3.2. Типични оптични системи. Ограничение на лъчевия лъч
3.2.1. Окото като оптична система и приемник на радиация
Зрението - способността на окото да вижда - дава възможност на човек да познава света около нас и се осъществява с помощта на сложна оптична и физиологична система - окото. Тази система преобразува енергията на оптичното излъчване в зрителни усещания.
Човешкото око е вид оптично устройство, което представлява сферично тяло, покрито с непрозрачна обвивка - склера 10, чиято предна прозрачна част се нарича роговица 3. Зад роговицата е лещата 4, разделяща вътрешната кухина на окото на предна камера 5, пълна с воден хумор, и задна камера 1, пълна със стъкловидното тяло. Лещата е двойно изпъкнала леща от хрущялно вещество, кривината на повърхностите
което може да се промени под действието на околните мускули 6, което води до промяна в оптичната сила на лещата (ac
Пред лещата е разположена диафрагмата - ирис 2, през чийто отвор, наречен зеница, светлината навлиза в окото. Ирисът преминава в по-тънка съдова мембрана 8, покриваща вътрешната повърхност на склерата и състояща се от мрежа от кръвоносни съдове. Вътрешната повърхност на задната камера е покрита с ретина (ретина) 11. Ретината (ретината) е приемник на светлинна енергия, влизаща в окото, и има много сложна структура. Има десет слоя. Първият слой се формира от отделни влакна на зрителния нерв, които са в пряк контакт със стъкловидното тяло. Следващите седем слоя се състоят от окончания на нервни влакна - неврони. Светлоприемните елементи на ретината са окончанията на оптичните нервни влакна, които образуват деветия слой. Те са разделени на два вида: конуси ипръчици. Пръчиците (около 130 милиона) са дълги 63,81 микрона и около 1,8 микрона в диаметър, докато конусите (около седем милиона) са дълги около 35 микрона и дебели 5,7 микрона. Конусите и пръчиците са съставени от вещества, които силно абсорбират светлината. Поглъщането на светлина е придружено от химическа реакция на разлагане на веществото (визуално лилаво), което формира основата на зрителната стимулация, която се предава на мозъка чрез нервни влакна. Конусите и пръчиците са неравномерно разпределени по ретината. Шишарките се намират предимно в централната част
ретина, където има макула лутея 12. В централната фовея на макулата с площ от около 0,5 mm2 има изключително конуси. Това място на ретината е мястото на най-високата разделителна способност на окото. Линия 9, минаваща през центъра на макулата и задната възлова точка на окото, се нарича зрителна ос. Той е отклонен от оптичната ос 14 на окото под ъгъл от 5°. С отдалечаване от макулата пръчките започват да преобладават и само пръчици се намират по краищата на ретината. Оптичният нерв навлиза в окото далеч от макулата. Мястото на влизане на зрителния нерв е сляпо петно 13, в което няма фоточувствителни елементи.
Очната основа - разстоянието между центровете на зениците на окото - при възрастен е 56,74 mm. Средна стойност на очите-
Ориз. 3.8. Опростено изображение на оптичната система на окото: а - окото като оптична система; фокусно разстояние на окото при наблюдение:
b - отдалечена точка; c - близка точка.
основа е равна на 65 мм. Очната ябълка може да се завърти на 45° с помощта на мускули. 50°. При наблюдение на близко разположени обекти очите се обръщат така, че техните зрителни оси образуват определен ъгъле ъгълът на конвергенция с най-голяма стойност, равен на 32°. Окото е много чувствителен инструмент. Реагира на много голяма разлика в яркостта на костите: от 10 -7 до 10 5 cd/m2. Тази способност на органа на зрението да се адаптира към различни интензитети на светлинно излагане, което се изразява в промяна на светлочувствителността, се нарича зрителна адаптация. Окото може да различи до 25 000 нюанса на слънчева светлина и може да възприеме проблясък на светлина, който продължава по-малко от милисекунда.
При наблюдение с две очи две изображения на един и същ обект се комбинират в едно визуално изображение, поради което се формира представа за дълбочината на пространството, т.е. става възможно триизмерно възприемане на пространството, наречено стереоскопично зрение.
Човешкото око често работи с оптични инструменти: зрителни тръби, бинокли, телескопи, лупи, микроскопи и др., Следователно, когато се разглежда работата на оптично устройство, е необходимо да се вземат предвид оптичните и физиологичните свойства на окото.
Ако окото се разглежда като оптична система, то може да бъде схематично представено като комбинация от две лещи (фиг. 3.8, а): роговица 1 и леща 3. Зад роговицата 1 е предната камера на окото, пълна с воден хумор с n2 = 1,336.
Задната стена на камерата се образува от ириса с отвор 2 в средата - зеницата. Диаметърът на зеницата варира от 2 до 8 mm в зависимост от светлинния поток, влизащ в окото.
Светлинната адаптация се осъществява чрез промяна на диаметъра на зеницата на окото. Привечер достига 6,8 мм, а при ярка светлина - 1,5 мм. 2 мм.
Вътрешната равнина на окото зад лещата е изпълнена с желатиново прозрачно вещество, наречено стъкловидно тяло с α 4 = 1,336. Ако окоторазглежда като оптична система, тогава рязко изображение на обекти, наблюдавани от окото, се изгражда върху ретината 4 (фиг. 3.8, а).
Оптичните константи на очите за различните лица варират в широки граници, така че средните стойности са установени за всички константи на окото. Закръглените стойности на някои параметри на окото са показани на фиг. 3.8, b, c. Око с посочените параметри се нарича схематично око.
Способността на окото да променя оптичната сила на лещата с помощта на пръстеновидния мускул се нарича акомодация.
Благодарение на акомодацията окото може ясно да вижда отдалечени обекти. Образът винаги се изгражда върху ретината.
Най-отдалечената точка на окото вижда без акомодация. Нарича се далечна зрителна точка. Обектът (t. A) се намира безкрайно далеч (фиг. 3.8, b). Фокусно разстояние на окото /d =
При максимална акомодация окото вижда точката на близко виждане (t .Ab). Намира се пред окото на разстояние 92 мм. Фокусното разстояние на окото в този случай> B' = 18,9 mm (фиг. 3.8, c). Най-удобната точка за наблюдение с окото е на разстояние 250 mm пред окото, това разстояние е най-добро.
При наблюдение с две очи полето на окото по хоризонта е 184.200°, а по вертикала 130°. Видимостта на обектите в различните части на полето е различна: зона на ясно виждане - 2 °; зона на ясно виждане — 30° хоризонтално и 22° вертикално; зона на периферното зрение, в рамките на която е невъзможно да се идентифицират обекти. Има голямо значение за ориентацията в околното пространство.
Граничният ъгъл y, под който окото все още вижда две близко разположени точки отделно, се нарича граница на ъглова разделителна способност. С добра осветеност на изображението от около 50 лукса, средната разделителна способностна окото е една дъгова минута (\j/= 1'). Привечер (с диаметър на зеницата 6,8 mm) y пада до две минути (\/= 2').
Използване на пунктирани светове (специални тестови раздели