Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Аккомодация глаза
Аккомодация глаза

Анимация

Описание

Аккомодация глаза (латинский ассоmоdatio приспособление) – изменение преломляющей силы глаза, обеспечивающее его способность ясно видеть предметы, находящиеся на различных расстояниях.
Глаз человека представляет собой сложную оптическую систему, которая по своему действию аналогична оптической системе фотоаппарата. Схематическое устройство глаза представлено на рис.1. Глаз имеет почти шарообразную форму и диаметр около 2,5 см. Снаружи он покрыт защитной оболочкой 1 белого цвета – склерой. Передняя прозрачная часть 2 склеры называется роговицей. На некотором расстоянии от нее расположена радужная оболочка 3, окрашенная пигментом. Отверстие в радужной оболочке представляет собой зрачок. В зависимости от интенсивности падающего света зрачок рефлекторно изменяет свой диаметр приблизительно от 2 до 8 мм, то есть действует подобно диафрагме фотоаппарата. Между роговицей и радужной оболочкой находится прозрачная жидкость. За зрачком находится хрусталик 4 – эластичное линзоподобное тело. Особая мышца 5 может изменять в некоторых пределах форму хрусталика, изменяя тем самым его оптическую силу. Остальная часть глаза заполнена стекловидным телом. Задняя часть глаза – глазное дно, оно покрыто сетчатой оболочкой 6, представляющей собой сложное разветвление зрительного нерва 7 с нервными окончаниями – палочками и колбочками, которые являются светочувствительными элементами.
Глаз человека
рис.1

 

Физиологический механизм аккомодации глаза состоит в том, что при сокращении волокон ресничной мышцы глаза происходит расслабление ресничного пояска, с помощью которого хрусталик прикреплен к ресничному телу. При этом уменьшается натяжение сумки хрусталика, и он благодаря своим эластическим свойствам становится более выпуклым. Расслабление ресничной мышцы ведет к утолщению хрусталика (рисунок 2). Иннервация ресничной мышцы осуществляется глазодвигательным и симпатическим нервами. В процессе аккомодации осуществляются изменения кривизны преломляющих поверхностей хрусталика и перемещение его слоев под воздействием аккомодационной (цилиарной) мышцы.
Схема изменения формы хрусталика (указан стрелкой) при аккомодации глаза: слева в состоянии покоя; справа при сокращении ресничной мышцы (степень утолщения хрусталика показана штриховкой)
рис.2
В нормальном глазу, сфокусированном для рассматривания предметов, расположенных на расстоянии больше 5м от глаза, общая рефракция (преломляющая сила) глаза составляет ~60 дптр. Для получения четкого изображения на сетчатке предмета, находящегося на более близком расстоянии, оптический аппарат глаза должен быть перефокусирован. Это может произойти за счет увеличения преломляющей силы хрусталика.
Сокращение ресничной мышцы управляется парасимпатическими нервными волокнами, идущими в составе глазодвигательного нерва. Симпатические влияния на ресничную мышцу в управлении аккомодацией малозначимы. Естественным стимулом для изменения аккомодации по–видимому является нечеткость изображения на сетчатке. Информацию о наличии такого изображения фиксируют соответствующие нейроны проекционной зоны коры, связанные с глазодвигательным ядром (Эдингера–Вестфаля) ствола мозга. Аксоны (предганглионарные парасимпатические волокна) нейронов этого ядра в составе глазодвигательного нерва идут к цилиарному ганглию (ресничному узлу), расположенному позади глаза. Постганглионарные волокна ресничного узла в составе коротких ресничных нервов направляются к цилиарной мышце.
Как и любой вероятностный процесс, аккомодация может быть охарактеризована двумя функциями времени: уровнем и дисперсией значений переменных, описывающих аккомодацию. Для оценки возможностей аккомодации глаза используются ряд показателей.
Величина отклонения от нормы расстояния от глаза до ближайшей точки отчетливого видения (ближайшая точка аккомодации). Интенсивность аккомодации зависит от расстояния ближайшей точки ясного видения от глаза. Чем ближе расположен рассматриваемый предмет, тем больше напряжение аккомодации и его результат – интенсивность аккомодации. Возможности напряжения аккомодации ограничены максимальным пределом (проксимальная аккомодация). Такому пределу соответствует минимальное расстояние от глаза, на котором предмет виден ясно. Это расстояние называют расстоянием до ближайшей точки отчетливого (ясного) видения. При рассмотрении предметов, расположенных ближе, интенсивность аккомодации не может увеличиваться. Таким образом, проксимальная аккомодация является аккомодацией максимальной интенсивности, а расстояние от глаза до ближайшей точки ясного видения является одним из косвенных показателей возможностей аккомодации.
При рассмотрении далеких предметов, например, находящихся на расстоянии больше пяти метров, напряжение аккомодации минимально (дистальная аккомодация). Отсюда, диапазон между максимальной и минимальной интенсивностью аккомодации может характеризовать амплитуду аккомодации (силу аккомодации). Аккомодация реализуется главным образом за счет изменения рефракции (преломляющей силы) глаза. Общая рефракция диоптрического аппарата нормального глаза молодого человека при минимальной (дистальной) аккомодации составляет ~ 60 дптр. При максимальной (проксимальной) аккомодации общая рефракция глаза молодого человека может быть более 70 дптр. Отсюда, диапазон между максимальной и минимальной рефракцией, составляющий разницу ~ 70 – 60 = 10 дптр является оценкой силы аккомодации. С возрастом возможности аккомодации снижаются. В частности сила аккомодации к 50 годам может снижаться до ~2 дптр , а к 70 годам может снижаться до ~0,5 дптр. Одной из главных причин возрастного снижения аккомодации считают уменьшение эластичности хрусталика.
Возможности аккомодации может также характеризовать время, затраченное на переключение зрения с ближайшей точки отчетливого видения на бесконечность (расстояние больше 5 м). Созданы специальные устройства, для измерения этого показателя.
Границы, в пределах которых глаз в состоянии аккомодировать и благодаря этому ясно видеть предметы, расположенные на различных расстояниях, определяются объемом аккомодации или шириной аккомодации.
Объем аккомодации APR определяется как разность между аметропией и максимальным напряжением аккомодации глаза:
aR – расстояние от передней главной точки глаза до дальнейшей точки; аP – расстояние от передней главной точки глаза до ближайшей точки; AR – аметропия – величина, обратная расстоянию (в метрах) от передней главной точки глаза до дальнейшей точки; АP – максимальное напряжение аккомодации – величина, обратная расстоянию (в метрах) от передней главной точки глаза до ближайшей точки.

