Članak Optički instrumenti ljudsko oko
Dijelovi oka
Rožnjača je prozirna, tvrda membrana koja prekriva prednji dio oka. Rožnjača prelama snop svjetlosti koji ulazi u oko.
Zjenica je crni dio oka. Zjenica je crna, stoga apsorbira gotovo svu svjetlost. Zjenica je otvor kroz koji svjetlost prolazi u oko. Što je veći promjer zjenice, više svjetlosti ulazi u oko, a što je zjenica manja, manje svjetlosti ulazi u oko.
Šarenica kontroliše veličinu zjenice. Kada je okruženje oko oka veoma svijetlo, šarenica smanjuje zjenicu. Suprotno tome, kada je okruženje oko očiju manje svijetlo, šarenica proširuje zjenicu tako da je količina svjetlosti koja ulazi u oko velika. Ako ste uočili razliku između mačjeg oka tokom dana i noći, onda lako možete razumjeti funkciju šarenice.
Cilijarni mišići funkcionišu tako što mijenjaju zakrivljenost očnog sočiva. Promjene u očnom sočivu utiču na žižnu daljinu očnog sočiva. Ako oko posmatra objekte na velikoj udaljenosti, cilijarni mišići se opuštaju tako da se radijus zakrivljenosti sočiva povećava, a žižna daljina sočiva se povećava.
Kada oko posmatra objekte izbliza, cilijarni mišići se kontrahuju tako da se smanjuje radijus zakrivljenosti sočiva i smanjuje se žižna daljina sočiva. Dakle, indirektno, funkcija cilijarnih mišića je kontrola žižne daljine očnog sočiva kako bi oko moglo pravilno fokusirati sliku objekta. Promjena žižne daljine okulara naziva se akomodacija oka.
Očna leća je konvergentna, konveksna ili pozitivna leća. Iako se više prelamanja svjetlosti događa u rožnjači, očna leća također prelama i fokusira snop svjetlosti tako da se slika formira direktno na mrežnjači. Slika se mora formirati na mrežnjači kako bi se objekti mogli jasno vidjeti. Mrežnjača funkcionira tako da pretvara svjetlosne valove u električne signale, koji zatim prolaze kroz optički živac do mozga.
Akomodacija normalnim okom
Akomodacija oka je prilagođavanje žarišne daljine (f) očnog sočiva udaljenosti objekta od oka tako da se slika može fokusirati na mrežnicu. Žarišna daljina očnog sočiva je udaljenost između očnog sočiva i žarišne tačke sočiva (F). Kada se oko akomodira, zakrivljenost očnog sočiva se mijenja, što uzrokuje promjenu radijusa zakrivljenosti okulara, a samim tim i promjenu žarišne daljine očnog sočiva.
Ako oko posmatra objekt u udaljenoj tački, cilijarni mišić se opušta, uzrokujući da se očno sočivo spljošti tako da se radijus zakrivljenosti i žarišna daljina sočiva povećavaju. Udaljena tačka je najveća udaljenost na koju oko može fokusirati, gdje je udaljena tačka normalnog oka beskonačna. Kada se cilijarni mišići opuste tako da žarišna daljina očnog sočiva postane duža i može fokusirati objekt u udaljenoj tački, oko ima minimalnu akomodaciju.
Kada oko posmatra objekte izbliza, cilijarni mišići se kontrahuju, uzrokujući da se očno sočivo zakrivi, tako da se radijus zakrivljenosti i žarišna daljina sočiva smanjuju. Udaljenost objekta do najbližeg oka koju oko još uvijek može fokusirati naziva se tačka za bliski pogled. Prosječan čovjek ima tačku za bliski pogled od 25 cm. Kada se cilijarni mišići kontrahuju tako da žarišna daljina očnog sočiva postane kraća i može fokusirati objekt u bliskoj tački (25 cm), oko ima maksimalnu akomodaciju.
Formiranje slike
Daleka tačka
Ako je objekt beskonačan, očno sočivo se izravnava sve dok žarišna daljina (f) sočiva ne bude jednaka udaljenosti slike (di). Udaljenost slike je udaljenost između sočiva i tačke u kojoj se snop svjetlosti prelama kroz oko. Tačka u kojoj se zraci svjetlosti sijeku poklapa se sa mrežnjačom. Dakle, može se zaključiti da kada oko posmatra beskonačan objekt, zakrivljenost očnog sočiva se izravnava sve dok žarišna daljina sočiva (f) ne bude jednaka udaljenosti između sočiva i mrežnjače. Svjetlosni snop se mora presijeći u mrežnjači kako bi se svjetlost mogla pretvoriti u električne signale u mrežnjači.
Slijedeći primjer je matematički dokaz zašto je, kada je objekt u beskonačnosti, žarišna daljina sočiva (f) jednaka udaljenosti slike (di). Odnos između žarišne daljine (f), udaljenosti objekta (do) i udaljenosti slike (di) izražen je sljedećom jednačinom.
1/f = 1/do + 1/di —– Jednačina 1
Očno sočivo je konvergentno sočivo. Stoga je žižna daljina (f) pozitivna. Udaljenost objekta (do) je beskonačna, pa zamijenite udaljenost objekta (do) u jednačini 1 simbolom beskonačnosti.
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– Jednačina 2
Jednačina 2 pokazuje da je na konvergentnim sočivima, ako je objekat u beskonačnosti, žižna daljina (f) jednaka udaljenosti slike (di).
Bliska tačka
Šta ako je objekt blizu oka? Prethodno je objašnjeno da je bliska tačka normalnog oka ili udaljenost najbližeg objekta na koji normalno oko može pravilno fokusirati 25 cm. Dakle, žižna daljina (f) očnog sočiva mora biti manja od udaljenosti objekta (do) 25 cm. Žižna daljina očnog sočiva mora biti manja od udaljenosti od 25 cm kako bi očno sočivo proizvelo stvarnu sliku. Očno sočivo je konveksno sočivo koje može formirati virtualnu sliku i stvarnu sliku. Stvarnu sliku proizvodi konveksno sočivo kada je žižna daljina (f) manja od udaljenosti objekta (do). Ovo je razmatrano u temi o formiranju slike konveksnog sočiva.
Procijenite žarišnu daljinu (f) sistema očnih sočiva:
Bliska tačka normalnog oka je 25 cm, tako da je udaljenost najbližeg objekta (objekata) 25 cm. Udaljenost između rožnjače i mrežnjače je oko 2.5 cm. Slika je jasna ako snop svjetlosti padne na mrežnjaču, tako da se udaljenost između rožnjače i mrežnjače smatra udaljenošću slike (di). Dakle, udaljenost slike (in) je 2.5 cm.
1/f = 1/do + 1/di
1/f = 1/25 + 1/2.5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2.27 cm
Na osnovu rezultata gore navedenih proračuna, može se zaključiti da je žižna daljina (f) manja od udaljenosti slike (di). Razlika između udaljenosti slike (di) i žižne daljine (f) iznosi 2.5 cm – 2.27 cm = 0.23 cm. Žarišna tačka sistema rožnjače i očnog sočiva nalazi se 0.23 cm lijevo od slike ili mrežnjače.
Sistem rožnjače i očnog sočiva je konveksno sočivo tako da se slika formira na mrežnjači iako je stvarna, ali invertovana. Iako je slika na mrežnjači invertovana, moždani živac je uspravlja.
