka svjetlosne energije kada zračenje prođe kroz određeni medij. Što je manja transparentnost životne sredine, to je veći gubitak svetlosne energije. Optičko staklo je glavni materijal za proizvodnju optičkih delova, tako da postoje povećani zahtevi za njega sa stanovišta njegove homogenosti, izotropije i transparentnosti.
Brzina širenja optičkog zračenja u različitim okruženjima nije ista. Svoju najveću vrijednost dostiže u vakuumu i iznosi 300.000 km / s.
Kada se kreće sa jednog optičkog medija na drugi, menja se brzina svetlosti. Ili se smanjuje ili povećava. Iz tog razloga, na granici optičkih medija, zrake svjetlosti mijenjaju smjer, odstupajući od izvornog, tj. refracted.
Odnos brzine optičkog zračenja u vakuumu i njegove brzine u datom optičkom mediju v naziva se apsolutni indeks prelamanja ili jednostavno indeks refrakcije n
n = c / v
Indeks refrakcije za optičko staklo je jedna od glavnih karakteristika, jer refraktivno djelovanje optičkih komponenti ovisi o njegovim vrijednostima. Vrednosti n za svaku marku stakla moraju biti strogo definisane, jer se uzimaju u obzir prilikom projektovanja i računanja optičkih sistema. Indeks refrakcije optičkog stakla se mjeri na uređaju koji se zove refraktometar.
Ispod su indeksi loma pojedinih medija:
Tabela 2. Indeksi loma pojedinih medija
| Optičko staklo | 1.45 – 2.00 |
| Crystal Quartz | 1.55 |
| Balzam (optičko ljepilo) | 1.54 |
| Diamond | 2.42 |
| Led | 1.31 |
| Voda | 1.33 |
| Zrak | 1.0003 |
U praksi, indeks refrakcije zraka pri p = 700 mm Hg. Art. i t ° = 20 ° S je jednako jedinici. Indeksi loma medija se određuju u odnosu na zrak i nazivaju se relativni.
Poglavlje 3.1. Raspršivanje svjetlosti
Brzina širenja svjetla u istom mediju ovisi o valnoj duljini zračenja, stoga vrijednost indeksa loma n ovisi o valnoj duljini. Indeks prelamanja medija je funkcija talasne dužine: n = f (). Zavisnost indeksa loma optičkog medija od talasne dužine svjetlosnog zračenja naziva se disperzija svjetlosti. (7, p.388.)
Ako se indeks refrakcije medijuma smanji sa povećanjem talasne dužine, onda se ta disperzija naziva normalna. Prozirne supstance, uključujući optičko staklo, imaju normalnu disperziju.
U vidljivom optičkom opsegu zračenja za. U ljubičastom svjetlu, medij ima najveći indeks loma, a kod crvenog svjetla najmanji.
U području apsorpcijskih traka supstance i blizu njih dolazi do narušavanja normalne disperzije: indeks refrakcije se smanjuje sa smanjenjem talasne dužine. U ovom slučaju, disperzija se naziva anomalna.
Disperzija svjetlosti je uzrok raspadanja prirodne bijele svjetlosti u monokromatske komponente - spektar - dok prolazi kroz refrakcijsku disperzijsku prizmu (slika 3).
Prirodna svetlost, koja se sastoji od monokromatskog zračenja sa talasnim dužinama ,1, ,2, ..., after7 nakon prolaska kroz prizmu 1, razlaže se na njene komponente, koje se posmatraju na ekranu u obliku kolornih šipki.
Spektar bijele svjetlosti u silaznom nizu valnih duljina sastoji se od sedam boja, koje se međusobno besprijekorno spajaju: crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, plava i ljubičasta.
Poglavlje 3.4. Spectrum
Spektar je skup monokromatskog zračenja koje je dio kompleksnog zračenja. Ljest elektromagnetnih valova je njihov spektar, gdje se zračenje distribuira sekvencijalno ovisno o valnoj duljini. (7, str. 406.) \\ T
Tabela 3. Glavni spektralni pravci
skala elektromagnetskih talasa
| Oznaka linije Fraunhofer | Boja | Talasna dužina | Hemijski element |
| A ’ | tamno crvena | 766,5 | K - kalijum |
| Sa | crveno | 656,6 | H je vodonik |
| crveno | 643,8 | Cd - kadmij | |
| D | žuta | 589,3 | Na - natrij |
| d | žuta | 587,6 | He - helij |
| e | zeleno | 546,1 | Hg - živa |
| F | plava | 486,1 | H je vodonik |
| F ’ | plava | 480,0 | Cd - kadmij |
| h | purple | 404,7 | Hg - živa |
| H | tamno ljubičasta | 396,8 | Ca - kalcijum |
Spektar Sunca pripada apsorpcionim spektrima, jer se dio zračenja apsorbira u okolini solarne fotosfere i Zemljine atmosfere. Linije apsorpcije u spektru Sunca se nazivaju Fraunhofer linije, u čast naučnika Fraunhofera, koji ih je proučavao. Fraunhofer linije u spektru Sunca su u strogo određenim mjestima i označene su velikim i malim slovima latinične abecede. U kartici. 3 prikazuje glavne spektralne linije.
Poglavlje 3.5. Smetnje svjetlosti
Interferencija svetlosti je fenomen koji nastaje iz interakcije koherentnih svetlosnih talasa, koji se sastoji u nastanku novog rezultujućeg talasa. Ovo formira prostornu raspodjelu intenziteta svjetlosti u obliku naizmjeničnih maksimuma i minima osvjetljenja, zvanog interferentni uzorak: U monokromatskom svjetlu, interferencijski uzorak se općenito promatra u obliku tamnih i svijetlih pruga ili prstena, au složenoj bijeloj svjetlosti - u obliku kolornih traka ili prstena.
Koherentni svetlosni talasi su oni koji imaju istu frekvenciju i konstantnu faznu razliku tokom vremenskog perioda dovoljnog za posmatranje.
Kada koherentni valovi stupaju u interakciju, amplitude rezultujućeg svetlosnog talasa zavise od razlike u putanji these ovih talasa (Slika 4). Razlika u toku dva talasa je razlika u optičkim putevima ovih talasa od koherentnog izvora svetlosti do tačke njihove interakcije.
Amplituda će biti maksimalna ako je to jednako parnom broju poluvalova (slika 4, a),
tj. ± = ± 2k0 / 2 (k = 0, 1, 2, ...),
tada je amplituda A rezultujućeg talasa III jednaka zbiru amplituda prvog (I) i drugog (II) interferirajućeg talasa A1 + A2, što odgovara maksimalnom intenzitetu svjetlosti.
Ako je number neparan broj poluvalova,
tj. ± = ± (2k + 1) /0 / 2 (k = 0, 1, 2, ...),
tada će amplituda rezultirajućeg vala biti minimalna A = A1-A2 (slika 4).
Postoje dva tipa uzoraka interferencije: 1) traka jednakog nagiba; 2) pruge jednake debljine.