Аккомодация может зависеть от ряда факторов.
1) Напряжение и как его результат – интенсивность нормальной аккомодации нелинейно зависит от расстояния глаза до рассматриваемого предмета. При рассматривании близких предметов (больше ~7 см) аккомодация осуществляется в наибольшей степени, при рассмотрении далеких предметов, например, находящихся на расстоянии больше пяти метров, аккомодация осуществляется в наименьшей степени. Зависимость по форме напоминает убывающую экспоненту.
2) С возрастом возможности аккомодации снижаются. Ближайшая точка ясного видения постепенно устойчиво отодвигается от глаза. К 40 годам расстояние до ближайшей точки ясного видения увеличивается до 0,16 м, а к 60 годам устойчиво увеличивается до 1,0м (пресбиопия). Зависимость уровня аккомодации от возраста по форме напоминает убывающую экспоненту.
3) Аккомодация может временно изменяться под влиянием ряда факторов. Возможности аккомодации могут снижаться при утомлении зрения, при действии ряда химических веществ: алкоголь, медикаменты (атропин, неостигмин), бактериальные токсины.
В соответствии с общей закономерностью, нарушение управления зрением от любых причин прежде всего скажется на дисперсии и дисперсионных функциях любых показателей зрения (в том числе и на показателях аккомодации) и лишь затем на их уровне и соответствующих функциях. Это принципиальное новое положение в психофизиологии.

