ऑप्टिकल उपकरण मानवी डोळा

लेख ऑप्टिकल उपकरणे मानवी डोळा

डोळ्याचे भाग

कॉर्निया हा डोळ्याच्या पुढील भागाला झाकणारा एक पारदर्शक, कठीण पडदा आहे. कॉर्निया डोळ्यात प्रवेश करणाऱ्या प्रकाशकिरणांचे अपवर्तन करतो.

बाहुली हा डोळ्याचा काळा भाग आहे. बाहुली काळी असल्यामुळे, ती जवळजवळ सर्व प्रकाश शोषून घेते. बाहुली हे एक छिद्र आहे, ज्यातून प्रकाश डोळ्यात जातो. बाहुलीचा व्यास जेवढा मोठा असतो, तेवढा जास्त प्रकाश डोळ्यात जातो आणि बाहुलीचा आकार जेवढा लहान असतो, तेवढा कमी प्रकाश डोळ्यात जातो.

बुबुळ बाहुलीचा आकार नियंत्रित करते. जेव्हा डोळ्याभोवतीचे वातावरण खूप तेजस्वी असते, तेव्हा बुबुळ बाहुलीला लहान करते. याउलट, जेव्हा डोळ्याभोवतीचे वातावरण कमी तेजस्वी असते, तेव्हा बुबुळ बाहुलीला मोठे करते, जेणेकरून डोळ्यात प्रवेश करणाऱ्या प्रकाशाचे प्रमाण जास्त असेल. जर तुम्ही दिवसा आणि रात्री मांजरीच्या डोळ्यातील फरक पाहिला असेल, तर तुम्हाला बुबुळाचे कार्य सहज समजू शकेल.

सिलिअरी स्नायू डोळ्याच्या भिंगाची वक्रता बदलण्याचे कार्य करतात. डोळ्याच्या भिंगातील बदलांमुळे त्याच्या नाभीय अंतरावर परिणाम होतो. जर डोळा दूरच्या वस्तूंचे निरीक्षण करत असेल, तर सिलिअरी स्नायू शिथिल होतात, ज्यामुळे भिंगाच्या वक्रतेची त्रिज्या वाढते आणि भिंगाचे नाभीय अंतर वाढते.

जेव्हा डोळा जवळच्या वस्तूंचे निरीक्षण करतो, तेव्हा सिलिअरी स्नायू आकुंचन पावतात, ज्यामुळे भिंगाच्या वक्रतेची त्रिज्या कमी होते आणि भिंगाचे नाभीय अंतर कमी होते. म्हणून, अप्रत्यक्षपणे, सिलिअरी स्नायूंचे कार्य डोळ्याच्या भिंगाच्या नाभीय अंतरावर नियंत्रण ठेवणे हे आहे, जेणेकरून डोळा वस्तूची प्रतिमा अचूकपणे केंद्रित करू शकेल. नेत्रभिंगाच्या नाभीय अंतरातील या बदलाला नेत्र समायोजन (eye accommodation) म्हणतात.

डोळ्याचे भिंग हे अभिसारी भिंग, बहिर्वक्र भिंग किंवा धन भिंग असते. जरी कॉर्नियामध्ये प्रकाशाचे अधिक अपवर्तन होत असले तरी, डोळ्याचे भिंग प्रकाशाच्या किरणांचे अपवर्तन करून त्यांना केंद्रित देखील करते, जेणेकरून प्रतिमा थेट रेटिनावर तयार होते. वस्तू स्पष्टपणे दिसण्यासाठी रेटिनावर प्रतिमा तयार होणे आवश्यक असते. रेटिनाचे कार्य प्रकाश लहरींचे विद्युत संकेतांमध्ये रूपांतर करणे आहे, जे नंतर ऑप्टिक नर्व्हद्वारे मेंदूपर्यंत पोहोचतात.

