Článek Optické přístroje lidské oko
Části oka
Rohovka je průhledná, tvrdá membrána pokrývající přední část oka. Rohovka láme paprsek světla vstupující do oka.
Zornice je černá část oka. Zornice je černá, proto absorbuje téměř veškeré světlo. Zornice je otvor, kterým světlo prochází do oka. Čím větší je průměr zornice, tím více světla vstupuje do oka, a čím menší je zornice, tím méně světla vstupuje do oka.
Duhovka řídí velikost zornice. Když je prostředí kolem oka velmi jasné, duhovka zornici zmenší. Naopak, když je prostředí kolem očí méně jasné, duhovka zornici zvětší, takže množství světla vstupujícího do oka je velké. Pokud jste si všimli rozdílu mezi kočičím okem ve dne a v noci, pak snadno pochopíte funkci duhovky.
Řasnaté svaly slouží ke změně zakřivení oční čočky. Změny v oční čočce ovlivňují ohniskovou vzdálenost oční čočky. Pokud oko pozoruje objekty ve velké vzdálenosti, řasnaté svaly se uvolní, takže se zvětší poloměr zakřivení čočky a zvětší se ohnisková vzdálenost čočky.
Když oko pozoruje objekty zblízka, ciliární svaly se stahují, takže se zmenšuje poloměr zakřivení čočky a zmenšuje se ohnisková vzdálenost čočky. Nepřímo tedy funkcí ciliárních svalů je řídit ohniskovou vzdálenost oční čočky, aby oko mohlo správně zaostřit obraz objektu. Změna ohniskové vzdálenosti okuláru se nazývá akomodace oka.
Oční čočka je konvexní, konvexní nebo pozitivní čočka. Ačkoli v rohovce dochází k většímu lomu světla, oční čočka také láme a zaostřuje světelný paprsek, takže obraz se vytváří přímo na sítnici. Aby bylo možné objekty jasně vidět, musí se na sítnici vytvořit obraz. Sítnice funguje tak, že převádí světelné vlny na elektrické signály, které pak procházejí zrakovým nervem do mozku.
Akomodace normálním okem
Akomodace oka je úprava ohniskové vzdálenosti (f) oční čočky podle vzdálenosti objektu od oka tak, aby obraz mohl být zaostřen na sítnici. Ohnisková vzdálenost oční čočky je vzdálenost mezi oční čočkou a jejím ohniskem (F). Při akomodaci oka se mění zakřivení oční čočky, což způsobuje změnu poloměru zakřivení okuláru, a tím i změnu ohniskové vzdálenosti oční čočky.
Pokud oko pozoruje objekt ve vzdáleném bodě, řasinkový sval se uvolní, což způsobí zploštění oční čočky, takže se zvětší poloměr zakřivení a ohnisková vzdálenost čočky. Vzdálený bod je největší vzdálenost, na kterou může oko zaostřit, přičemž vzdálený bod normálního oka je nekonečný. Když se řasinkové svaly uvolní tak, že se ohnisková vzdálenost oční čočky prodlouží a čočka může zaostřit na objekt ve vzdáleném bodě, oko má minimální akomodaci.
Když oko pozoruje objekty zblízka, řasinkové svaly se stahují, což způsobuje větší zakřivení oční čočky, takže se zmenšuje poloměr zakřivení a ohnisková vzdálenost čočky. Vzdálenost objektu k nejbližšímu oku, na kterou oko ještě dokáže zaostřit, se nazývá bod vidění na blízko. Průměrný člověk má bod vidění na blízko 25 cm. Když se řasinkové svaly stahují tak, že se ohnisková vzdálenost čočky zkrátí a čočka může zaostřit na objekt v bodě vidění na blízko (25 cm), oko dosáhne maximální akomodace.
Tvorba obrazu
Vzdálený bod
Pokud je objekt nekonečný, zakřivení oční čočky se zploští, dokud se ohnisková vzdálenost (f) čočky nerovná obrazové vzdálenosti (di). Obrazová vzdálenost je vzdálenost mezi čočkou a bodem, kde se paprsek světla láme a protíná se okem. Bod, kde se paprsky světla protínají, se shoduje se sítnicí. Lze tedy usoudit, že když oko pozoruje nekonečný objekt, zakřivení oční čočky se zploští, dokud se ohnisková vzdálenost čočky (f) nerovná vzdálenosti mezi čočkou a sítnicí. Světelný paprsek se musí protínat v sítnici, aby se světlo mohlo v sítnici přeměnit na elektrické signály.
Následuje matematický důkaz toho, proč je ohnisková vzdálenost čočky (f) rovna obrazové vzdálenosti (di), když je objekt v nekonečnu. Vztah mezi ohniskovou vzdáleností (f), obrazovou vzdáleností (do) a obrazovou vzdáleností (di) je vyjádřen následující rovnicí.
1/f = 1/do + 1/di —– Rovnice 1
Oční čočka je spojná čočka. Ohnisková vzdálenost (f) je tedy kladná. Vzdálenost objektu (dó) je nekonečná, proto ji v rovnici 1 nahraďte symbolem nekonečna.
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– Rovnice 2
Rovnice 2 ukazuje, že na spojkách, pokud je objekt v nekonečnu, je ohnisková vzdálenost (f) rovna obrazové vzdálenosti (di).
Blízký bod
Co když je objekt blízko oka? Dříve bylo vysvětleno, že blízký bod normálního oka nebo vzdálenost nejbližšího objektu, na který může normální oko správně zaostřit, je 25 cm. Ohnisková vzdálenost (f) oční čočky tedy musí být menší než vzdálenost objektu (do) 25 cm. Ohnisková vzdálenost oční čočky musí být menší než vzdálenost 25 cm, aby oční čočka vytvořila skutečný obraz. Oční čočka je konvexní čočka, která může vytvářet virtuální obraz a skutečný obraz. Skutečný obraz vzniká konvexní čočkou, když je ohnisková vzdálenost (f) menší než vzdálenost objektu (do). Toto bylo diskutováno v tématu o tvorbě obrazu konvexní čočky.
Odhadněte ohniskovou vzdálenost (f) oční čočkové soustavy:
Blízký bod normálního oka je 25 cm, takže vzdálenost nejbližšího objektu (objektu) je 25 cm. Vzdálenost mezi rohovkou a sítnicí je asi 2.5 cm. Obraz je jasný, pokud světelný paprsek dopadá na sítnici, takže vzdálenost mezi rohovkou a sítnicí se považuje za obrazovou vzdálenost (di). Obrazová vzdálenost (in) je tedy 2.5 cm.
1/f = 1/dó + 1/dí
1/f = 1/25 + 1/2.5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2.27 cm
Na základě výsledků výše uvedených výpočtů lze usoudit, že ohnisková vzdálenost (f) je menší než obrazová vzdálenost (di). Rozdíl mezi obrazovou vzdáleností (di) a ohniskovou vzdáleností (f) je 2.5 cm – 2.27 cm = 0.23 cm. Ohnisko systému rohovka-oko-čočka je 0.23 cm vlevo od obrazu nebo sítnice.
Systém rohovka-oční čočka je konvexní čočka, takže obraz na sítnici se sice vytváří skutečný, ale je invertovaný. I když je obraz na sítnici invertovaný, mozkový nerv ho otočí do správné polohy.
