Článok Optické prístroje ľudské oko
Časti oka
Rohovka je priehľadná, tvrdá membrána pokrývajúca prednú časť oka. Rohovka láme svetelný lúč vstupujúci do oka.
Zrenica je čierna časť oka. Zrenica je čierna, preto absorbuje takmer všetko svetlo. Zrenica je otvor, cez ktorý svetlo prechádza do oka. Čím väčší je priemer zrenice, tým viac svetla vstupuje do oka a čím menšia je veľkosť zrenice, tým menej svetla vstupuje do oka.
Dúhovka ovláda veľkosť zrenice. Keď je prostredie okolo oka veľmi jasné, dúhovka zrenicu zmenšuje. Naopak, keď je prostredie okolo očí menej jasné, dúhovka zrenicu zväčšuje, takže množstvo svetla vstupujúceho do oka je veľké. Ak ste si všimli rozdiel medzi mačacím okom počas dňa a noci, potom ľahko pochopíte funkciu dúhovky.
Ciliárne svaly slúžia na zmenu zakrivenia očnej šošovky. Zmeny v očnej šošovke ovplyvňujú ohniskovú vzdialenosť očnej šošovky. Ak oko pozoruje objekty vo veľkej vzdialenosti, ciliárne svaly sa uvoľnia, takže sa zväčší polomer zakrivenia šošovky a zväčší sa ohnisková vzdialenosť šošovky.
Keď oko pozoruje objekty zblízka, ciliárne svaly sa sťahujú, čím sa zmenšuje polomer zakrivenia šošovky a znižuje sa ohnisková vzdialenosť šošovky. Funkciou ciliárnych svalov je teda nepriamo ovládať ohniskovú vzdialenosť očnej šošovky, aby oko mohlo správne zaostriť obraz objektu. Zmena ohniskovej vzdialenosti okuláru sa nazýva akomodácia oka.
Očná šošovka je konvexná šošovka alebo pozitívna šošovka. Hoci v rohovke dochádza k väčšiemu lomu svetla, šošovka oka tiež láme a zaostruje svetelný lúč, takže obraz sa vytvorí priamo na sietnici. Obraz sa musí na sietnici vytvoriť, aby bolo možné objekty jasne vidieť. Sietnica funguje tak, že premieňa svetelné vlny na elektrické signály, ktoré potom prechádzajú cez zrakový nerv do mozgu.
Akomodácia normálnym okom
Akomodácia oka je prispôsobenie ohniskovej vzdialenosti (f) očnej šošovky vzdialenosti objektu od oka tak, aby sa obraz mohol zaostriť na sietnicu. Ohnisková vzdialenosť očnej šošovky je vzdialenosť medzi očnou šošovkou a ohniskom šošovky (F). Pri akomodácii oka sa mení zakrivenie očnej šošovky, čo spôsobuje zmenu polomeru zakrivenia okulára, a tým aj zmenu ohniskovej vzdialenosti očnej šošovky.
Ak oko pozoruje objekt vo vzdialenom bode, ciliárny sval sa uvoľní, čo spôsobí sploštenie očnej šošovky, takže sa zväčší polomer zakrivenia a ohnisková vzdialenosť šošovky. Vzdialený bod je najvzdialenejšia vzdialenosť, na ktorú môže oko zaostriť, pričom vzdialený bod normálneho oka je nekonečný. Keď sa ciliárne svaly uvoľnia tak, že ohnisková vzdialenosť očnej šošovky sa predĺži a dokáže zaostriť na objekt vo vzdialenom bode, oko má minimálnu akomodáciu.
Keď oko pozoruje objekty zblízka, ciliárne svaly sa stiahnu, čo spôsobí, že sa očná šošovka viac zakriví, takže sa zníži polomer zakrivenia a ohnisková vzdialenosť šošovky. Vzdialenosť objektu od najbližšieho oka, na ktorú oko ešte dokáže zaostriť, sa nazýva bod na blízko. Priemerný človek má bod na blízko 25 cm. Keď sa ciliárne svaly stiahnu tak, že ohnisková vzdialenosť šošovky oka sa skráti a dokáže zaostriť na objekt v blízkom bode (25 cm), oko dosiahne maximálnu akomodáciu.
