Hệ Thống Quang Học Của Mắt

Mắt người là một hệ thống quang học phức tạp bao gồm giác mạc, dịch tiền phòng, thể thủy tinh và thể thủy tinh. Công suất khúc xạ của mắt phụ thuộc vào độ lớn của bán kính độ cong của bề mặt trước của giác mạc, bề mặt trước và sau của thể thủy tinh, khoảng cách giữa chúng và chiết suất của giác mạc, thể thủy tinh, dịch thủy tinh và thể thủy tinh. Công suất quang học của bề mặt sau của giác mạc không được tính đến, vì chiết suất của mô giác mạc và dịch tiền phòng là như nhau (như đã biết, sự khúc xạ của tia chỉ có thể xảy ra ở ranh giới của môi trường có chiết suất khác nhau).

Theo thông lệ, có thể coi các bề mặt khúc xạ của mắt là hình cầu và trục quang học của chúng trùng nhau, tức là mắt là một hệ thống tập trung. Trên thực tế, hệ thống quang học của mắt có nhiều lỗi. Do đó, giác mạc chỉ có hình cầu ở vùng trung tâm, chiết suất của các lớp ngoài của thấu kính nhỏ hơn các lớp trong, độ khúc xạ của các tia sáng trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau không giống nhau. Ngoài ra, các đặc điểm quang học ở các mắt khác nhau khác nhau đáng kể và không dễ để xác định chúng một cách chính xác. Tất cả những điều này làm phức tạp việc tính toán các hằng số quang học của mắt.

Để đánh giá độ khúc xạ của bất kỳ hệ thống quang học nào, người ta sử dụng một đơn vị thông thường - diopter (viết tắt là dptr). Đối với 1 dptr, độ khúc xạ của một thấu kính có tiêu cự chính là 1 m được lấy. Diopter (D) là giá trị nghịch đảo của tiêu cự (F):

D=1/S

Do đó, một thấu kính có tiêu cự 0,5 m có công suất khúc xạ là 2,0 dptrs, 2 m - 0,5 dptrs, v.v. Công suất khúc xạ của thấu kính lồi (hội tụ) được biểu thị bằng dấu cộng, thấu kính lõm (phân kỳ) - bằng dấu trừ và bản thân các thấu kính được gọi tương ứng là dương và âm.

Có một phương pháp đơn giản để phân biệt thấu kính dương với thấu kính âm. Để làm được điều này, bạn cần đặt thấu kính cách mắt vài cm và di chuyển nó, ví dụ, theo hướng ngang. Khi nhìn một vật qua thấu kính dương, ảnh của vật đó sẽ di chuyển theo hướng ngược lại với chuyển động của thấu kính, và ngược lại, qua thấu kính âm, theo cùng hướng.

Để thực hiện các tính toán liên quan đến hệ thống quang học của mắt, người ta đề xuất các sơ đồ đơn giản hóa của hệ thống này, dựa trên các giá trị trung bình của hằng số quang học thu được bằng cách đo một số lượng lớn mắt.

Thành công nhất là sơ đồ mắt thu nhỏ do VK Verbitsky đề xuất năm 1928. Các đặc điểm chính của nó là: mặt phẳng chính chạm vào đỉnh giác mạc; bán kính cong của giác mạc là 6,82 mm; chiều dài của trục trước sau là 23,4 mm; bán kính cong của võng mạc là 10,2 mm; chiết suất của môi trường nội nhãn là 1,4; tổng công suất khúc xạ là 58,82 điốp.

Giống như các hệ thống quang học khác, mắt cũng chịu nhiều quang sai khác nhau (từ tiếng Latin aberratio - độ lệch) - khiếm khuyết của hệ thống quang học của mắt, dẫn đến giảm chất lượng hình ảnh của một vật trên võng mạc. Do quang sai cầu, các tia phát ra từ một nguồn sáng điểm không được tập trung tại một điểm mà tại một vùng nhất định trên trục quang học của mắt. Kết quả là, một vòng tròn tán xạ ánh sáng được hình thành trên võng mạc. Độ sâu của vùng này đối với mắt người "bình thường" dao động từ 0,5 đến 1,0 điốp.

Do quang sai màu, các tia của phần sóng ngắn của quang phổ (xanh lam-xanh lục) giao nhau trong mắt ở khoảng cách ngắn hơn từ giác mạc so với các tia của phần sóng dài của quang phổ (màu đỏ). Khoảng cách giữa các tiêu điểm của các tia này trong mắt có thể đạt tới 1,0 Dptr.

Hầu như tất cả các mắt đều có một quang sai khác do thiếu độ cầu lý tưởng của các bề mặt khúc xạ của giác mạc và thủy tinh thể. Ví dụ, độ cầu của giác mạc có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng một tấm giả thuyết, khi đặt trên giác mạc, tấm này sẽ biến mắt thành một hệ thống hình cầu lý tưởng. Sự thiếu độ cầu dẫn đến sự phân bố ánh sáng không đều trên võng mạc: một điểm sáng tạo thành một hình ảnh phức tạp trên võng mạc, trên đó có thể phân biệt các vùng có độ chiếu sáng tối đa. Trong những năm gần đây, ảnh hưởng của quang sai này đến độ sắc nét thị giác tối đa đã được nghiên cứu tích cực ngay cả ở mắt "bình thường" với mục đích sửa chữa quang sai này và đạt được cái gọi là giám sát (ví dụ, với sự trợ giúp của tia laser).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]