Глаз оптическая система

НОУ СОШ «ВЕНДА»

Реферат

По физике

Тема: ГЛАЗ – оптическая система

Выполнил:

Ученик   9 «а» класса

Рощупкин Евгений

 

 

 

Руководитель:

Учитель физики

Липчанская Екатерина  Игоревна

 

 

 

г. Москва

2006 год

 

Для темы своего проекта я выбрал глаз поскольку он является одним из тех органов чувств человека без которых мы практически не представляем жизнь возможной, глаз также заинтересовал меня как оптическая система. Своей задачей я поставил разобраться в принципе работы глаза и его строении. Для решения этой задачи я посчитал необходимым поставить ряд опытов наглядно показывающих принцип работы глаза - как оптической системы. С их помощью я хотел узнать больше о возможных дефектах работы глаза и по возможности выяснить, как с ними справиться.

Перед тем как перейти к зрению рассмотрим остальные органы чувств.

 

Внешние чувства

У человека есть разные возможности  восприятия внешней информации. Это  делается с помощью органов чувств:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почему зрение? Потому что это важнейший орган  чувств, человек познаёт мир с помощью зрения на 70%

 

Разные виды глаз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хрусталиковый                                                                                              Фасеточный 

В природе есть несколько  разных типов глаз, одними из них  являются  хрусталиковый и фасеточный, как раз о них я вам и расскажу.

 

 
Хрусталиковый глаз

Хрусталиковый глаз это  наиболее распространенный тип глаза  на земле, как млекопитающие, птицы, рептилии, рыбы и головоногие моллюски так же и мы являемся обладателями хрусталиковых глаз.

Анатомия хрусталиково глаза 

 

 

Информация, полученная при помощи аппарата глазного яблока, передается по зрительным путям  сначала в подкорковые центры зрения, затем в высший зрительный центр в затылочных долях головного  мозга.

 

Глазное яблоко занимает основное место в орбите или глазнице, которая является костным вместилищем глаза и служит также для его защиты. Между глазницей и глазным яблоком находится жировая клетчатка, которая выполняет амортизирующие функции и в ней проходят сосуды, нервы и мышцы. Глазное яблоко весит около 7 грамм. Форма глазного яблока представляет собой слегка сплюснутый в переднезаднем направлении шар.

Стенка глазного яблока состоит  из трех оболочек:

Наружная оболочка. Большая ее часть представляет собой белковую плотную непрозрачную ткань. Это склера или белок глаза. Спереди склера переходит в меньшую часть наружной оболочки – прозрачную роговицу. Место перехода склеры в роговицу называется лимб.

Роговица расположена  на передней поверхности глаза, через  нее в глазное яблоко проникают лучи света. Прозрачность роговицы объясняется уникальностью ее строения, в ней все клетки расположены в строгом оптическом порядке. В роговице происходит процесс преломления световых лучей.

Средняя оболочка глазного яблока – сосудистая. Сосудистая оболочка состоит из: собственно сосудистой оболочки (хориоидеа) в заднем отделе глаза, ресничного или цилиарного тела в среднем отделе, переднего отдела – радужки.

Радужная оболочка или радужка  глаза находится в переднем отделе глаза. Она состоит из рыхлой соединительной ткани и сети сосудов. В центре радужки находится отверстие - зрачок, который исполняет роль диафрагмы,процес    регулируяции количества света, попадающего в глаз. Изменение диаметра зрачка под воздействием светового излучения называется реакция зрачков на свет или зрачковый рефлекс. Суживается и расширяется зрачок благодаря работе двух мышц расположенных в радужке. Это мышца, суживающая зрачок и мышца расширяющая зрачок.

Цвет  радужной оболочки от количества в  ней специальных клеток меланофоров, содержащих меланин. Чем больше меланина, тем темнее цвет радужки. По периферическому краю радужка переходит в ресничное или цилиарное тело. Ресничное тело снаружи прикрыто склерой. Оно имеет форму кольца и состоит из соединительной ткани, сосудов, ресничной мышцы и отростков ресничного тела. К отросткам ресничного тела при помощи специальной круговой связки прикрепляется хрусталик. Одной из важнейших функций ресничного тела является участие в процессе аккомодации. При сокращении ресничного тела связка ослабляется и хрусталик принимает более выпуклую форму, при этом улучшается видение ближних предметов, и, наоборот, при расслаблении ресничной мышцы, хрусталик принимает более плоскую форму, для улучшения зрения вдаль. Еще одной функцией ресничного тела является выработка внутриглазной жидкости, за счет которой питаются образования глаза, не имеющие собственных сосудов (роговица, хрусталик, стекловидное тело) и обеспечивается постоянное внутриглазное давление. Хориоидеа состоит из большого количества сосудов и занимает задние 2/3 сосудистой оболочки. Ее основная функция – питание сетчатки.