Tvorba obrazu
Vzdialený bod
Ak je objekt nekonečný, zakrivenie očnej šošovky sa sploští, až kým sa ohnisková vzdialenosť (f) šošovky nerovná vzdialenosti obrazu (di). Vzdialenosť obrazu je vzdialenosť medzi šošovkou a bodom, kde sa svetelný lúč láme a pretína sa okom. Bod, kde sa svetelné lúče pretínajú, sa zhoduje so sietnicou. Možno teda usudzovať, že keď oko pozoruje nekonečný objekt, zakrivenie očnej šošovky sa sploští, až kým sa ohnisková vzdialenosť šošovky (f) nerovná vzdialenosti medzi šošovkou a sietnicou. Svetelný lúč sa musí pretínať v sietnici, aby sa svetlo mohlo v sietnici premeniť na elektrické signály.
Nasleduje matematický dôkaz toho, prečo sa ohnisková vzdialenosť šošovky (f) rovná obrazovej vzdialenosti (di), keď je objekt v nekonečne. Vzťah medzi ohniskovou vzdialenosťou (f), vzdialenosťou objektu (do) a obrazovou vzdialenosťou (di) je vyjadrený nasledujúcou rovnicou.
1/f = 1/do + 1/di —– Rovnica 1
Očná šošovka je spojka. Preto je ohnisková vzdialenosť (f) kladná. Vzdialenosť objektu (do) je nekonečná, preto ju v rovnici 1 nahraďte symbolom nekonečna.
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– Rovnica 2
Rovnica 2 ukazuje, že na spojkách, ak je objekt v nekonečne, je ohnisková vzdialenosť (f) rovná obrazovej vzdialenosti (di).
Blízky bod
Čo ak je objekt blízko oka? Predtým bolo vysvetlené, že blízky bod normálneho oka alebo vzdialenosť najbližšieho objektu, na ktorý dokáže normálne oko správne zaostriť, je 25 cm. Ohnisková vzdialenosť (f) očnej šošovky musí byť teda menšia ako vzdialenosť objektu (do) 25 cm. Ohnisková vzdialenosť očnej šošovky musí byť menšia ako vzdialenosť 25 cm, aby šošovka oka vytvorila skutočný obraz. Očná šošovka je konvexná šošovka, ktorá dokáže vytvoriť virtuálny obraz a skutočný obraz. Skutočný obraz vzniká konvexnou šošovkou, keď je ohnisková vzdialenosť (f) menšia ako vzdialenosť objektu (do). Toto bolo prediskutované v téme o tvorbe obrazu konvexnou šošovkou.
Odhadnite ohniskovú vzdialenosť (f) systému očných šošoviek:
Blízky bod normálneho oka je 25 cm, takže vzdialenosť najbližšieho objektu (objektov) je 25 cm. Vzdialenosť medzi rohovkou a sietnicou je približne 2.5 cm. Obraz je jasný, ak svetelný lúč dopadá na sietnicu, takže vzdialenosť medzi rohovkou a sietnicou sa považuje za obrazovú vzdialenosť (di). Obrazová vzdialenosť (in) je teda 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 základe výsledkov vyššie uvedených výpočtov možno konštatovať, že ohnisková vzdialenosť (f) je menšia ako obrazová vzdialenosť (di). Rozdiel medzi obrazovou vzdialenosťou (di) a ohniskovou vzdialenosťou (f) je 2.5 cm – 2.27 cm = 0.23 cm. Ohnisko systému rohovka-očná šošovka je 0.23 cm naľavo od obrazu alebo sietnice.
Systém rohovka-šošovka je konvexná šošovka, takže obraz na sietnici sa vytvára, aj keď je skutočný, ale je invertovaný. Aj keď je obraz na sietnici invertovaný, mozgový nerv ho otočí do vzpriamenej polohy.