Trake jednakog nagiba nastaju kada zračenje prolazi kroz ravan-paralelnu ploču s promjenjivom vrijednošću kuta upada ui konstantnu debljinu ploče d. Razlika puta difference interferirajućih zraka u ovom slučaju ovisit će o kutu upada. Trake jednakog nagiba su lokalizirane u beskonačnosti i stoga se mogu promatrati kroz teleskop ili na ekranu u žarišnoj ravnini objektiva. Na sl. Dva paralelna koherentna snopa, formirana od primarnog snopa zbog odbijanja od prve i druge površine ploče, imaju razliku putanja u zavisnosti od ugla upada .. Ovi zraci se sakupljaju na objektivu OB na ekranu u žarištu M, gdje ometaju. Pošto iz proširenog izvora svetlosti zrake padaju na ploču pod istim uglom formiraju konus, interferencni uzorak u obliku prstena će biti vidljiv na ekranu.
Ako se interferencijski uzorak posmatra u monokromatskom svjetlu, na ekranu se vide naizmjenični svjetlosni i tamni prstenovi; ako je u beloj svetlosti, sistem obojenih prstena je vidljiv.
Trake jednake debljine nastaju kada optičko zračenje prođe kroz ravan-paralelnu ploču s istim kutom upada svjetlosnih zraka i promjenjivom debljinom d ove ploče. Razlika putanje u ovom slučaju će zavisiti od debljine ploče. Na površini ploče nastaje interferentni uzorak u obliku naizmjeničnih traka smještenih paralelno s rubom klina. Trake jednake debljine su lokalizirane na površini ploče, a mogu se gledati golim okom, kroz povećalo, mikroskopom ili na ekranu pomoću uređaja za projekciju.
Interferencija svetlosti u obliku traka jednake debljine uočena je u filmovima i tankim staklenim pločama. Svjetlosni zraci, reflektovani od gornje i donje površine filma, ometaju. Tamo gdje je razlika putanja interferirajućih zraka jednaka parnom broju poluvalova, javljaju se maksimumi, a gdje je razlika putanja jednaka neparnom broju poluvalova - minima.
Kada je osvetljen belom svetlošću, interferencni uzorak je višebojna traka. Ovo objašnjava boju duge boje ulja i ulja na vodi, boju boje pri gašenju metala, itd.
Fenomen interferencije u tankim filmovima naziva se bojama tankih filmova.
Poglavlje 3.6. Difrakcija svjetlosti
Prolaskom svetlosti kroz rupe i prepreke malih dimenzija, uskih proreza, kao i preko ivica bilo kog tela, dolazi do kršenja ravnosti njegovog širenja. (7, p.329.)
Fenomen svetlosnog odstupanja od ravnosti njegovog širenja, koji se manifestuje zaokruživanjem ivica prepreka, naziva se difrakcija svetlosti. Kada se to dogodi, iskrivljenje prednjeg dijela svjetlosnog vala. Svjetlosne zrake koje mijenjaju pravac pravca nazivaju se difraktirane.
Početno teorijsko objašnjenje za difrakciju svjetlosti bilo je načelo Huygensa. Prema ovom principu, svaka tačka u prostoru koju je propagacijski talas dostigao u ovom trenutku postaje izvor elementarnih sfernih talasa. Omotač elementarnih talasa formira površinu vala u narednom trenutku. To dovodi do neizbježnosti odstupanja svjetlosnog vala od pravocrtnog širenja pri susretu s preprekom.
Huygens je difrakciju smatrao samo sa stanovišta geometrijske optike. Fresnel je dopunio Huygensov princip pojmovima koherentnosti elementarne volje i njihove interferencije. Huygensov princip sa Fresnelovim dodacima naziva se Huygens-Fresnelovim principom. Osnovna teorija difrakcije svetlosti zasniva se na ovom principu.
Princip Huygens-Fresnel otkriva zakone širenja valnog fronta i raspodjelu intenziteta u difrakcijskom uzorku. Maksimumi intenziteta (svjetlo) se promatraju na onim mjestima gdje se interaktivni elementarni valovi međusobno pojačavaju, minimumi intenziteta (tamnost ili prigušenje svjetlosti) - gdje se međusobno dodiruju elementarni valovi.
Kao rezultat interferencije dijafragme, pojavljuje se karakteristični difrakcioni uzorak: difrakcijska slika tačke, kada se posmatra u beloj svetlosti, okružena je obojenim prugama ili prstenom. Ovisno o obliku valnog fronta, razlikuje se difrakcija promatrana u konvergentnim zrakama svjetlosnih zraka sa sfernim frontom valova - Frenelova difrakcija i difrakcija promatrane u paralelnim zrakama svjetlosnih zraka s ravnim valnim frontom - Fraunhoferovom difrakcijom.
Prolaskom monokromatskog svetla iz tačkastog izvora kroz malu okruglu rupu (slika 6), kao rezultat interferencije difrakcionih zraka, na ekranu iza rupe se vidi difrakcijski uzorak u obliku naizmjeničnih tamnih i svijetlih koncentričnih prstena. U centru dijagrama difrakcije, u zavisnosti od veličine ekrana, može biti tamna ili svetla tačka. Ako rupa na ekranu ima oblik proreza (sl. 7), tada će se u ravni posmatranja dobiti naizmenična svetla i tamna pruga. Osvetljenost traka se smanjuje od sredine do ivica. Kada je ekran osvetljen belom svetlošću, difrakcioni uzorak je preliv.
Difrakcija ograničava rezoluciju optičkih sistema. U realnim optičkim sistemima, zbog difrakcije svetlosti, slika tačke u monokromatskom svetlu je krug sa centralnom svetlom jezgrom okruženom svetlim prstenovima, au beloj svetlosti to je krug sa svetlim jezgrom okružen prstenom boje duge. Pošto je objekat skup tačaka, njegova slika će se sastojati i od odgovarajućih difrakcijskih slika tačaka. Ako su dvije točke blizu jedna drugoj, njihove slike difrakcije mogu se preklopiti i spojiti.
Sposobnost optičkog sistema da odvojeno prikaže dvije usko razmaknute točke nekog objekta naziva se rezolucija. Najmanja linearna ili ugaona udaljenost između dvije točke, na kojima se oni promatraju odvojeno, naziva se granica linearne rezolucije rN ili granična kutna rezolucija.
Upotreba fenomena difrakcije temelji se na djelovanju spektralnih instrumenata, difrakcijske rešetke itd.
Difrakcijska rešetka je optička komponenta, koja je glavni disperzioni element spektralnih instrumenata. Difrakcijske rešetke se dijele na transparentne i reflektirajuće. Transparentne difrakcijske rešetke rade u propuštenoj svetlosti, reflektujuće - u reflektovanom.
Poglavlje 3.7. Polarizacija svetlosti
Optičko zračenje je elektromagnetni valovi određene dužine, koji su poprečni.
Vektori električnih i magnetnih polja E i H, međusobno okomiti, okomiti su na pravac širenja valova. (7, p.367.)
Orijentisano prirodno monokromatsko zračenje formira mnoštvo elektromagnetskih talasa, u kojima vektori E i H osciliraju u najrazličitijim pravcima u ravni koja je okomita na širenje svetlosti (sl. 8).