Внутренняя оболочка глазного яблока - сетчатка. Она представляет собой часть нервной системы и является первым отделом зрительного анализатора. В сетчатке световая энергия преобразуется в нервные импульсы. Происходит первичный анализ зрительной информации. Верхний слой сетчатки – пигментный. Он поглощает свет, уменьшая его рассеивание внутри глаза, и в нем же образуются зрительные вещества.

В следующем  слое находятся отростки клеток сетчатки – палочек и колбочек. Отростки содержат зрительные вещества (зрительный пурпур) – родопсин (палочки) и йодопсин (колбочки). Палочки и колбочки передают нервное возбуждение находящимся далее биполярным клеткам, а те в свою очередь ганглиозным клеткам. Отростки этих клеток собираются в зрительный нерв. Оптически активную часть сетчатки можно увидеть при обследовании глаза. Она называется глазное дно. На глазном дне можно рассмотреть сосуды, диск зрительного нерва, а так же желтое пятно. Желтое пятно – это область сетчатки, где сосредоточено максимальное количество колбочек, отвечающих за цветовое зрение.

 

 

Внутренняя часть глазного яблока представляет собой:

 

• внутриглазную жидкость
• хрусталик
• стекловидное тело.

Внутриглазная жидкость располагается в передней части глаза. Пространство между роговицей и радужкой называется передней камерой глаза, между радужкой и хрусталиком – задней камерой глаза. Жидкость внутри камер постоянно циркулирует.

Хрусталик представляет собой прозрачное тело, имеющее форму чечевицы или двояковыпуклой линзы. При помощи круговой (цинновой) связки он подвешен к отросткам ресничного тела. Хрусталик участвует в преломлении световых лучей и в акте аккомодации.

За хрусталиком  находится стекловидное тело. Оно  занимает основную часть полости глазного яблока. Это прозрачная студнеобразная масса, содержащая 98% воды. Стекловидное тело участвует в преломлении световых лучей, а также поддерживает тонус и форму глазного яблока.

К защитному  аппарату глаза относятся: веки, глазница. Верхнее и нижнее веки обеспечивают защиту глазного яблока от попадания различных предметов. Они смыкаются даже при движении воздуха и при малейшем прикосновении к роговице. При помощи мигательных движений век с поверхности глазного яблока убираются мелкие частицы пыли и равномерно распределяется слезная жидкость. Свободные края век плотно прилегают друг к другу при их смыкании. Кожа век тонкая, легко собирающаяся в складки. Подкожная клетчатка содержит чрезвычайно мало жира.

Внутренняя  поверхность век покрыта слизистой оболочкой – конъюнктивой. Конъюнктива имеет множество нервных окончаний, а ее клетки выделяют специальный секрет, смазывающий поверхность глазного яблока.

 

Прохождение света

На пути света в глаз лежит  несколько оптических тел:

1. Роговица - это линза, на долю которой приходится 40 диоптрий из всех 60 диоптрий общей преломляющей силы глаза. То есть, роговица - самая сильная линза в оптической системе глаза. Это является следствием разницы показателей преломления воздуха, находящегося перед роговицей, и показателя преломления её вещества.

Выйдя из роговицы, свет попадает в заполненную жидкостью  так называемую переднюю камеру глаза - пространство между внутренней поверхностью роговицы и радужкой.

2. Радужка представляет собой диафрагму с отверстием в центре - зрачком, диаметр которого может меняться в зависимости от освещения, регулируя поток света, попадающего в глаз.
3. За радужкой располагается хрусталик - ещё одна линза, преломляющая свет. Оптическая сила этой линзы меньше, чем у роговицы - она составляет примерно 18-20 диоптрий. Хрусталик по всей окружности имеет похожие на нити связочки (так называемые цинновые), которые соединяются с цилиарными мышцами, располагающимися в стенке глаза. Эти мышцы могут сокращаться и расслабляться. В зависимости от этого цинновы связки могут также расслабляться или натягиваться, в результате чего радиус кривизны хрусталика меняется - поэтому человек может видеть чётко как вблизи, так и вдали.
4. За хрусталиком располагается стекловидное тело, занимающее большую часть глаза и придающее ему форму. Других функций оно не имеет, а свет практически не преломляет. Оно имеет желеобразную структуру
5. После прохождения через все вышеперечисленные структуры свет попадает на сетчатку, играющую в глазу роль фотоплёнки. Состоящая из девяти слоёв клеток, сетчатка предназначена для преобразования световой энергии в энергию нервного импульса. 
      Миллионы маленьких клеток сетчатки, называемые фоторецепторами, превращают световую энергию в энергию нервных импульсов и посылают её в мозг.