सामान्य डोळ्याद्वारे समायोजन

डोळ्याचे समायोजन म्हणजे डोळ्यापासून वस्तूच्या अंतराशी डोळ्याच्या भिंगाच्या नाभीय अंतराचे (f) असे समायोजन करणे, जेणेकरून प्रतिमा दृष्टिपटलावर केंद्रित होऊ शकेल. डोळ्याच्या भिंगाचे नाभीय अंतर म्हणजे डोळ्याचे भिंग आणि भिंगाचा नाभीबिंदू (F) यांमधील अंतर होय. जेव्हा डोळा समायोजन करतो, तेव्हा डोळ्याच्या भिंगाची वक्रता बदलते, ज्यामुळे नेत्रभिंगाच्या वक्रतेची त्रिज्या बदलते आणि त्यामुळे डोळ्याच्या भिंगाचे नाभीय अंतर देखील बदलते.

जेव्हा डोळा दूरच्या बिंदूवरील वस्तू पाहतो, तेव्हा सिलिअरी स्नायू शिथिल होतात, ज्यामुळे डोळ्याचे भिंग चपटे होते आणि त्यामुळे भिंगाची वक्रता त्रिज्या व नाभीय अंतर वाढते. दूरबिंदू म्हणजे डोळा ज्यावर लक्ष केंद्रित करू शकतो ते सर्वात दूरचे अंतर, तर सामान्य डोळ्यासाठी दूरचा बिंदू अनंत असतो. जेव्हा सिलिअरी स्नायू शिथिल होतात, ज्यामुळे डोळ्याच्या भिंगाचे नाभीय अंतर वाढते आणि ते दूरच्या बिंदूवरील वस्तूवर लक्ष केंद्रित करू शकते, तेव्हा डोळ्यामध्ये किमान समायोजन झालेले असते.

जेव्हा डोळा जवळच्या वस्तूंचे निरीक्षण करतो, तेव्हा सिलिअरी स्नायू आकुंचन पावतात, ज्यामुळे डोळ्याचे भिंग अधिक वक्र होते आणि त्यामुळे भिंगाची वक्रता त्रिज्या व नाभीय अंतर कमी होते. डोळ्याच्या सर्वात जवळच्या वस्तूचे जे अंतर डोळा अजूनही केंद्रित करू शकतो, त्याला 'निकट बिंदू' (near point) म्हणतात. सर्वसाधारण माणसाचा निकट बिंदू २५ सेमी असतो. जेव्हा सिलिअरी स्नायू आकुंचन पावतात, ज्यामुळे डोळ्याच्या भिंगाचे नाभीय अंतर कमी होते आणि ते निकट बिंदूवर (२५ सेमी) वस्तूवर लक्ष केंद्रित करू शकते, तेव्हा डोळ्यामध्ये कमाल समायोजन (maximum accommodation) झालेले असते.

प्रतिमा निर्मिती

दूरचा बिंदू

जर वस्तू अनंत असेल, तर भिंगाची नाभीय लांबी (f) प्रतिमेच्या अंतराएवढी (di) होईपर्यंत डोळ्याचे भिंग चपटे होते. प्रतिमेचे अंतर म्हणजे भिंग आणि ज्या बिंदूवर डोळ्याद्वारे प्रकाशकिरणांचे अपवर्तन होते तो बिंदू छेदतो, त्यामधील अंतर होय. प्रकाशकिरण ज्या बिंदूवर छेदतात, तो बिंदू दृष्टिपटलाशी (रेटिना) जुळतो. म्हणून असा निष्कर्ष काढता येतो की, जेव्हा डोळा एखाद्या अनंत वस्तूचे निरीक्षण करतो, तेव्हा भिंगाची नाभीय लांबी (f) भिंग आणि दृष्टिपटल यांच्यातील अंतराएवढी होईपर्यंत भिंगाची वक्रता चपटी होते. प्रकाशकिरणांना दृष्टिपटलामध्ये छेदणे आवश्यक असते, जेणेकरून प्रकाशाचे दृष्टिपटलामध्ये विद्युत संकेतांमध्ये रूपांतर होऊ शकेल.

जेव्हा एखादी वस्तू अनंत अंतरावर असते, तेव्हा भिंगाचे नाभीय अंतर (f) हे प्रतिमेच्या अंतरा (di) इतके का असते, याचा गणितीय पुरावा खाली दिला आहे. नाभीय अंतर (f), वस्तूचे अंतर (do) आणि प्रतिमेचे अंतर (di) यांच्यातील संबंध खालील समीकरणाद्वारे व्यक्त केला जातो.