Как уже было сказано выше, с возрастом хрусталик глаза теряет свою эластичность, в связи с чем ближайшая точка ясного зрения отодвигается от глаза, и человек теряет способность четко видеть предметы на близком расстоянии – наступает явление пресбиопии (старческой дальнозоркости). Пресбиопический глаз – это глаз, утративший с возрастом частично или полностью аккомодационную способность. Соответственно этому неизбежно и монотонно уменьшается объем аккомодации. Возрастные изменения объема аккомодации представлены на рис.3. На рис.3 по оси абсцисс отложен возраст в годах. По оси ординат слева – аккомодации APR (дптр), справа – расстояние до ближайшей точки для эмметропа аP (см). Из таблицы видно, что максимальное значение объема аккомодации соответствует возрасту – 10 лет и составляет в среднем 14 дптр, а для 20 – 30 лет – 8 дптр. С возрастом объем аккомодации убывает почти по линейной зависимости, и, начиная с 60 лет, достигает постоянного значения (около 1 дптр). По данным некоторых авторов, объем аккомодации после 60 лет равен нулю.

Возрастные изменения аккомодации: 1 – среднее значение объема аккомодации; 2, 3 – диапазон изменений объема аккомодаций
рис.3

 

 





 


 

 

 

Ключевые слова

 

Разделы наук

 

Используется в научно-технических эффектах

Телевизионный микроскоп (Телевизионный микроскоп )
Оптическое изображение, каждая точка которого соответствует одной точке изображаемого оптической системой объекта (Стигматическое изображение )
Аберрация оптических систем (Аберрация оптических систем )

 

Используется в областях техники и экономики

3Оптическая техника
1Медицинские технологии
2Медицинская техника
1Клеточная инженерия
1Химическое и нефтяное машиностроение
1Хранилища сырья и продукции химической промышленности
1Технологии химических реактивов и особо чистых веществ
1Технологии химических волокон и нитей
1Технологии лакокрасочных материалов и органических покрытий
1Технологии производства резин и изделий из них
1Технологии пластмасс
1Технологии переработки нефти и газа
1Технологии пестицидов и дезинфицирующих средств
1Технологии душистых средств
1Технологии взрывчатых веществ и средств химической защиты
1Промышленный синтез органических красителей и пигментов
1Технологии органических веществ и продуктов
1Технологии производства силикатных материалов
1Производство удобрений
1Технологии неорганических веществ и продуктов
3Кинотехника
3Фототехника
3Приборы для измерения оптических и светотехнических величин и характеристик
1Приборы для измерения состава и физико-химических свойств веществ и материалов
1Приборы для измерения механических величин
1Системы телеуправления и телеизмерения
1Аппаратура для оптической связи в свободном пространстве
1Технологии, использующие голографию

 

Используются в научно-технических эффектах совместно с данным эффектом естественнонаучные эффекты

2Адаптация глаза (Адаптация глаза)
2Увеличение оптическое (Увеличение оптическое)
3Фокальная плоскость (Фокальная плоскость)
3Фокальная поверхность (Фокальная поверхность)
3Аккомодация глаза (Аккомодация глаза)
3Фокус (Фокус)
2Хроматическая аберрация (Хроматическая аберрация)
3Изображение предмета, образованное пересечениями геометрических продолжений световых лучей, прошедших через оптическую систему, в направлениях, обратных действительному ходу этих лучей (Мнимое изображение)
2Дифракция света (Дифракция света)
1Представление волнового фронта, создаваемого источником света, как результат интерференции вторичных когерентных волн (Гюйгенса-Френеля принцип)
2Ферма принцип (Ферма принцип )
1Дисперсия света (Дисперсия света)
1Преломление света на грани двуосного кристалла, наблюдаемое в тех случаях, когда направление распространения пучка совпадает с направлением одной из осей кристалла (Коническая рефракция)

 

Применение эффекта

По своему устройству глаз как оптическая система сходен с фотоаппаратом. Роль объектива выполняет хрусталик совместно с преломляющей средой передней камеры и стекловидного тела. Изображение получается на светочувствительной поверхности сетчатки. Наводка на резкость изображения осуществляется путем аккомодации. Наконец, зрачок играет роль изменяющейся по диаметру диафрагмы. Способность глаза к аккомодации обеспечивает возможность получения на сетчатке резких изображений предметов, находящихся на различных расстояниях. Нормальный глаз в спокойном состоянии, то есть без какого-либо усилия аккомодации, дает на сетчатке отчетливое изображение удаленных предметов (например, звезд).
Далеко не у всех людей глаз является нормальным. Нередко задний фокус глаза в спокойном состоянии находится не па самой сетчатке (как у нормального глаза), а с той или другой стороны от нее. Если фокус глаза в спокойном состоянии лежит внутри глаза перед сетчаткой (рис. 1, а), то глаз называется близоруким. Такой глаз не может отчетливо видеть отдаленные предметы, так как напряжение мышц при аккомодации еще сильнее отдаляет фокус от сетчатки. Для исправления близорукости глаза должны быть снабжены очками с рассеивающими линзами (рис. 1, б).
Различные нарушения зрения и способы их исправления
рис.1
В дальнозорком глазе фокус при спокойном состоянии глаза находится за сетчаткой (рис. 1, в). Дальнозоркий глаз преломляет слабее нормального. Для того чтобы видеть даже весьма удаленные предметы, дальнозоркий глаз должен делать усилие; для видения близко лежащих предметов аккомодационная способность глаза уже недостаточна. Поэтому для исправления дальнозоркости употребляются очки с собирающими линзами (рис. 1, г), приводящие фокус глаза в спокойном состоянии на сетчатку.
 

