Raksts Optiskie instrumenti cilvēka acs
Acs daļas
Radzene ir caurspīdīga, cieta membrāna, kas pārklāj acs priekšējo daļu. Radzene lauž gaismas staru kūli, kas nonāk acī.
Zīlīte ir acs melnā daļa. Zīlīte ir melna, tāpēc absorbē gandrīz visu gaismu. Zīlīte ir caurums, caur kuru gaisma iekļūst acī. Jo lielāks ir zīlītes diametrs, jo vairāk gaismas iekļūst acī, un jo mazāka ir zīlītes izmērs, jo mazāk gaismas iekļūst acī.
Varavīksnene kontrolē zīlītes izmēru. Kad vide ap aci ir ļoti spilgta, varavīksnene sašaurina zīlīti. Un otrādi, kad vide ap acīm ir mazāk spilgta, varavīksnene palielina zīlīti, lai acī ieplūstošās gaismas daudzums būtu liels. Ja esat novērojis atšķirību starp kaķa aci dienā un naktī, tad varat viegli saprast varavīksnenes funkciju.
Ciliārie muskuļi darbojas, lai mainītu acs lēcas izliekumu. Izmaiņas acs lēcā ietekmē acs lēcas fokusa attālumu. Ja acs novēro objektus lielā attālumā, ciliārie muskuļi atslābinās, kā rezultātā palielinās lēcas izliekuma rādiuss un lēcas fokusa attālums.
Kad acs novēro objektus tuvā attālumā, ciliārie muskuļi saraujas, kā rezultātā samazinās lēcas izliekuma rādiuss un samazinās lēcas fokusa attālums. Tātad netieši ciliāro muskuļu funkcija ir kontrolēt acs lēcas fokusa attālumu, lai acs varētu pareizi fokusēt objekta attēlu. Okulāra fokusa attāluma izmaiņas sauc par acs akomodāciju.
Acs lēca ir konverģenta lēca, izliekta lēca vai pozitīva lēca. Lai gan radzenē notiek lielāka gaismas laušana, acs lēca arī lauž un fokusē gaismas staru kūli, lai attēls veidotos tieši uz tīklenes. Lai objektus varētu skaidri redzēt, attēlam jāveidojas uz tīklenes. Tīklenes funkcija ir pārvērst gaismas viļņus elektriskos signālos, kas pēc tam caur redzes nervu nonāk smadzenēs.
Akomodācija ar normālu aci
Acs akomodācija ir acs lēcas fokusa attāluma (f) pielāgošanās objekta attālumam no acs, lai attēlu varētu fokusēt uz tīklenes. Acs lēcas fokusa attālums ir attālums starp acs lēcu un lēcas fokusa punktu (F). Kad acs veic akomodāciju, mainās acs lēcas izliekums, kā rezultātā mainās okulāra izliekuma rādiuss un līdz ar to mainās arī acs lēcas fokusa attālums.
Ja acs novēro objektu tālumā, ciliārais muskulis atslābinās, izraisot acs lēcas saplacināšanu, tādējādi palielinot izliekuma rādiusu un lēcas fokusa attālumu. Tālais punkts ir tālākais attālums, uz kuru acs var fokusēties, turpretī normālas acs tālākais punkts ir bezgalīgs. Kad ciliārie muskuļi atslābinās, palielinot acs lēcas fokusa attālumu un ļaujot acs fokusēties uz objektu tālumā, acij ir minimāla akomodācija.
Kad acs novēro objektus nelielā attālumā, ciliārie muskuļi saraujas, izraisot acs lēcas izliekumu, tādējādi samazinot izliekuma rādiusu un lēcas fokusa attālumu. Attālumu līdz tuvākajai acij, ko acs joprojām var fokusēt, sauc par tuvās redzes punktu. Vidējam cilvēkam tuvās redzes punkts ir 25 cm. Kad ciliārie muskuļi saraujas tā, ka acs lēcas fokusa attālums kļūst īsāks un acs var fokusēties uz objektu tuvā punktā (25 cm), acs sasniedz maksimālu akomodāciju.
