Глаз человека является оптическим прибором, который обладает повышенной чувствительностью к перепадам освещения. Важной характеристикой оптического прибора человека является разрешающая способность глаза. Точки воспринимаются по-разному при попадании на чувствительные рецепторы.
Что такое разрешающая способность глаза
Человеческий глаз — орган сложный по строению. Глазное яблоко имеет форму шара с длиной 24–25 мм и содержит светопреломляющий и световоспринимающий аппарат.
Разрешающей способностью глаза человека считается расстояние между двумя объектами или линиями, видимыми раздельно. Оценить разрешение можно в минутах или миллиметрах, чаще всего выявляют число линий, видимых раздельно в интервале 1 мм. Причиной изменения разрешения глаза становятся анатомические размеры рецепторов и их связи.
Разрешение глаза человека зависит от факторов:
- Нервные перерабатывают сигнал, поступивший на сетчатку глаза.
- Оптические - неровности роговицы, нарушение фокусировки, дифракция на радужке, рассеивание света и нарушения глаза.
Контрастность объектов оказывает влияние на разрешение. Отличие можно заметить при дневном и ночном освещении. Днем влияние дифракции увеличивается за счет сужения зрачка, а отклонение роговицы от правильной формы не влияет на изображение. Ночью зрачок расширяется и становится частью периферийной зоны роговицы. Качество зрения снижается при нарушении роговицы, что происходит из-за рассеивания света на фоточувствительных зонах глаза.
Определение разрешающей способности
Для выявления формулы разрешающей способности глаза следует понимать, что разрешающая способность — это показатель, обратный самому маленькому углу между направлениями на 2 точки, при котором получаются разные изображения.
Дифракция света на входном зрачке выглядит, как светлый круг в центре. Первый дифракционный минимум находится под определенным углом от центра. Для определения разрешающей способности глаза необходимо знать диаметр зрачка и длину световой волны. Диаметр зрачка во много раз превышает длину волны.
Более 84% линии света, проходящего через зрачок, попадает в кружок Эйри. Максимальный показатель составит 1,74%, остальные максимумы показывают доли от первого. Таким образом, дифракционную картину считают состоящей из центрального светлого пятна с угловым радиусом. Это пятно проецирует изображение на сетчатку. Так формируется дифракция.
Угол зрения
Установлено, что влияние угла зрения на разрешающую способность глаза велико. В пространстве находятся 2 точки, которые проходят преломляющую среду глаза и соединяются на сетчатке. Лучи после преломления образуют угол, который называется углом зрения.
Величина угла зрения будет зависеть от величины предмета и его расстояния до глаза. Один и тот же предмет, но на разном расстоянии, будет отображаться под разным углом. Чем предмет ближе, тем больше будет угол преломления. Этим объясняется, что чем ближе предмет, тем человек детальнее его может рассмотреть. При этом известно, что человеческий глаз различает 2 точки в том случае, если они отображаются под углом не менее, чем 1 мин. Световой луч должен упасть таким образом на 2 ближайших нервных рецептора, чтобы между ними остался хотя бы один нервный элемент. Поэтому нормальное зрение зависит от разрешающей способности глаза. После преломления угол зрения остается равен 1 мин.
Рефракция
Одной из характеристик органа зрения считается рефракция глаза, от которой зависит острота и отчетливость получаемого изображения. Ось глаза, стороны хрусталика и роговицы влияют на рефракцию. От этих параметров будет зависеть, сходятся лучи на сетчатке или нет. В медицинской практике измеряют рефракцию физически и клинически.
Физический способ производит расчет от хрусталика до роговицы, не учитывая особенности глаза. В этом случае не учитывается, чем характеризуется разрешающая способность глаза, а рефракция измеряется в диоптриях. Диоптрия соответствует расстоянию, через которое преломляемые лучи сходятся в одной точке.
За среднюю величину рефракции глаза берут показатель в 60 диоптрий. Но расчет не эффективен для определения остроты зрения. Несмотря на достаточную силу преломления, человек может не видеть четкого изображения из-за особенностей строения глаза.
Если оно нарушено, то лучи могут не попадать на сетчатку при оптимальном фокусном расстоянии. В медицине используют расчет взаимосвязи рефракции глаза и расположение сетчатки.
Разновидности рефракции
В зависимости от того, где находится главный фокус, спереди или сзади сетчатки глаза, различают следующие виды рефракции: эмметропию и аметропию.
Эмметропия - нормальная рефракция глаза. Преломленные лучи сходятся в сетчатке. Без напряжения человек видит предметы, удаленные на расстоянии нескольких метров. Только 40% людей не имеют зрительных патологий. Изменения происходят после 40 лет. При нормальной рефракции глаза, человек может читать без усталости, что происходит благодаря фокусу на сетчатке.
При несоразмерной рефракции — аметропии, главный фокус не совпадает с сетчаткой, а находится спереди или сзади. Так различают дальнозоркость или близорукость. У близорукого человека самая дальняя точка располагается рядом, причина неправильного преломления скрывается в увеличении глазного яблока. Поэтому такие люди плохо видят предметы, расположенные вдалеке.
Дальнозоркость наступает при слабой рефракции. Параллельные лучи сходятся за сетчаткой, а изображение человеку видится размытым. Глазное яблоко имеет сплющенную форму и четко отображает дальние предметы. Заболевание чаще всего развивается после 40 лет, хрусталик теряет эластичность и не может изменить кривизну.
Цветовая чувствительность глаза
Человеческий глаз обладает чувствительностью к разным участкам спектра. Относительная световая эффективность в спектральном круге равна отношению чувствительности глаза к свету с длиной волны 555 нм.
Глаз видит только 40% солнечного излучения. Человеческий глаз имеет высокую адаптацию. Чем ярче свет, тем меньше становится зрачок. Оптимальным для высокой чувствительности становится зрачок диаметром 2–3 мм.
Днем глаз имеет большую чувствительность к желтой части спектра, а ночью — к сине-зеленой. По этой причине вечернее зрение становится хуже, и снижается восприимчивость цветов.
Недостаток оптической системы глаза
Глаз, как оптический прибор, не лишен недостатков. Наименьшее линейное расстояние между двумя точками, при котором сливаются изображения, называется линейным периодом разрешающей способности глаза. Нарушение строения хрусталика и роговицы приводит к развитию астигматизма.
Оптическая сила в вертикальной плоскости не равняется силе в горизонтальной. Как правило, одна немного больше второй. При этом глаз по вертикали может быть близоруким, а по горизонтали - дальнозорким. Если разница в этих линиях составляет 0,5 дптр или меньше, то ее не корректируют очками и относят к физиологической. При большем отклонении назначают лечение.
Нецентрированность оптической системы глаза
Разрешающая способность глаза зависит от строения оптической системы органа зрения. За оптическую ось принимают прямую, проходящую через центр. Зрительная ось — прямая, которая проходит между узловой точкой глаза и фовеолой.
При этом, центральная ямка не находится на прямой, а располагается внизу, ближе к височной части. Оптическая ось пересекает сетчатку, не задевая центральную ямку и диск зрительного нерва. Нормальный глаз создает угол между оптической и зрительной осями от 4 до 8о. Угол становится больше при дальнозоркости, при близорукости меньше или отрицательным.
Центр роговицы редко совпадает с оптическим центром, соответственно, система глаза считается нецентрированной. Любое отклонение мешает лучам сходиться на сетчатке и снижает разрешающую способность глаза. Разброс нарушений глаза велик и у каждого человека может отличаться.