 

Дефекты зрения

Существует множество  дефектов зрения, как глаукома, катаракта  и.т.д. Мы же рассмотрим только близорукость и дальнозоркость так как они  являются в той или иной степени  знакомы всем нам и эти проблемы возникают из-за сбоя глаза, как оптической системы.

 

Близорукость

Близорукость возникает если фокус оптической силы глаза находится перед сетчаткой, и наилучшее изображение предмета на расстоянии 5-ти метров от глаза формируется не на сетчатке глаза, а перед ней.

Миопия возникает, если преломляющая сила оптических сред глаза слишком велика для длины глаза, или, наоборот, длина глаза слишком мала для преломляющей способности оптического аппарата глаза. Аккомодация в этом случае не помогает, так как она может только увеличить оптическую силу сред глаза, а не уменьшить. Количество диоптрий, на которое нужно уменьшить преломляющую силу глаза, для того, что бы он стал эмметропическим, определяет степень миопии. При близорукости, дальнейшая точка ясного видения предмета находится ближе 5 метров. Пациенты нуждаются в аккомодации только на более близких расстояниях, а пациенты степень близорукости которых достигает трех диоптрий совсем не нуждаются в аккомодации ближе расстояния 33 см, на котором собственно и производится работа зрения вблизи.

Близорукость определяется увеличенной преломляющей способностью хрусталика. Чаще всего такой вид близорукости возникает при изменениях хрусталикового ядра, возникающих у больных сахарным диабетом, и при некоторых врожденных формах катаракт. Иногда возникает лекарственная лентикулярная близорукость, при поражении ткани хрусталика из-за приема некоторых лекарств (фенотиазин, гидролазин, хлорталидон).

Миопическая болезнь возникает, когда длина глаза оказывается слишком большой обычно за счет роста передней части глазного яблока. Вначале это бывает физиологическая близорукость, но при миопической болезни процесс не стабилизируется на каких-либо цифрах близорукости, а прогрессирует постоянно и глазное яблоко продолжает свой рост. Глазное яблоко при миопической болезни увеличено в размерах, глазная щель расширена, зрачок обычно широкий, передняя камера глаза глубокая.

Пациенты с близорукостью жалуются на ослабление зрения вдаль, которое постепенно увеличивается. Часто такие пациенты прищуриваются, так как при этом площадь зрачка уменьшается, уменьшая рассеивание лучей света, и зрение несколько улучшается. Увеличение глазного яблока в размерах вызывает изменение его структур. Увеличивается радиус кривизны роговицы.

 

Дальнозоркость

При дальнозоркости или гиперметропии фокус оптической системы глаза (формирование наилучшего изображения) находится позади сетчатки. Такую рефракцию называют еще слабой рефракцией по отношению к данному глазу. Т.е рефракция маловата относительно переднезаднего размера глаза.

При гиперметропии уменьшена величина глазного яблока спереди назад, уменьшена глубина передней камеры глаза, обычно более узкий зрачок. В таком глазу четкое изображение могли бы дать сходящиеся лучи, но в природе таких лучей не существует. При отсутствии четкого изображения предмета на сетчатке, включается механизм аккомодации, который позволяет добавить глазу недостающие диоптрии и переместить изображение предмета на сетчатку. При дальнейшем приближении предмета к глазу, при гиперметропии степень аккомодации должна увеличиваться в большей степени, чем у глаза с нормальной рефракцией. Поэтому у гиперметропов резервы аккомодации заканчиваются раньше, и раньше возникает пресбиопия и для ее коррекции нужны более сильные линзы.

Пациент с дальнозоркостью при отсутствии аккомодации видит нечетко предметы на любых расстояниях, причем при приближении предмета к глазу, зрение ухудшается. На более близких расстояниях лучи от предметов окружающей среды становятся расходящимися и гиперметропическому глазу сфокусировать их еще тяжелее, чем параллельные лучи из бесконечности. Требуется дополнительное усилие аккомодации. Термин дальнозоркость объясняется тем, что вдали такой пациент видит все-таки лучше, чем вблизи.