Учебник - Общий курс физики. Оптика - Сивухин Д.В. (1238764), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Читать па таком расстоянии уже трудно, В дальнейшем указанная точка уходит еще дальше, удаляется в бесконечность и к 60 — 65 годам перескакивает на противоположную сторону глаза. Затем она начинает приближаться к нему, но уже с противоположной стороны. Это явление называется спшрчгской дальнозоркостью. Дальнозоркость устраняется применением очков с полояситллными (т. е. собирающими), а близорукость — с отрицательными (т. е.
рассеивающими) стеклами. Положительные стекла приближают, а отрицательные отдаляют ближнюю точку ясного видения. 5. Систематические измерения привели к установлению средних значений всех параметров нормального глаза. Совокупность этих значений определяет так называемый схематический глаз. В табл. 3 приведены эти параметры, как они были определены Гульстрандом. Так как показатели преломления пространств предметов (и = 1) ° н изображений (и' = 1,336) различны, то переднее Г и заднее у' фокусные расстояния не совпадают по величине (1'/у = — 1,336). Задняя узловая точка К' расположена внутри глаза на расстоянии у от заднего фокуса г', т. е.
от сетчатой оболочки (см. рис. 43). Если линейный размер предмета равен 1, то он виден из точки нахождения глаза под углом зрения а = 1/Ь. Поэтому линейный размер изобра- 136 ГеометрическАя теория Оптических изоеРАмсеиии 1Гл и жения на сетчатке будет 1' .)а = 70Ь, или при рассматривании удаленных предметов ж17а мм.
Таблица 3 Схематический нормальный глаз по Гульстрвнду баса длани — в миллиметрах, все расстояния — от аершааы рогоаой оболочки) Пря макс» мальяом напряжении мышцы Пря расслаблеааой глаз. ной мышце Расстояние до задней поверхности роговицы Расстояние до.передней поверхности хрусталика Расстояние до задней поверхности хрусталика Рвдиус передней поверхности роговицы Радиус задней поверхяости роговицы Радиус передней поверхности хрусталика Радиус задней поверхности хрусталика 1;1птическая сила глаза в диоптриях Расстояние до передней главной плоскости Расстояние до задней главной плосиости Расстояние до переднего фокусе Расстояние до заднего фокуса Переднее фокусное расстояние Заднее фокусное расстояние Расстояние до центральной ямии Расстояние до входного зрачка Расстояние до выходного зрачка Увеличение в зрачках Расстояние Ао ближаей точки 0,5 3,2 7,2 7,7 6,8 3,6 5,33 — 5,33 70,57 1,772 2,086 — 12,397 21,016 14,169 — 18,930 1Π— 6 58,64 1,348 1,602 — 15,707 24,387 17,055 — 22,785 22 3,047 3,667 0,909 2,668 3,212 0,941 102,3 6.
Сетчатка глаза имеет весьма сложное строение. Схематический разрез ее приведен на рис. 80, а (предполагается, что свет падает сверху). Сетчатка состоит из нескольких слоев нервных клеток различного типа и назначения. В последнеьй слое находятся светочувствительные рег4епторные клетки — палочки и колбочки (рис. 80, б). В них свет вызывает первичныераздражения, превращающиеся в электрические импульсы, которые по волокнам зрительного нерва передаются н кору головного мозга.
Общая длина палочки 0,06 — 0,08 мм„ колбочки — около 0,035 мм. Число колбочек в глазу достигает 7 миллионов, палочек — до 130 миллионов. Периферия сетчатки заполнена почти исключительно палочками. Числа колбочек на :диницу плошади возрастает по мере приближения к желтому пятну„ достигая максимума в его середине. Число колбочек на площади желтого пятна 13 — 15 тысяч. В его центральной части, в пределах круга радиуса ж 0,2 мм, палочек нет, есть одни только колбочки.
Число их здесь достигает 180 тысяч на квадратном миллиметре, так что среднее расстояние между центрами соседних колбочек ж0,0025 мм. В том месте, где внутрь глаза входит глазной нерв, г. е. вокруг точки дна рис. 79, на сетчатке нет ни палочек, ни колбо- 1зт ГЛАЗ И ЗРВНИВ чек. Это место называется слепым пятном. Его легко обнаружить, закрыв левый глаз и смотря правым на крестик рис. 81, Если глаз б) а) Рис. 80. приближать к рисунку, то на расстоянии 15 — 17 см кружок становится невидимым: Это получается тогда, когда изображение кружка попадает на слепое пятно. Палочки обладают значительно большей чувствительностью к свету, чем колсючкн.
Ночью и в сумерки (прн освещенности меныпе 0,01 лк) зрительное ощущение вызывается за счет раздражения одних только палочек. Зато колбочки способны различать цвета, а палочки этой способностью Рис. 8Н не обладают. Практически цветное зрение начинается с освещенностей ж 1 лк.
При освещенностях выше 10' — 10' лк зрение осуществляется почти исключительно колбочками. Детали предмета различаются наиболее отчетливо, когда его изображение получается на желтом пятне и в особенности на цент- 138 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИИ 1ГЛ П ральной ямке сетчатки.
Это — так называемое фовеальное зрение, в отличие от периферического зрения, при котором изображение предмета получается вдали от центральной ямки. При периферическом зрении человек видит предметы значительно менее четко, различая в них мало деталей. Благодаря наличию на периферии в небольшом количестве колбочек, при периферическом зрении ощущение цветов имеет место, но только при условии, что яркость света достаточно велика, чтобы его воспринимали колбочки. 7. Две близкие светящиеся точки глаз воспринимает раздельно, а не как одну слившуюся точку только прн условии, что угловое расстояние между этими точками не меньше определенного предела. Этот предел называется разре!иоемым угловым расстоянием, а его обратная величина — разрешающей способностью или остротой зрения глаза.