Proces dobijanja u pravcu emitovanja svetlosti svetlosnih talasa koji imaju oscilacije u strogo definisanoj ravni naziva se polarizacija svetlosti.
Svjetlo može biti potpuno polarizirano i djelomično polarizirano. Delimično polarizovana se naziva svetlost, u kojoj je pretežno jedan pravac oscilacije, dok su drugi delimični.
Ravnina okomita na ravninu vektora E naziva se ravnina polarizacije. Kada se opisuje stanje polarizacije, dovoljno je koristiti samo E vektor.
Polarizacija svetlosti se dešava kada svetlost prolazi kroz određene supstance, kada se reflektuje i lomi na interfejsu medija. Pojavljuje se samo u optički anizotropnim medijima, kao što su turmalin, islandski spar, itd.
Kao primer, razmotrite prolaz svetlosti kroz dve ploče turmalina. Svaka od ploča je pojedinačno prozirna za svjetlo. Ako se prolazi kroz ploče koje su postavljene jedna za drugom, intenzitet emitovanog svjetla će varirati ovisno o relativnoj poziciji optičkih osi kristala. Kada se jedna od ploča okrene, najveći intenzitet emitovanog svjetla se promatra kada su optičke osi kristala paralelne. Tada se njegov intenzitet smanjuje, au položaju kada su optičke osi okomite, svjetlo ne prolazi. Shodno tome, turmalinska ploča naturalizira polarizaciju, prolazeći samo onu radijaciju čije oscilacije vektora E nastaju samo u ravnini koja je paralelna sa osi kristala, a ne prenosi zračenje sa oscilacijama u ravnini okomitoj na nju.
Uređaj dizajniran da proizvodi polarizovano svetlo naziva se polarizator. Uređaj kojim se određuje polarizacija svetlosti naziva se analizator.
Da bi se dobila polarizovana svetlost, specijalni filmovi se široko koriste sa kristalima herapatita koji se talože na njihovoj površini, čije su osi strogo orijentisane. (Herapatit je jedinjenje joda sa kininom.) Takvi polarizirajući filmovi nazivaju se polaroidi.
Kada se svetlost odbija od polirane površine stakla ili drugog dielektrika, kao i kada se prelama, ona je delimično polarizovana na međuprostorima medija. Stepen polarizacije svetlosti zavisi od ugla upadanja the i indeksa prelamanja supstance N. Pri određenim vrednostima ugla upada, postoji potpuna polarizacija reflektovane svetlosti. Ova zavisnost je izražena Brewsterovim zakonom. tg = n, a ugao se naziva kutom pune polarizacije ili Brewsterovim uglom.
Tako je najjednostavniji polarizator polirana površina staklene ploče. Svjetlost reflektirana od polirane površine djelomično je polarizirana u ravnini upadanja (Slika 9).
Kada se prelomi, polarizacija svetlosti je samo oko 15-17%. Da bi se dobila potpuna polarizacija svjetla, ravne paralelne ploče su povezane u dimnjak od 8-10 komada. Svjetlo lomljeno na sučelju optičkog medija je linearno polarizirano u ravnini upadanja zraka i orijentirano je okomito na ravninu oscilacije reflektiranih zraka (Sl. 10).
Princip rada različitih optičkih uređaja, nazvan polarizacija, zasniva se na fenomenu polarizacije.
Polarizacijski uređaji koriste se za znanstvena istraživanja kristalne kemijske i magnetske strukture krutih tijela, kristalnih struktura, elastičnih naprezanja u konstrukcijama, u dijagnostici plazme, u tehnici za glatko podešavanje intenziteta svjetlosnog snopa, za stvaranje svjetlosnih filtera i modulatora zračenja kao komponenti optičke komunikacije, određivanje koncentracije otopina i druge svrhe.
Poglavlje 4. Informacije iz geometrijske optike
Geometrijska optika je dio optike u kojem se razmatraju zakoni širenja svjetlosti u prozirnim medijima sa stajališta geometrije. (11, str. 9)
Prostor koji se nalazi u odnosu na optički sistem na lijevoj strani formira prostor objekata, a nalazi se na desnoj strani - prostoru slika. Svaka tačka, svaki segment, zrak u prostoru objekata odgovara tački, segmentu, zraku u prostoru slika. Takve tačke, segmenti, zraci se nazivaju konjugirani. Konjugovane tačke, segmenti, zraci i uglovi u prostoru objekata i slika označeni su istim slovima i brojevima, ali u prostoru slika oni su dopunjeni znakom "udar".
Geometrijska optika se zasniva na konceptima - svjetlosnoj točki, svjetlosnom snopu, svjetlosnom snopu.
Svetleća tačka, ili tačkasti izvor svetlosti, je konvencionalni izvor zračenja svetlosti, koji nema dimenzije ili zapremine.
Svjetlosni snop je konvencionalna ravna linija koja se izvlači iz izvora svjetlosti u bilo kojem smjeru i nema dimenzije u poprečnom presjeku.
Svjetlosni snop je skup svjetlosnih zraka koji imaju uređen smjer širenja. Svjetlosni snopovi su divergentni, konvergirajući i paralelni (vidi sliku 11). Sve svetlosne zrake koje imaju jednu zajedničku tačku preseka svetlosnih zraka nazivaju se homocentrične grede. Tačka preseka svetlosnih zraka paralelnog snopa je u beskonačnosti.
Prema tome, svetlosna tačka, svetlosni snop i svetlosni snop su koncepti koji zaista ne postoje, ali su matematički model koji se koristi za konstrukcije i proračune.
Princip reverzibilnosti usvojen je u geometrijskoj optici: put svjetlosnog snopa koji prolazi kroz optički sustav u jednom smjeru se ponavlja snopom koji prolazi u suprotnom smjeru.
U geometrijskoj optici, smjer širenja svjetlosti s lijeva na desno se smatra pozitivnim. Za procjenu veličine segmenata i uglova usvojena su pravila znakova.
Linearni segmenti smješteni duž optičke osi smatraju se pozitivnim ako se njihov smjer u odnosu na mjesto porijekla poklapa s pozitivnim smjerom svjetla; radijusi zakrivljenosti optičkih dijelova, ako su centri zakrivljenosti desno od površina koje graniče sa medijem; segmenti okomiti na optičku osu, ako su smješteni iznad optičke osi; ugao, ako se formira okretanjem snopa oko vrha u smjeru kazaljke na satu. Linearni segmenti, radijusi zakrivljenosti, segmenti okomiti na optičku osu, uglovi će biti negativni ako je njihov pravac suprotan pozitivnom.
Na crtežu su negativne vrijednosti segmenata i uglova označene minus znakom ispred njihove abecedne ili numeričke vrijednosti.
Debljina optičkih dijelova i zračnih razmaka između refraktivnih površina uvijek se smatra pozitivnim.
Zakoni geometrijske optike
Geometrijska optika se zasniva na četiri osnovna zakona.