 

Реализации эффекта

Для исследования аккомодации глаза применяются преимущественно субъективные методы. Субъективные методы исследования аккомодации глаза сводятся к нахождению ближайшей точки ясного зрения и последующему вычислению объема аккомодации по формуле Дондерса. Их можно разделить на динамические и статические.
Динамические методы исследования заключаются в приближении тест объекта к глазу, пока изображение тест–объекта не начнет расплываться или раздваиваться (метод Шейнера), что соответствует ближайшей точке ясного зрения.
К этим методам следует отнести:
– определение ближайшей точки ясного зрения с помощью цилиндра Ландольта, имеющего ряд мелких отверстий и горящую внутри свечу или лампочку;
– метод Ваннаса, при котором объектом служат две параллельные линии на черном фоне;
– чтение мелких шрифтов, угловой размер которых соответствует пределу остроты зрения;
– метод Шейнера – рассматривание кончика иглы или точечного источника света через непрозрачный экран с двумя булавочными отверстиями в пределах диаметра зрачка глаза;
– применение проксиметров, которые представляют собой планку, градуированную в метрах и диоптриях, с одной или двумя опорными поверхностями, прикладываемыми ниже орбиты глаза, и с тест–объектом, передвигающимся по планке с помощью ползунка.
При использовании статических субъективных методов тест–объект неподвижен, а расстояние до него изменяется с помощью линз, вставляемых в оправу перед глазом, сначала сильных положительных, затем все более слабых положительных и, наконец, все более сильных отрицательных. Преимущество статических методов по сравнению с динамическими заключается в том, что угловой размер тест–объекта остается неизменным.
Однако при смене линз возможно смещение угловой точки, что отрицательно сказывается на точности измерений. Точность измерения объема аккомодации зависит в значительной степени от вида теста. Тест должен быть отчетливо виден до ближайшей точки и сразу же после уменьшения этого расстояния становится нерезким. Детали теста можно распознать и на более близком расстоянии, поэтому расстояние до ближайшей точки определяется с некоторой погрешностью.
Чаще всего тест для определения ближайшей точки представляет фигуру из штрихов, которая состоит из тонкой линии, находящейся между двумя широкими. Она подходит для глаз без астигматизма или таких астигматических глаз, для которых главные сечения лежат под углом 180° и 90°. При этом можно определить положения ближайших точек, располагая тест один раз вертикально, другой – горизонтально. При астигматизме и наклонном положении оси используют тонкое кольцо между двумя более толстыми. Поскольку диаметр тонкого кольца в этом месте сравнительно большой, вблизи оно незаметно. Хорошую возможность определения ближайшей точки зрения дают биохроматические тесты. При этом используются два одинаковых знака, из которых один находится на красном поле, а другой – на зеленом. При приближении текста к глазу нерезким становится вначале знак на красном поле, а при дальнейшем приближении – на зеленом; посередине между этими критическими точками лежит ближняя точка. В самой ближней точке оба тестовых знака имеют одинаковую степень нерезкости. Другой тест, в котором внимание уделяется одновременному рассматриванию, состоит из нескольких концентрических окружностей, через центр которых проходит разделительная линия красного и зеленого поля.
 

 

Литература

1. Петровский Б.В. Краткая медицинская энциклопедия М. Издательство Советская Энциклопедия издание второе, 1989.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. т.4 М.:1989

3. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. т.3

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина