लेख: प्रकाशीय उपकरण, मानव आँख
आंख के हिस्से
कॉर्निया आंख के सामने के हिस्से को ढकने वाली एक पारदर्शी, कठोर झिल्ली होती है। कॉर्निया आंख में प्रवेश करने वाली प्रकाश की किरण को अपवर्तित करती है।
आँख का काला भाग पुतली कहलाता है। पुतली काली होती है, इसलिए लगभग सारा प्रकाश सोख लेती है। पुतली एक छेद है जिसके माध्यम से प्रकाश आँख में प्रवेश करता है। पुतली का व्यास जितना बड़ा होगा, उतना ही अधिक प्रकाश आँख में प्रवेश करेगा और पुतली का आकार जितना छोटा होगा, उतना ही कम प्रकाश आँख में प्रवेश करेगा।
आँख की पुतली के आकार को आइरिस नियंत्रित करता है। जब आँख के आसपास का वातावरण बहुत उज्ज्वल होता है, तो आइरिस पुतली को छोटा कर देता है। इसके विपरीत, जब आँख के आसपास का वातावरण कम उज्ज्वल होता है, तो आइरिस पुतली को बड़ा कर देता है ताकि आँख में अधिक प्रकाश प्रवेश कर सके। यदि आपने दिन और रात के दौरान बिल्ली की आँख में अंतर देखा है, तो आप आइरिस के कार्य को आसानी से समझ सकते हैं।
सिलिअरी मांसपेशियां नेत्र लेंस की वक्रता को बदलने का कार्य करती हैं। नेत्र लेंस में परिवर्तन से उसकी फोकस दूरी प्रभावित होती है। यदि नेत्र दूर स्थित वस्तुओं को देखता है, तो सिलिअरी मांसपेशियां शिथिल हो जाती हैं, जिससे लेंस की वक्रता की त्रिज्या बढ़ जाती है और लेंस की फोकस दूरी भी बढ़ जाती है।
जब आँख निकट की वस्तुओं को देखती है, तो सिलियरी मांसपेशियां सिकुड़ती हैं जिससे लेंस की वक्रता त्रिज्या कम हो जाती है और लेंस की फोकस दूरी कम हो जाती है। इस प्रकार, अप्रत्यक्ष रूप से, सिलियरी मांसपेशियों का कार्य आँख के लेंस की फोकस दूरी को नियंत्रित करना है ताकि आँख वस्तु के प्रतिबिंब को सही ढंग से फोकस कर सके। आँख के लेंस की फोकस दूरी में होने वाले परिवर्तन को नेत्र समायोजन कहते हैं।
आँख का लेंस अभिसारी लेंस, उत्तल लेंस या धनात्मक लेंस होता है। हालाँकि प्रकाश का अपवर्तन कॉर्निया में अधिक होता है, फिर भी आँख का लेंस प्रकाश की किरण को अपवर्तित और केंद्रित करता है ताकि प्रतिबिंब रेटिना पर स्पष्ट रूप से बन सके। रेटिना पर प्रतिबिंब बनना आवश्यक है ताकि वस्तुओं को स्पष्ट रूप से देखा जा सके। रेटिना प्रकाश तरंगों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है, जो फिर ऑप्टिक तंत्रिका के माध्यम से मस्तिष्क तक पहुँचते हैं।
सामान्य आँख द्वारा समायोजन
आँख का समायोजन वह प्रक्रिया है जिसमें आँख के लेंस की फोकस दूरी (f) को समायोजित किया जाता है ताकि प्रतिबिंब रेटिना पर स्पष्ट रूप से केंद्रित हो सके। आँख के लेंस की फोकस दूरी, लेंस और लेंस के फोकस बिंदु (F) के बीच की दूरी होती है। जब आँख समायोजित होती है, तो आँख के लेंस की वक्रता बदल जाती है, जिससे आई पीस की वक्रता त्रिज्या बदल जाती है और इस प्रकार आँख के लेंस की फोकस दूरी भी बदल जाती है।
जब आँख किसी दूर स्थित वस्तु को देखती है, तो सिलियरी मांसपेशी शिथिल हो जाती है, जिससे आँख का लेंस चपटा हो जाता है और लेंस की वक्रता त्रिज्या और फोकस दूरी बढ़ जाती है। दूर बिंदु वह अधिकतम दूरी है जिस पर आँख फोकस कर सकती है, जबकि सामान्य आँख के लिए दूर बिंदु अनंत होता है। जब सिलियरी मांसपेशियां शिथिल हो जाती हैं और आँख के लेंस की फोकस दूरी बढ़ जाती है और वह दूर स्थित वस्तु पर फोकस कर पाती है, तो आँख में न्यूनतम समायोजन होता है।
जब आँख निकट की वस्तुओं को देखती है, तो सिलिअरी मांसपेशियां सिकुड़ती हैं, जिससे आँख का लेंस अधिक घुमावदार हो जाता है और लेंस की वक्रता त्रिज्या और फोकस दूरी कम हो जाती है। निकटतम वस्तु की वह दूरी जिस पर आँख अभी भी फोकस कर सकती है, निकट बिंदु कहलाती है। एक औसत मनुष्य का निकट बिंदु 25 सेंटीमीटर होता है। जब सिलिअरी मांसपेशियां इस प्रकार सिकुड़ती हैं कि आँख के लेंस की फोकस दूरी कम हो जाती है और वह निकट बिंदु (25 सेंटीमीटर) पर स्थित वस्तु पर फोकस कर पाती है, तो आँख में अधिकतम समायोजन होता है।
