XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В данной статье рассматривается особый орган человека-глаз, как сложная оптическая система, обладающая своими особенностями и процессами, происходящими внутри нее. Подробно изучен процесс попадания света внутрь глаза, а также что конкретно представляет собой световое излучение.

Одним из самых сложных и чувствительных органов человека является глаз. Он представляет собой сложную конструкцию, основной функцией которой является точное осознание, обработка и передача полученной информации. Данная информация представляет собой данные находящиеся в электромагнитном излучении внешнего света. Все составляющие элементы глаза помогают улучшить функционал и получать информацию из окружающей среды более точно. Тем самым глаз является чрезвычайно сложной оптической системой.

Процесс попадания света внутрь глаза

Г лавной составляющей работы глаза является роговица. Она представляет собой собирающую линзу, которая выступает в роли фокуса, фиксирующая световые лучи.

На задней и передней поверхности роговицы лучи преломляются и направляются сквозь прозрачную жидкость. Далее процесс передвижения происходит благодаря зрачку, выступающему в роли сортирующей машины. Он отбирает только те лучи, которые не являются боковыми и не вызывающими искажения. Хрусталик в своем роде также является линзой завещающей фокусировку.

В конечном счете, лучи света добираются до сетчатки глаза, которая является экраном, проецирующим полученную информацию из окружающего мира. Хрусталик глаза и роговица являются собирательными линзами, которые переворачивают изображение сверху вниз.

Представление света

Природа света максимально точно описывается в квантовой теории, возникшая и окончательно получившая свое заключение в результате научной работы великих физиков М.Планка и А.Эйнштейна. По данной теории природа света является корпоскулярно-волновой, а процессы, происходящие со светом, происходят в виде неделимых частей энергии, которые получили название кванты. В процессе кванту было присвоено название фотон.

Фотоны обладают собственными характеристиками, поскольку наделены свойствами элементарных частиц. При взаимодействии с каким-либо веществом, фотон поглощается, но его энергия и импульс перейдут захватившей его частице. По определению Эйнштейна свет представляет собой поток фотонов.

Преломляющая способность

Преломляющая способность линзы определяется ее фокусным расстоянием f.Данное расстояние находиться сзади линзы и на нем сходятся параллельные пучки света. Еде одной важной характеристикой оптической системы является диоптрия. Диоптрия представляет собой преломляющей способности линзы с фокусным расстоянием 1 м.

Оптическая сила глаза равна обратно фокусному расстоянию:

D=1/f, где f-это фокусное расстояние.

Преломляющая способность диоптрического аппарата в здоровом глазу равна 59D на дальнем расстоянии и 70,5D на ближнем расстоянии.

Оптическая среда

В физике оптической средой является такая среда, которая не имеет преград для светового излучения. Как и все физические величины, оптическая среда обладает свойствами, от которых зависит особенность распространения оптического излучения. Изотропия, однородность, прозрачность и скорость распространения. Свет способен распространиться прямолинейно лишь в однородной среде. Если же среда неоднородная, то свет способен искажаться там, где отличаются оптические свойства среды.

Оптическое испускание светового потока

Оптическое испускание представляет собой, электромагнетическое испускание зрительного диапазона. Электромагнетическое испускание обладает особенными характеристиками – частота колебаний, длина волны. Между данными характеристиками существует определенная зависимость:

 = C/, где- длина волны, а C- скорость света в данной среде.

Масштаб зрительного испускания по шкале световых волн размещается вдоль небольшого отрезка от 10³ до 750 мкм.

Для наглядного представления масштаба изобразим шкалу световых волн:

Вид излучения	Длина волн
Рентгеновское излучение	103–10нм
Ультрафиолетовое излучение	10–380нм
Видимое излучение	380-770нм
Инфракрасное излучение	770нм–750мкм

Видимое излучение улавливается и порождает конкретный образ. Оставшиеся излучения не поддаются восприятию и человек не способен их наблюдать.

Длина волны является еще одним показателем восприятия видимого излучения. Так, цветовое восприятие находится в близкой связи с данной характеристикой:

Цветовое восприятие	Длина волн
Красный цвет	620–770нм
Оранжевый цвет	585–620нм
Желтый цвет	575–585нм
Зеленый цвет	510 550нм
Голубой цвет	480–510нм
Синий цвет	450–480нм
Фиолетовый цвет	380–450нм

Благодаря весомому вкладу физиков за последние годы офтальмологи достигли больших успехов в области микрохирургии глаза, контактологии (использование контактных линз), и лазерной хирургии. Хочется отметить уникальный метод коррекции зрения – ортокератология. Поскольку именно физики смогли так точно выявить все явления, происходящие со светом при попадании на роговицу газа и распространяющимся до получения изображения.

Научно-технический прогресс привел к значительному скачку нагрузки на зрение человека во многих сферах его трудовой и обыденной жизни. Количество людей имеющих какие-либо отклонения от нормы, становиться больше.По статистике Минздрава, на данный момент в России около 20,7 млн россиян имеют болезни глаз. 15 лет назад таких людей было в полтора раза меньше — 13,7 млн человек.  

Высокие требования к зрению, предъявляемые научно-технической революцией, с одной стороны, и громадные нагрузки на зрение, вызывающие его нарушения, - с другой, приводят к возрастанию роли оптимальной коррекции нарушений рефракции в современном обществе и требуют интенсивного развития ее методов и средств.

Основная информация об окружающем мире попадает к человеку посредством органа зрения. Именно поэтому нужно всеми силами беречь глаза – этот уникальный продукт творения природы.

Список литературы

И.Носенко. Медицинская оптика. - изд. Феникс, 2018г.

Ландсберг Г.С. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика – изд. Наука, 1986

С.К. Стафеев. Основы оптики. Уч.пособие. 2006г.

 Сомов Е.Е. Клиническая анатомия органа зрения человека.1997г.

Код для цитирования: Скопировать