Attēla veidošanās
Tālais punkts
Ja objekts ir bezgalīgs, acs lēca kļūst saplacināta, līdz lēcas fokusa attālums (f) ir vienāds ar attēla attālumu (di). Attēla attālums ir attālums starp lēcu un punktu, kurā acs krustojas ar gaismas staru kūli. Punkts, kurā gaismas stari krustojas, sakrīt ar tīkleni. Tātad var secināt, ka, acij novērojot bezgalīgu objektu, acs lēcas izliekums kļūst saplacināts, līdz lēcas fokusa attālums (f) ir vienāds ar attālumu starp lēcu un tīkleni. Gaismas staram ir jākrustojas tīklenē, lai gaismu varētu pārvērst elektriskos signālos tīklenē.
Tālāk ir sniegts matemātisks pierādījums tam, kāpēc objektīva fokusa attālums (f) ir vienāds ar attēla attālumu (di), kad objekts atrodas bezgalībā. Attiecība starp fokusa attālumu (f), objekta attālumu (do) un attēla attālumu (di) ir izteikta ar šādu vienādojumu.
1/f = 1/do + 1/di —– 1. vienādojums
Acs lēca ir konverģējoša lēca. Tāpēc fokusa attālums (f) ir pozitīvs. Objekta attālums (do) ir bezgalīgs, tāpēc 1. vienādojumā objekta attālumu (do) aizstājam ar bezgalības simbolu.
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– 2. vienādojums
2. vienādojums parāda, ka uz konverģējošām lēcām, ja objekts atrodas bezgalībā, fokusa attālums (f) ir vienāds ar attēla attālumu (di).
Tuvākais punkts
Ko darīt, ja objekts atrodas tuvu acij? Iepriekš tika paskaidrots, ka normālas acs tuvākais punkts jeb attālums līdz tuvākajam objektam, uz kuru normāla acs var pareizi fokusēties, ir 25 cm. Tādējādi acs lēcas fokusa attālumam (f) jābūt mazākam par objekta attālumu (do) 25 cm. Acs lēcas fokusa attālumam jābūt mazākam par attālumu 25 cm, lai acs lēca radītu reālu attēlu. Acs lēca ir izliekta lēca, kas var veidot gan virtuālu attēlu, gan reālu attēlu. Reālu attēlu rada izliekta lēca, ja fokusa attālums (f) ir mazāks par objekta attālumu (do). Tas ir apspriests tēmā par attēla veidošanos izliektā lēcā.
Novērtējiet acs lēcas sistēmas fokusa attālumu (f):
Normālas acs tuvākais punkts atrodas 25 cm attālumā, tāpēc tuvākā(-o) objekta(-u) attālums ir 25 cm. Attālums starp radzeni un tīkleni ir aptuveni 2.5 cm. Attēls ir skaidrs, ja gaismas stars krīt uz tīklenes, tāpēc attālums starp radzeni un tīkleni tiek uzskatīts par attēla attālumu (di). Tātad attēla attālums (collās) ir 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
Pamatojoties uz iepriekš minēto aprēķinu rezultātiem, var secināt, ka fokusa attālums (f) ir mazāks par attēla attālumu (di). Starpība starp attēla attālumu (di) un fokusa attālumu (f) ir 2.5 cm – 2.27 cm = 0.23 cm. Radzenes-acs lēcas sistēmas fokusa punkts atrodas 0.23 cm pa kreisi no attēla jeb tīklenes.
Radzenes-acs lēcas sistēma ir izliekta lēca, tāpēc attēls veidojas uz tīklenes, lai gan tas ir īsts, bet apgriezts. Pat ja attēls uz tīklenes ir apgriezts, smadzeņu nervs to pagriež vertikāli.