छवि का निर्माण
दूर का बिंदु
यदि वस्तु अनंत है, तो नेत्र का लेंस तब तक चपटा होता जाता है जब तक कि लेंस की फोकस दूरी (f) प्रतिबिंब दूरी (di) के बराबर न हो जाए। प्रतिबिंब दूरी लेंस और उस बिंदु के बीच की दूरी है जहाँ नेत्र द्वारा अपवर्तित प्रकाश की किरणें प्रतिच्छेद करती हैं। प्रकाश की किरणों का प्रतिच्छेदन बिंदु रेटिना होता है। अतः यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि जब नेत्र किसी अनंत वस्तु को देखता है, तो नेत्र के लेंस की वक्रता तब तक चपटी होती जाती है जब तक कि लेंस की फोकस दूरी (f) लेंस और रेटिना के बीच की दूरी के बराबर न हो जाए। प्रकाश की किरण का रेटिना में प्रतिच्छेद करना आवश्यक है ताकि प्रकाश रेटिना में विद्युत संकेतों में परिवर्तित हो सके।
निम्नलिखित गणितीय प्रमाण से यह सिद्ध होता है कि अनंत दूरी पर स्थित वस्तु के लिए लेंस की फोकस दूरी (f) प्रतिबिंब दूरी (di) के बराबर होती है। फोकस दूरी (f), वस्तु दूरी (do) और प्रतिबिंब दूरी (di) के बीच संबंध को निम्न समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है।
1/f = 1/do + 1/di —– समीकरण 1
आँख का लेंस अभिसारी लेंस है। इसलिए, फोकस दूरी (f) धनात्मक है। वस्तु की दूरी (do) अनंत है, इसलिए समीकरण 1 में वस्तु की दूरी (do) को अनंत चिह्न से प्रतिस्थापित करें।
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– समीकरण 2
समीकरण 2 दर्शाता है कि अभिसारी लेंसों पर यदि वस्तु अनंत पर है, तो फोकस लंबाई (f) प्रतिबिंब दूरी (di) के बराबर होती है।
निकट बिंदु
यदि वस्तु आँख के निकट हो तो क्या होगा? पहले बताया गया था कि सामान्य आँख का निकट बिंदु, या निकटतम वस्तु की वह दूरी जिस पर सामान्य आँख ठीक से फोकस कर सकती है, 25 सेंटीमीटर है। अतः, आँख के लेंस की फोकस दूरी (f) वस्तु की दूरी (do) 25 सेंटीमीटर से कम होनी चाहिए। आँख के लेंस की फोकस दूरी 25 सेंटीमीटर से कम होनी चाहिए ताकि आँख का लेंस वास्तविक प्रतिबिंब बनाए। आँख का लेंस उत्तल लेंस होता है जो आभासी प्रतिबिंब और वास्तविक प्रतिबिंब दोनों बना सकता है। उत्तल लेंस द्वारा वास्तविक प्रतिबिंब तब बनता है जब फोकस दूरी (f) वस्तु की दूरी (do) से कम होती है। इस विषय पर उत्तल लेंस के प्रतिबिंब निर्माण के दौरान चर्चा की गई थी।
नेत्र लेंस प्रणाली की फोकस दूरी (f) का अनुमान लगाइए:
सामान्य आँख का निकट बिंदु 25 सेमी है, इसलिए निकटतम वस्तु (s) की दूरी 25 सेमी है। कॉर्निया और रेटिना के बीच की दूरी लगभग 2.5 सेमी है। प्रतिबिंब स्पष्ट होता है यदि प्रकाश की किरण रेटिना पर पड़ती है, इसलिए कॉर्निया और रेटिना के बीच की दूरी को प्रतिबिंब दूरी (di) माना जाता है। अतः, प्रतिबिंब दूरी (in) 2.5 सेमी है।
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 सेमी
उपरोक्त गणनाओं के परिणामों के आधार पर यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि फोकल लंबाई (f) प्रतिबिंब दूरी (di) से छोटी है। प्रतिबिंब दूरी (di) और फोकल लंबाई (f) का अंतर 2.5 सेमी – 2.27 सेमी = 0.23 सेमी है। कॉर्निया-आंख लेंस प्रणाली का फोकल बिंदु प्रतिबिंब या रेटिना के बाईं ओर 0.23 सेमी की दूरी पर स्थित है।
कॉर्निया-आंख का लेंस तंत्र उत्तल लेंस होता है, जिसके कारण रेटिना पर बनने वाली छवि वास्तविक होते हुए भी उल्टी होती है। हालांकि रेटिना पर बनने वाली छवि उल्टी होती है, मस्तिष्क की तंत्रिका उसे सीधा कर देती है।