1 Zakon pravocrtne propagacije svetlosti.
2. Zakon nezavisnosti propagacije svjetlosnih zraka.
3. Zakon refleksije svjetlosti.
4. Zakon prelamanja svetlosti.
Zakon pravocrtnog širenja svjetla utvrđuje da se svjetlo u optički homogenom mediju širi strogo pravocrtno, u pravoj liniji koja povezuje dvije točke. Djelovanje ovog zakona objašnjava formiranje sjena i penumbra, sunčevih i lunarnih pomračenja. U slučaju heterogenosti optičkog medija, kao iu slučaju difrakcije, narušava se zakon pravocrtnog širenja svjetlosti. (11, str. 11)
Zakon nezavisnosti propagacije svjetlosnih zraka utvrđuje da ako u optičkom mediju postoje zrake svjetlosti koje dolaze iz različitih smjerova, one ne utječu jedna na drugu i šire se kao da druge ne postoje.
Kada zrake svjetlosti padnu na bilo koju površinu koja je sučelje između medija, dio svjetlosnih zraka se odbija od te površine i ponovno se vraća na izvorni medij.
Uslovno birajući jedan elementarni snop svetlosti, nazovimo ga incidentnim snopom, snopom iza - reflektovanim snopom (slika 12). Spuštanjem normale na tačku ispuštanja dobijamo dva ugla. Ugao koji formira upadni snop i norma na reflektirajuću površinu na mjestu pada naziva se kut upadanja E. Kut koji formira reflektirani snop i norma naziva se kut refleksije e. Kutovi se mjere od normale i, prema pravilu za znak, kut upadanja je negativan. e, a kut refleksije je pozitivan e. "
Zakon refleksije svetlosti određuje pravilnost međusobnih položaja incidentnog i reflektovanog zraka - upadni snop, norma na tački upadanja na reflektirajuću površinu i reflektovani zrak leže u istoj ravnini, a kutovi upada i refleksije koji su generisani jednaki su po apsolutnoj vrijednosti, ali suprotno od predznaka:
Ako zamenite incidentni i reflektovani snop, oni će ponoviti svoj put u suprotnom smeru. To znači da su reverzibilni. (11, str. 10)
Delovanje ogledala se zasniva na zakonu refleksije svetlosti.
Kada snop svjetlosti prelazi iz jednog optičkog medija u drugi, koji se razlikuje po indeksu prelamanja, on mijenja svoj smjer na granici tih medija i lomi se (slika 13, a, b).
Ako izvučemo normalnu granicu između tačke upadanja svetlosti, onda se kutovi formiraju između normale i incidenta, kao i normalnog i lomljenog snopa, koji se naziva kut upadanja e i kuta prelamanja e. ”Prema pravilu znaka, kut upadanja i kut prelamanja su negativni. vrijednosti.
Prolaskom svetlosnog snopa iz medija sa nižim indeksom prelamanja u medij sa velikim indeksom prelamanja, tj. kada je n2\u003e n1 (sl. 13, a), snop svjetlosti se skreće na normalu i | e |\u003e | e "|.
Kada svjetlosni snop prolazi iz medija s velikim indeksom prelamanja u medij s nižim indeksom prelamanja, tj. kada je n2< n1 (рис. 13, б), световой луч отклоняется от нормали и |e|<|e"|. Если световой луч проходит через среды нормально к поверхности раздела, он не изменяет своего направления, т. |е|=|e"|. (рис. 13, в).
Zakon refrakcije svetlosti izražava zavisnost relativnog položaja upadnog i prelomljenog zraka: upadni snop, normala na površinu u tački upada i lomljeni zrak leže u istoj ravnini, proizvod indeksa loma prvog medija i sinusa kuta upada jednak je proizvodu indeksa loma drugog medija i sinusa kuta prelamanja:
n1sin e = n2sin e “.
Transformišući izraz, dobijamo:
Sin e / sin e "= n2 / n1
Odnos sinusa kuta upada prema sinusu kuta prelamanja je konstantna vrijednost za ova dva medija, a odnos n2 / n1 naziva se relativni indeks loma ovih medija.
Ako zamenite incident i prelomljene zrake, oni će ponoviti svoj put u suprotnom smeru, tj. oni su reverzibilni.
Totalni unutrašnji refleks
Kada svjetlosni snop prelazi iz jednog optičkog medija u drugi sa nižim indeksom prelamanja (n2 n1), odbijena zraka se udaljava od normale i | e "|\u003e | e |. Sa povećanjem apsolutne vrijednosti kuta upadanja e, i kut prelamanja e se također povećava" (Sl. 14). Pri nekoj vrijednosti ugla upadanja, kada kut prelamanja e "postane 90 °, snop više neće izlaziti u drugi medij i širiti se po površini sučelja. Daljnje povećanje kuta upada uzrokovat će refleksiju svjetlosnog snopa od površine međusklopa Ovaj fenomen naziva se puna unutrašnja refleksija (11, str. 12).
Maksimalni maksimalni kut incidencije em, koji odgovara kutu prelamanja e "jednak 90 °, i počevši od kojeg dolazi do pojave totalnog unutrašnjeg odraza, naziva se granični kut ukupne unutrašnje refleksije.
Budući da je e = 90 °, vrijednost kuta em se određuje iz izraza
Sin em = n2 / n1
Tako se svetlosni zraci koji prolaze od optičkog medija sa velikim indeksom prelamanja do medija sa nižim indeksom prelamanja, na interfejsu ovih medija pod uglovima upadanja iznad em, podvrgavaju potpunoj unutrašnjoj refleksiji.
Ograničavajući kut ukupnog unutrašnjeg odbijanja je: za optičko staklo, 42 - 36 °; za vodu 48 °; za dijamant 24-30 °.
Fenomen totalne unutrašnje refleksije se široko koristi u nekim tipovima optičkih komponenti, na primjer, osvjetljavanje linija mreže, djelovanje vodiča svjetlosti i niz reflektirajućih prizmi (Sl. 15).
Zrake svjetlosti iz izvora prolaze kroz kraj staklene rešetke (sl. 15, a), nakon što se više puta reflektuju sa njegovih površina, udaraju u potez i izlaze van. Kada se posmatra noć, vidljivi su blistavi udarci na tamnoj pozadini.
U svjetlosnom vodiču, svjetlo je usmjereno prema unutra kroz prozirni kraj svjetlovodnog vlakna (Sl. 15, b), i izlazi kroz drugi kraj, opetovano reflektirajući se od svojih zidova, budući da ljuska ima indeks loma nl veći od indeksa loma jezgra n2.
U Dove i AR-900 prizmama (Sl. 15, c, d), zrake svjetlosti koje se pojavljuju na reflektirajućem licu pod kutom su velike, one se reflektiraju na sljedećoj površini, te stoga nije potreban premaz zrcala na licima.
Puna unutrašnja refleksija objašnjava sjaj kapi rose, blistavih fontana, sjaj dijamanata i niz drugih pojava.
Vrste optičkih dijelova
Nazivaju se optički delovi, čija se akcija zasniva na upotrebi svetlosne energije. Oni su dizajnirani da formiraju svetlosne snopove, za izgradnju optičkih slika. Osnovni tipovi optičkih delova su: sočiva, prizme, filteri za svetlo, mreže, ogledala, svetlosni vodiči itd.