За единицу остроты зрения врачи принимают остроту зрения такого глаза, который разрешает угол в одну угловую минуту. Это — в среднем острота зрения нормального глаза. Острота зрения максимальна, когда изображение приходится на центральную ямку сетчатки. Здесь плотность расположения колбочек максимальна, а каждая колбочка соединена с отдельным волокном зрительного нерва (число этих волокон — несколько миллионов). Мозг реагирует на раздражение каждой колбочки. Когда изображения двух близких светящихся точек приходятся на одну и ту же колбочку, эти точки действуют как одна светящаяся точка. В этом случае разрешения не получается. Для разрешения необходимо, чтобы изображения этих двух точек приходились на разные колбочки.
На периферии плотность распределения светочувствительных рецепторов — колбочек и палочек — меньше, а каждое волокно зрительного нерва соединено с большим числом этих рецепторов. Вот почему максимальная разрешающая способность глаза получается при фовеальном зрении, когда изображение получается на центральной ямке сетчатки. Зрение же при помощи палочек предназначено не для повышения разрешающей способности глаза, а для увеличения его чувствительности в условиях работы при слабой освещенности.
Для этого выгодно, как это и есть на самом деле, чтобы с каждым волокном зрительного нерва была соединена не одна палочка, а большая группа их. От этого усилится сигнал, передаваемый по этому волокну. С изложенной точки зрения разрешаемое угловое расстояние глаза бб равно углу, под которым видно из задней узловой точки глаза среднее расстояние бх между двумя соседними колбочками на центральной ямке, т. е. 66 = Ьх/~, где 1 — переднее фокусное расстояние. Подставив числа„приведенные выше, получим Ьб ж 30".
И действительно, наблюдения показали, что для нормального глаза бб несколько меньше одной угловой минуты. Приведенная оценка совпадает с той, какая получается на основе дифракционных соображений (см, й 56). 5 20 ГЛАВ И ВРЕНИЕ Поле зрения, соответствующее желтому пятну, невелико. На это пятно одновременно может проектироваться картина с угловымн размерами около б' по горизонтальному направлению и около 4' по вертикальному. Поле зрения центральной ямки еще меньше— около 1' по горизонтали и вертикали.
Такая ограниченность поля ясного зрения компенсируется, однако, тем, что живой глаз обладает способностью быстро поворачиваться в глазной впадине, за очень короткое время обегая все точки видимой поверхности рассматриваемого большого предмета, Благодаря этому поле ясного зрения глаза расширяется приблизительно до 150' по горизонтали и 120' по вертикали.
Вместе с тем отмеченная подвижность глаза позволяет быстро концентрировать внимание на наиболее важных деталях предмета. 8. Глазу присущи все аберрации обычных оптических систем: и геометрические, и хроматические, и дифракционные, Однако геометрические и хроматические аберрации очень мало заметны, так как глаз использует особые средства снижения их вредного действия. Теперь выяснено, что колбочки имеют форму волноводов.
Устройство каждого волновода таково, что лучи, проходящие через периферийную зону зрачка, воздействуют на колбочку слабее центральных лучей. В глазу используются асфернческие преломляющие поверхности, а хрусталик представляет собой линзу„ показатель преломления которой непрерывно возрастает к центру. Это приводит к концентрации света преимущественно вблизи центров кружков рассеяния. Поэтому при не очень ярком освещении края кружков рассеяния мало интенсивны.
При ярком же освещении зрачок глаза сильно сужен, а от этого кружок рассеяния уменьшается еще сильнее. Все это ослабляет сферическую аберрацию н кому. Астигматнзм косых пучков и днсторсня почти незаметны, так как при подвижности глаза изображение каждой точки бессознательно приводится в наиболее выгодное место сетчатки — центральную ямку. Искривление поверхности,изображения компенсируется сферической формой сетчатки.
Хроматическая аберрация почти незаметна, ввиду чувствительности сетчатки только к сравнительно узкой части спектра. 9. Остановимся теперь схематически на теории цветного зрения Юнга — Гельмгольца (1821 †18), которая лучше других теорий согласуется с наблюдаемыми фактами. Она исходит из того экспериментально установленного факта, что ощущение любого цвета можно получить смешением спектрально чистых излучений красного, зеленого и сине-голубого цветов.
На этом основании теория предпо-лагает, что в глазу есть только три типа светочувствительных приемников. Они отличаются друг от друга областями спектральной чувствительности. Красный свет воздействует преимущественно на приемники первого типа, зеленый — второго, сине-голубой — третьего. Сложением излучений таких трех цветов в различных коли- 140 гнометеичкскля тногия оптических изозгхженип [гл и чествах можно получить любую комбинацию возбуждений всех трех приемников, а это физиологически эквивалентно получению любого цветового ощущения.
Еще не установлено, имекпся ли приемники всех трех типов в каждой колбочке илн существуют три различных типа колбочек. Встречаются люди (более 1"о среди мужчин и около 0,1 % среди женщин), зрение которых характеризуется отсутствием приемников одного из трех указанных типов. Они называются дихроматапи. Дихромат не различает цвета всех излучений, которые для людей с нормальным зрением различаются по степени возбуждения приемника, недостающего у дихромата. Еще реже (примерно раз на миллион людей) встречаются монохроматы, у которых есть приемники только одного типа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