1/f = 1/do + 1/di —– समीकरण 1

डोळ्याचे भिंग हे अभिसारी भिंग आहे. म्हणून, नाभीय अंतर (f) धन असते. वस्तूचे अंतर (do) अनंत आहे, म्हणून समीकरण १ मध्ये वस्तूच्या अंतराऐवजी (do) अनंताचे चिन्ह ठेवा.

1/f = 1/~ + 1/di

1/f = 0 + 1/di

1/f = 1/di

di = f —– समीकरण २

समीकरण 2 दाखवते की अभिसारी भिंगांवर जर वस्तू अनंत अंतरावर असेल, तर नाभीय अंतर (f) हे प्रतिमेच्या अंतरा (di) इतके असते.

जवळचा बिंदू

जर वस्तू डोळ्याच्या जवळ असेल तर काय? पूर्वी असे स्पष्ट केले होते की सामान्य डोळ्याचा निकटबिंदू किंवा सामान्य डोळ्याद्वारे योग्यरित्या केंद्रित करता येणाऱ्या सर्वात जवळच्या वस्तूचे अंतर २५ सेमी आहे. म्हणून, डोळ्याच्या भिंगाचे नाभीय अंतर (f) हे वस्तूच्या अंतरापेक्षा (do) म्हणजेच २५ सेमी पेक्षा कमी असले पाहिजे. डोळ्याच्या भिंगाचे नाभीय अंतर २५ सेमी अंतरापेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे, जेणेकरून डोळ्याचे भिंग वास्तविक प्रतिमा तयार करेल. डोळ्याचे भिंग हे एक बहिर्वक्र भिंग आहे जे आभासी प्रतिमा आणि वास्तविक प्रतिमा तयार करू शकते. जेव्हा नाभीय अंतर (f) हे वस्तूच्या अंतरापेक्षा (do) कमी असते, तेव्हा बहिर्वक्र भिंगाद्वारे वास्तविक प्रतिमा तयार होते. यावर बहिर्वक्र भिंगाच्या प्रतिमा निर्मितीच्या विषयात चर्चा केली आहे.

डोळ्याच्या भिंग प्रणालीच्या नाभीय अंतराचा (f) अंदाज लावा:

सामान्य डोळ्याचा निकटबिंदू २५ सेमी असतो, त्यामुळे सर्वात जवळच्या वस्तूचे अंतर २५ सेमी असते. कॉर्निया आणि रेटिना यांच्यातील अंतर सुमारे २.५ सेमी असते. जर प्रकाशाचा किरण रेटिनावर पडला, तर प्रतिमा स्पष्ट दिसते. यासाठी कॉर्निया आणि रेटिना यांच्यातील अंतराला प्रतिमेचे अंतर (di) मानले जाते. म्हणून, प्रतिमेचे अंतर (in) २.५ सेमी आहे.

1/f = 1/do + 1/di

1/f = 1/25 + 1/2.5 = 1/25 + 10/25 = 11/25

f = १५०/२

f = ५० सेमी

वरील गणनेच्या निकालांवरून असा निष्कर्ष काढता येतो की, नाभीय अंतर (f) हे प्रतिमेच्या अंतरापेक्षा (di) लहान आहे. प्रतिमेचे अंतर (di) आणि नाभीय अंतर (f) यांमधील फरक २.५ सेमी – २.२७ सेमी = ०.२३ सेमी आहे. कॉर्निया-डोळ्याच्या भिंग प्रणालीचा नाभीबिंदू प्रतिमेच्या किंवा रेटिनाच्या डावीकडे ०.२३ सेमी अंतरावर आहे.

कॉर्निया-डोळ्यातील भिंग प्रणाली ही एक बहिर्वक्र भिंग आहे, त्यामुळे प्रतिमा वास्तविक असूनही रेटिनावर उलटी तयार होते. रेटिनावरील प्रतिमा उलटी असली तरी, मेंदूची चेता तिला सरळ करते.