Optički delovi su ograničeni na tri vrste površina: izvršni, pomoćni, slobodni.
Izvršne površine prenose, reflektuju ili menjaju pravac svetlosnih zraka. Mogu biti sferične, ne-sferne i ravne.
Glavni materijal za izradu optičkih dijelova je optičko staklo, u manjoj mjeri tehničko staklo, optički kristali, sitals, prozirna plastika, itd.
Optičke komponente uključene u uređaj čine njegov optički sistem.
Leće za naočale
Objektiv je optički dio napravljen od materijala koji je proziran za svjetlost i omeđen s dvije izvršne refraktivne površine tijela revolucije.
Izvršne površine sočiva mogu imati sferični i ne-sferični oblik. U većini slučajeva, ove površine imaju zajedničku os simetrije.
Najčešći su objektivi sa sfernim oblikom površine:
Djelovanjem sočiva dijele se na pozitivne i negativne (slika 16). Pozitivna sočiva prikupljaju svjetlosne zrake i nazivaju se sakupljanjem (slika 16, a), a negativne zrake raspršuju zrake svjetlosti i nazivaju se raspršenje (slika 16, b). Za pozitivne leće, debljina duž osi je veća od debljine duž ivice, i obrnuto, sa negativnim lećama, debljina duž ivice je veća od debljine duž ose.
Objektivi s cilindričnom i toroidnom aktivirajućom površinom imaju dvije međusobno okomite ravnine simetrije. Cilindrične leće se koriste, na primer, u proizvodnji anamorfnih priključaka, toričke leće se koriste u proizvodnji naočara koje ispravljaju astigmatizam očiju i za druge svrhe.
Poglavlje 5. Metode za korekciju ametropije
5.1. Kontaktna sočiva,
Kontaktna sočiva su nesumnjivo najznačajniji uređaj za korekciju vida. Kontaktna sočiva imaju niz nespornih prednosti u odnosu na naočare. Ispravno odabrane kontaktne leće stvaraju veću i kvalitetniju sliku na mrežnici, čime se povećava oštrina vida, širi vidno polje i obnavlja binokularni vid. Osim toga, upotreba kontaktnih sočiva smanjuje efekte vizuelnog zamora i povećava vizuelne performanse. Sve to, naravno, pozitivno utiče na opšte stanje organizma, povećava vitalnost, proširuje područje interesa i sposobnosti osobe. Prema pacijentima, kontaktna sočiva pružaju ne samo drugačiji, bolji kvalitet vida, već i bolji kvalitet života u odnosu na naočare. Nažalost, sa mnogim prednostima kontaktne leće nemaju manjih nedostataka. Čak i najnaprednija kontaktna sočiva ostaju strana oku i mogu izazvati širok spektar komplikacija.
Pravilnim odabirom i upotrebom kontaktnih sočiva mnogo bolje od naočala pruža se kvaliteta korekcije vida. Dobra sočiva omogućuju vam da u potpunosti vratite oštrinu vida bez izobličenja i aberacija, što ne može pružiti najbolje leće za spektakl. Oni su oslobođeni ograničenja nametnutih nošenjem naočara, daju osjećaj slobode, omogućuju vam da vodite aktivan životni stil. Imaju brojne posebne medicinske indikacije, kao što su - miopija i hiperopija visokog stepena, kada leće omogućavaju postizanje značajno viših pokazatelja oštrine vida i kvaliteta od naočara. Netolerancija ili nezadovoljstvo rezultatima korekcije vida spektakla. Nepravilno odabrana kontaktna sočiva ili nepravilno rukovanje sočivima mogu izazvati ozljede oka. Veoma delikatna procedura za zamenu kontaktnih sočiva. Može biti zapanjujuće ne samo za djecu ili starije osobe, već i za mnoge odrasle osobe.
Moguće je izdvojiti novi moderni pravac - ortokeratologija. Individualno napravljene kontaktne leće (obrnuta geometrija), koje se oblače samo noću, uklanjaju ih ujutro. Pacijent dobro vidi bez naočara i kontaktnih leća najmanje jedan dan.
5.2. Korekcija vida u spektaklu
Da biste ispravili hiperopiju, možete koristiti konveksne (pozitivne) leće, sa miopijom - konkavnom (negativnom). Leće pomiču pozadinski fokus oka na retinu i čine sliku predmeta oštrim. Ametropija se razlikuje ne samo po tipu (miopija, hiperopija), već i po stepenu. Stepen ametropije je određen refrakcijskom snagom leće koja ispravlja vid. Korekcija takođe zahteva astigmatizam oka. Naočare mogu ispraviti samo ispravan astigmatizam oka - to se događa kada površine lomnih optičkih medija (rožnica i sočivo) nisu sferne, već imaju toričnu formu. Astigmatizam je ispravljen posebnim lećama (torik). Presbiopija je ispravljena pozitivnim sočivima.
U sadašnjem vremenu postoje bifokalne, trifokalne leće. Nedostatak ovih leća je prisustvo slepe zone na srednjim udaljenostima. Savremeni napredak u tehnologiji izrade leća za naočare (koristeći sofisticirane računarske proračune u svakoj tački na površini sočiva stvara preciznu lomnu moć) omogućila je stvaranje multifokalnih ili progresivnih sočiva. Ova sočiva omogućuju osobi da jasno vidi na bilo kojoj udaljenosti, čak iu odsustvu vlastitog smještaja.
5.3. Hirurška korekcija
Refraktivna hirurgija je hirurška modifikacija refraktivnog optičkog sistema oka. Sve operacije se mogu podijeliti u dvije grupe: bez otvaranja očne jabučice (operacija mijenja zakrivljenost centra zbog utjecaja na periferiju rožnjače, a operacija mijenja zakrivljenost centra zbog utjecaja na optičku zonu) i otvaranjem očne jabučice (unutar oka su implantirane dodatne intraokularne leće). Vrste intervencija: radijalna keratotomija (primjena radijalnih rezova na rožnjači u jakom meridijanu, rijetko se koristi u modernoj medicini zbog komplikacija), refraktivna keratoplastika (operacija koja mijenja zakrivljenost centra zbog utjecaja na periferiju rožnice), fotorefrakcijska keraektomija PRC (negativni moment - dugo nakon operativni period) i LASIK (operacije koje mijenjaju zakrivljenost centra zbog utjecaja na optičku zonu).
Najsavremenija operacija je Lasik (laser in situ keratomileuciss). Pod lokalnom anestezijom izrezuje se površinski režanj rožnjače. Eksimerni laser (talasna dužina 193 nm) proizvodi ablaciju kornealnog sloja, nakon čega se vrši repozicija klapne.
ZAKLJUČAK
Optički sistem ljudskog oka sastoji se od različitih elemenata koji prelamaju svjetlosne zrake, nakon prolaska kroz različita okruženja koja odstupaju od svog puta, i mehanizama odgovornih za pravilno fokusiranje slika na mrežnjači: kada ti mehanizmi prestanu funkcionirati ispravno, pojavljuju se problemi vida.
