Недостатки оптической системы глаза

Глаз почти не имеет аберраций, свойственных линзам. Сферическая аберрация обычно отсутствует, так как зрачок ограничивает приосевой пучок света. Сферическая аберрация в хрусталике не проявляется, так как он плотнее в середине, чем во внешних слоях). Этот вид аберрации может проявляться лишь в сумерках, когда зрачок расширен. Хроматическая аберрация не проявляется по ряду причин, в том числе и из-за малости размера зрачка. Астигматизма косых лучей нет, так как глаз всегда устанавливается в направлении наблюдаемого объекта. Астигматизм может быть из-за асимметрии оптической системы глаза. Это обусловлено несферической формой роговицы, хрусталика. При этом глаз не способен видеть одинаково резко взаимно перпендикулярные линии. Компенсация — использование цилиндрических линз. В норме в глазу при отсутствии аккомодации задний фокус совпадает с сетчаткой. Такой глаз называется эмметропическим. Глаз, в котором это условие не выполняется, называется аметропическим. Видами аметропии являются близорукость (миопия) и дальнозоркость (гиперметропия), рис. 3.10

Рисунок 3.10 Изображение удаленного предмета в глазе: a – нормальный глаз; b – близорукий глаз; с – дальнозоркий глаз.

Расстояние наилучшего зрения у близорукого глаза меньше, а у дальнозоркого больше, чем у нормального глаза. Для исправления дефекта зрения служат очки. Для дальнозоркого глаза необходимы очки с положительной оптической силой (собирающие линзы), для близорукого – с отрицательной оптической силой (рассеивающие линзы).

Для наблюдения удаленных предметов оптическая сила линз должна быть такой, чтобы параллельные пучки фокусировались на сетчатке глаза. Глаз должен видеть через очки мнимое прямое изображение удаленного предмета, находящееся в дальней точке аккомодации данного глаза. Если, например, дальняя точка аккомодации близорукого глаза находится на расстоянии 80 см, то применяя формулу тонкой линзы получим:

d = ∞, f = –0,8 м, следовательно, дптр.

Следует отметить, что у дальнозоркого глаза дальняя точка аккомодации мнимая, т. е. ненапряженный глаз фокусирует на сетчатке сходящийся пучок лучей. Потому при рассмотрении удаленных предметов очки для дальнозоркого глаза должны превращать параллельный пучок лучей в сходящийся, т. е. обладать положительной оптической силой.

Очки для «ближнего зрения» (например, для чтения) должны создавать мнимое изображение предмета, находящегося на расстоянии d₀ = 25 см (т. е. на расстоянии наилучшего зрения нормального глаза), на расстоянии наилучшего зрения данного глаза. Пусть, например, близорукий глаз имеет расстояние наилучшего зрения 16 см. По формуле тонкой линзы получим: d = d₀ = 0,25 м, f = –0,16 м, следовательно,

дптр. Вследствие сужения области аккомодации у многих людей очки для ближнего зрения должны обладать большей (по модулю) оптической силой по сравнению с очками для рассматривания удаленных предметов.

Рис. 3.11 иллюстрирует коррекцию дальнозоркого и близорукого глаза с помощью очков.

Рисунок 3.11 Подбор очков для чтения для дальнозоркого (a) и близорукого (b) глаза. Предмет A располагается на расстоянии d = d0 = 25 см наилучшего зрения нормального глаза. Мнимое изображение A' располагается на расстоянии f, равном расстоянию наилучшего зрения данного глаза.