Za jasnu percepciju subjekta, neophodno je da se njegova slika formira na mrežnici, inače osoba neće jasno videti objekat. Optički sistem oka sastoji se prvenstveno od rožnjače i sočiva, koje su po svojoj prirodi prilagođene za kontemplaciju udaljenih objekata. Da bi se ispitao objekat koji je udaljen više od pet metara od oka, sočivo mora poprimiti spljošteni oblik - onda će zrake svjetlosti koje dolaze iz udaljenih objekata upasti u njegov fokus i jasna slika će se pojaviti na mrežnici. Kada gledate objekte koji se nalaze bliže, ako se oblik objektiva ne promijeni, slika na mrežnjači će biti mutna. To se ne dešava, jer oko ima mehanizam smeštanja sočiva, čija je suština ovo: kada osoba gleda u bliski objekat, cilijarni mišić se kontrahuje i sočivo menja svoj oblik, postaje konveksno - zrake svetlosti koje izlaze iz objekta fokusiraju se na mrežnjači.
Kratkovidost je defekt vizuelne refrakcije (refrakcije), zbog čega su zrake svetlosti koje potiču od udaljenih objekata fokusirane ispred mrežnjače i kao rezultat toga osoba ih vidi nejasno. To je zato što očna jabučica ima veći promjer nego u normalnom stanju. Kratkovidost se može lako korigovati pomoću konkavnih optičkih sočiva ili nošenjem naočara sa takvim lećama - povećavaju fokus oka, tako da slika udaljenih objekata pada tačno na retinu. I danas, za korekciju vida, može se pribjeći hirurškim metodama: uz pomoć lasera, za promjenu zakrivljenosti rožnjače, a time i sposobnost prelamanja zraka objektiva.
Farsightedness je nedostatak vizuelne refrakcije, zbog čega zrake svjetlosti proizlaze iz predmeta koji se nalaze blizu, fokusiraju se iza mrežnjače i kao rezultat toga osoba ih vidi nejasno. To je zato što ljudska jabučica ima manji prečnik nego u normalnom stanju. Hyperopia se može lako korigovati koristeći zakrivljene optičke leće ili naočare sa takvim lećama - smanjuju fokus oka, tako da slika bliskih objekata pada tačno na retinu.
Astigmatizam je oštećenje vida koje nastaje zbog kršenja zakrivljenosti rožnice i izazivanja izgleda
iskrivljena slika objekata na mrežnjači. Zdrava rožnica ima polukružni oblik, a zakrivljenost svih njenih meridijana je skoro ista: zrake svetlosti koje prelaze rožnjaču prikupljaju se u jednoj ravnini i omogućuju vam da dobijete jasnu sliku i oblik objekta. U astigmatizmu, kada zakrivljenost rožnjače duž meridijana nije ista i aksijalna simetrija je slomljena, zrake svjetlosti koje prodiru u rožnicu projiciraju se u različitim ravnima na mrežnici - zbog toga osoba vidi iskrivljene objekte. Astigmatizam je korigovan upotrebom cilindričnih sočiva, koje odbijaju svetlosne zrake na željenoj osi, dok druge ne utiču na njih.
Stanje oka i sposobnost da se vidi može se pogoršati zbog različitih razloga. Oštećenje vida i bolesti očne jabučice mogu imati različite stupnjeve ozbiljnosti i posljedica; neke od njih su uobičajene, druge su vrlo rijetke, ali sve dijele jednu stvar; zbog bolesti očne jabučice naša vizija se pogoršava i dobijamo manje informacija iz vanjskog svijeta.
Ovo kršenje je gubitak paralelnosti osi oka, zbog čega su oči usmjerene na jedan objekt, tj. Jedna osa oka se stalno odstupa od druge. Problem leži u paralizi ili nedostatku koordinacije spoljašnjih mišića oka, koji su odgovorni za njegove pokrete i omogućavaju mozgu da prima komplementarne slike iz oba oka. Efekti strabizma zavise od starosti u kojoj se pojavio kod ljudi. Kada se strabizam pojavi u odrasloj dobi, zbog toga se javlja dvostruka vizija, jer se u svakom oku formira drugačija slika i mozak ih ne može spojiti u jednu sliku. Kada se u djetinjstvu pojavi strabizam, dvostruko viđenje se ne razvija zbog toga, jer mehanizam koji omogućava mozgu da kombinira slike dvaju očiju još nije formiran, on se formira tokom prvih godina života: ako mozak dobije dvije potpuno različite slike, on „eliminiše“ jednu iz slika i interpretira signal koji dolazi iz samo jednog oka. U početku, dva oka imaju sposobnost da percipiraju okolni svijet, ali s vremenom, ako zrikavost nije tretirana, devijantno oko gubi sposobnost da opazi okolne objekte, to jest, uopšte ne vidi.
Pokretljivost svakog oka zavisi od šest okulomotornih mišića u očnoj jabučici. Da bi se dve očne jabučice mogle kretati u istom pravcu, očni mišići bi trebali imati odličnu koordinaciju. Na primer, za lateralne pokrete očiju, neophodno je da se zategnu unutrašnji lateralni rektus mišići, spoljašnji se opuste, a zatim obrnuto.
Da bi se riješio problem strabizma, potrebno je „trenirati“ slabe očne mišiće, takav tretman, nazvan ortotopski, u mnogim slučajevima omogućava postizanje paralelnosti dvije osi oka.
To je kongenitalni poremećaj vida u boji, kojeg karakteriše nemogućnost razlikovanja određenih boja. Fotoreceptori osjetljivi na boju - konusi - podijeljeni su u tri tipa, od kojih svaki može razlikovati samo jednu primarnu boju: crvenu, zelenu ili plavu. Kod zdrave osobe, istovremena i parcijalna stimulacija tri vrste kukova omogućava razlikovanje širokog spektra boja. Kod slepila u boji, čoveku u potpunosti nedostaje jedan od tipova čunjeva, zbog čega ne može razlikovati boje koje su osjetljive. Često, sljepoća boja ne može razlikovati crvenu i zelenu. Kartice sa raznobojnim tačkama na njima se koriste za identifikaciju ovog odstupanja: tačke iste boje čine slova ili brojeve - osobe sa normalnim vidom mogu razlikovati simbole na karticama, dok za osobe koje slijepe boje ostaju neprimećene jer miješaju boje i pogrešno ih tumače.
Katarakta je zamućenje leće sa naknadnim gubitkom transparentnosti u leći zdravog oka; njegove manifestacije - smanjenje vidne oštrine zbog pojave i širenja zamračenog područja. Svako pogoršanje komponenti sočiva može uzrokovati stvaranje zamračenog područja, koje se može pojaviti u središnjem dijelu (nuklearna katarakta) sočiva ili u perifernoj (kortikalnoj katarakti), što će utjecati na vid. Ponekad su katarakte kongenitalne, ali u većini slučajeva to je bolest povezana sa starenjem koja se razvija kao rezultat transformacija koje se javljaju tokom godina; Glavni razlog za to je gubitak vodenog sadržaja leća i konsolidacija tkiva. Jedini tretman je operacija.
Optički sistem oka je veoma složena struktura koja se sastoji od mnogo različitih elemenata. Ovaj sistem je dizajniran za difuziju refrakcija i fokusiranje svjetlosnog snopa. Cilj je stvoriti kvalitetnu sliku. Optički sistem oka vam omogućava da dobijete informacije o tome šta se nalazi oko očiju. I vidimo je u različitim bojama i trodimenzionalnim slikama.
Posebnost je da se ovaj sistem može prilagoditi osvjetljenju, zahvaljujući prirodnoj adaptaciji očne jabučice. To daje mogućnost da se cjelina pretvori u percepciju svakog oka odvojeno u jedno. Ovo svojstvo oka se naziva binokularno. A ovo je prirodni refleks optičkog sistema oka.
____________________________
Postoji još jedna karakteristika - ona je stereoskopska. Kada primimo sliku sa svakim okom, tada počinje da se javlja dupliranje objekata, što je zbog činjenice da su nervni elementi jednog i drugog oka različiti i različiti. Zahvaljujući tome, moguće je procijeniti reljef objekta i njegovu udaljenost od osobe. U procesu gledanja, dva oka izvode različite uloge.
Element vizuelnog sistema, koji više ispunjava funkciju formiranja slike, je vodeće oko, a drugi je rob. Ovo svojstvo optičkog sistema oka može se vrlo lako provjeriti. Pogledajte predmet ili sliku kroz prorez ili neku vrstu rupe, prvo jednim okom, a zatim drugim. Za vodeće oko, neće doći do promjena i slika će stajati mirno, a za sljedbenika će doći do blagog pomaka.
Optičkom sistemu oka treba posvetiti veliku pažnju, ako bilo koji problem sa vidom počne, bolje je da se odmah konsultujete sa lekarom, a prevencija bolesti će vam omogućiti da zadržite vid i zdravlje duže vreme.
Optički sistem oka uključuje:
Ljuska je prozirne boje, koja je dio aparata za refrakciju svjetlosti i rožnica oka. Ima veliki broj nervnih vlakana koja osiguravaju njenu osjetljivost.
Rožnica se sastoji od:
Prema funkcijama rožnice, leća je oka, koja u pravom smjeru proizvodi fokus i smjer u različitim smjerovima zraka svjetlosti.
Oko leće nema nervnih završetaka, limfoidnog tkiva i krvnih sudova. Sličan je lentikularnoj prirodi leće koja ima različit radijus, zadnju i prednju površinu, zakrivljenost. Linija koja povezuje ove dvije površine naziva se osovina objektiva. Na vrh leće je pokrivena prozirna kapsula. Zbog slojevite strukture, podseća na luk.
Objektiv igra veoma važnu funkciju u optičkom sistemu oka, jer pomaže da se svjetlosni tok prenese na mrežnicu. Takođe je uključen u prelamanje svetlosnog fluksa.
Jedna od funkcija koje se izvode je da mehanizam prilagodljivosti funkcioniše. On igra ulogu particije koja dijeli oko na dva dijela. Istovremeno štiti osjetljivije dijelove očne jabučice od prodora mikroorganizama u staklasto tijelo.
Tanak sloj tkiva nervne prirode naziva se mrežnjača. Njegova struktura pomaže obraditi informacije i prevesti u signale koji su dostupni mozgu. Mrežnica se sastoji od deset različitih slojeva, ali samo dva utiču na rad vizuelnog aparata. To je sloj nervnih ćelija i epitel.
Funkcija mrežnice pretvara energiju svjetlosnog toka u elektromagnetni puls. Pružanje centralnog i perifernog vida.
Dve grupe mišića oka su podeljene:
Mišići očne jabučice podijeljeni su na koso i ravno. Desno-levi i gore-dole pokreti se izvode od strane mišića rektusa, kosi mišići se rotiraju oko optičke ose oka. Norma se smatra jednoličnom napetošću u kosim i rektus mišićima, a optičke osi očiju su paralelne.
Često se događa da mišići oka povremeno povređuju. Glavni razlog može biti preopterećenost. Često, ako osoba nosi kontaktna sočiva, oni mogu izgrebati površinu oka. Takođe, mišići očiju mogu biti povređeni ako dođe do prenaprezanja mišića lica. Različite zarazne bolesti također mogu izazvati bol. Dobar način za jačanje mišića oka je trening. Trebalo bi da uključuje vježbe za mišiće donjeg i gornjeg oka.
Takođe je potrebno obratiti pažnju na kružni mišić oka. On treperi, ima funkciju pumpe za cepanje i štiti očnu jabučicu.
Podijeljena je u tri dijela:
Optički sistem očne jabučice sastoji se od nekoliko formacija uključenih u prelamanje svjetlosnih valova. To je neophodno da se zrake koje dolaze iz objekta jasno fokusiraju na avion. Kao rezultat, moguće je dobiti jasnu i oštru sliku.
Struktura optičkog sistema oka uključuje sljedeće elemente:
U ovom slučaju, sve strukturne komponente oka imaju svoje karakteristike:
Osnovne funkcije koje pruža optički sistem oka prikazane su u nastavku:
Kao rezultat, osoba može percipirati objekte u volumenu, jasno i u boji, tj. Signale o realističnoj slici primaju strukture mozga. U isto vreme, oko je u stanju da opazi tamu i svetlo, kao i indikatore boja, odnosno da ima funkciju osetljivosti na svetlost i osetljivosti boje, respektivno.
Sljedeće karakteristike su svojstvene optičkom sustavu ljudskog oka:
1. Binokularnost - sposobnost percepcije trodimenzionalne slike sa oba oka, dok se objekti ne razdvajaju. Pojavljuje se na nivou refleksa, jedno oko djeluje kao vođa, drugo - rob.
2. Stereoskopija dozvoljava osobi da odredi približnu udaljenost do objekta i procjeni reljef i obrise.
3. Oštrina vida određena je sposobnošću razlikovanja dvije tačke koje su na određenoj udaljenosti jedna od druge.
Sva ova stanja mogu biti praćena sljedećim simptomima:
Pri ocjenjivanju rada optičkog sistema u cjelini potrebno je jasno odrediti koja je od očiju vodeća i koja od sljedbenika.
Ovo je lako odrediti jednostavnim testom. U isto vreme potrebno je da se kroz rupu na tamnom ekranu naizmenično gleda desnim i levim okom. U tom slučaju, ako oko vodi, slika se ne miče. Ako se oko pogoni, slika se pomera.
Da biste dijagnosticirali bolesti, morate izvesti nekoliko tehnika:
Lens deli unutrašnju površinu oka u dve kamere : prednja komora ispunjena vodenom vlagom i zadnja komora ispunjena staklastim tijelom. Objektiv je bikonveksna elastična sočiva koja je pričvršćena na mišiće cilijarnog tijela. Ciliarno telo obezbeđuje promenu oblika sočiva.
Kontrakcija ili opuštanje vlakana cilijarnog tijela dovodi do opuštanja ili napetosti Zinnovih ligamenata, koji su odgovorni za promjenu zakrivljenosti leće.
Oko kičmenjaka se često upoređuje sa kamerom, jer sistem leća (rožnica i sočivo) daje obrnutu i reduciranu sliku objekta na površini mrežnice (Hermann Helmholtz).
Količina svetlosti koja prolazi kroz sočivo je podesiva varijabilni otvor (zenica), i objektiv može da fokusira bliže i udaljenije objekte.
Optički sistem - dioptrijski aparat je kompleksan, neprecizno centriran sistem leća koji baca invertiranu, snažno redukovanu sliku okolnog sveta na retinu (mozak "okreće obrnutu sliku, a ona se doživljava kao direktna) Optički sistem oka se sastoji od rožnjače, vodene žlijezde, leće i staklastog tijela.
Kada zrake prođu kroz oko, one se prelamaju na četiri sučelja:
4. Između sočiva i staklastog tela.
Refraktivni mediji imaju različite indekse prelamanja.
(Složenost optičkog sistema oka otežava precizno ocjenjivanje tijeka zraka unutar njega i procjenu slike na mrežnjači. Stoga koriste pojednostavljeni model - "reducirano oko" u kojem su svi refrakcijski mediji spojeni u jednu sfernu površinu i imaju isti indeks loma.
Najveći dio refrakcije nastaje pri premještanju iz zraka u rožnicu - ova površina djeluje kao snažan 42D objektiv, kao i na površinama sočiva.
Refraktivna moć leće se mjeri fokalnom dužinom (f) . To je udaljenost iza leće u kojoj se paralelne zrake svjetlosti konvergiraju u jednoj točki.
Nodal point- tačka u optičkom sistemu oka kroz koju zrake prolaze bez prelamanja.
Refraktivna moć refrakcija bilo kog optičkog sistema izražena je u dioptrijama.
Dioptrija - jednaka je snazi loma objektiva žižne daljine 100 cm ili 1 metar
Optička snaga oka se izračunava kao inverzna fokalna dužina:
gdje f- stražnja žižna daljina oka (izražena u metrima)
U normalnom oku, ukupna moć prelamanja dioptrijskog aparata je 59 D kada gledate udaljene objekte i 70.5 D - at gledanje srodnih tema.
Da bi se dobila jasna slika objekta na određenoj udaljenosti, optički sistem mora biti ponovno fokusiran. Za ovo postoje dva jednostavna načina -
a) pomeranje sočiva u odnosu na retinu, kao kod kamere (u žabi); - (William Betz - američki oftalmolog - teorija je povezana sa transverzalnim i uzdužnim mišićima (19. stoljeće)
b) ili povećanje njegove refraktivne snage (kod ljudi) - (Herman Helmholtz).
Prilagođavanje oka jasnoj viziji objekata na različitim udaljenostima naziva se smještaj.
Smještaj nastaje mijenjanjem zakrivljenosti površina sočiva istezanjem ili opuštanjem cilijarnog tijela.
Poboljšanje prelamanja sočiva na smještaj u najbližoj točki postiže se povećanjem zakrivljenosti njegove površine, tj. ona postaje sve zaobljena, a na dalekoj tački ravna. Slika na mrežnici je zapravo smanjena i obrnuta.
Tokom smještaja dolazi do promjena u zakrivljenosti leće, tj. njegova prelamna snaga.
Promene u zakrivljenosti leće obezbeđene su njenim elastičnost i zinn ligamenti koji su pričvršćeni za ciliarno tijelo. U cilijarnom telu su vlakna glatkih mišića.
Sa njihovim smanjenjem, otpuštanje Zinn ligamenta slabi (oni se uvek istežu i istežu kapsulu koja kompresuje i izravnava sočivo). Objektiv zbog svoje elastičnosti zauzima konveksniji oblik, ako postoji relaksacija cilijarnog mišića (cilijarnog tijela) - Zinnov ligamenti su rastegnuti i sočivo se spljošti.
Na ovaj način , cilijarni mišići su prilagodljivi mišići. Oni su inervisani parasimpatičkim nervnim vlaknima. okulomotorni živac. Ako kaplješ atropin (isključen je parasimpatički sistem) poremećena blizu vidakako se dešava opuštanje cilijarnog tela i napetost ligamenata vezica - sočivo se izravnava. Parasimpatičke supstance - pilokarpin i ezerin uzrokuju kontrakciju cilijarnog mišića i relaksaciju zin ligamenata.
Objektiv ima konveksni oblik.
U oku sa normalnom refrakcijom formira se oštra slika udaljenog objekta na mrežnici samo ako je udaljenost između prednje površine rožnice i mrežnjače 24, 4 mm (u prosjeku 25-30 cm
Najbolja udaljenost vida - je udaljenost na kojoj normalno oko doživljava najniži napon kada gleda detalje objekta.
Za normalno oko mladića najudaljenija tačka jasne vizije leži u beskonačnosti.
Približna tačka jasnog vida je 10 cm od oka. (nemoguće je jasno vidjeti paralelne zrake).
Sa godinama, zbog odstupanja oblika oka ili refraktivne moći dioptrijskog aparata, elastičnost sočiva se smanjuje.
U starosti, blizina je pomaknuta (prezbiopija ilipresbyopia ), takona 25 godina najbliža tačka je već na udaljenosti24 cm i to60 godina ide u beskonačnost . Leće postaju manje elastične s godinama, a kada su Zinnovi ligamenti oslabljeni, njegova izbočina se ili ne mijenja ili se samo malo mijenja. Stoga se najbliža točka jasnog vida odmiče od očiju. Korekcija ovog nedostatka zbog bikonveksnih sočiva. Postoje još dvije anomalije loma zraka (refrakcija) u oku.
1. Miopija ili kratkovidost(fokus ispred mrežnjače u staklastom tijelu).
2. Farsightedness ili hyperopia(fokus se kreće izvan retine).
Osnovni princip svih nedostataka je taj prelomna jačina i dužina očne jabučice nisu međusobno u skladu.
Sa miopijom - očna jabučica je predugačka, a lomna snaga je normalna. Zrake se spajaju ispred mrežnice u staklastom tijelu, a na retini se pojavljuje krug udaljenosti. Za mijopiju, daleka tačka jasne vizije nije u beskonačnosti, već na konačnoj, bliskoj udaljenosti. Podešavanje - potrebno smanjiti moć prelamanja oka pomoću konkavnih sočiva s negativnim dioptrijom.
Sa hiperopijom i prezbiopija (senilan), tj . dalekovidost, očna jabučica je suviše kratka i zato se paralelni zraci udaljenih objekata sakupljaju iza mrežnjače, i stvara mutnu sliku objekta. Ovaj nedostatak prelamanja može se kompenzirati prilagodljivim naporima, tj. povećanje konveksnosti sočiva. Korekcija pozitivnim dioptrijama, tj. bikonveksne leće.
Astigmatizam - (odnosi se na anomalije refrakcije) nejednolika refrakcija zraka u različitim pravcima (npr. na vertikalnom i horizontalnom meridijanu). Svi ljudi u maloj mjeri su astigmatike. To je posljedica nesavršenosti strukture oka nije stroga sferičnost rožnice (koristite cilindrično staklo).
