Makale Optik aletler insan gözü
Gözün bölümleri
Kornea, gözün önünü kaplayan saydam, sert bir zardır. Kornea, göze giren ışık demetini kırar.
Gözbebeği, gözün siyah kısmıdır. Gözbebeği siyah olduğu için ışığın neredeyse tamamını emer. Gözbebeği, ışığın göze girdiği bir deliktir. Gözbebeğinin çapı ne kadar büyükse, göze o kadar çok ışık girer; gözbebeğinin çapı ne kadar küçükse, göze o kadar az ışık girer.
Göz bebeği, iris adı verilen bir bezle kontrol edilir. Gözün etrafındaki ortam çok parlak olduğunda, iris göz bebeğini küçültür. Tersine, gözün etrafındaki ortam daha az parlak olduğunda, iris göz bebeğini büyütür, böylece göze giren ışık miktarı artar. Kedinin gözündeki gündüz ve gece arasındaki farkı gözlemlediyseniz, irisin işlevini kolayca anlayabilirsiniz.
Siliyer kaslar, göz merceğinin eğriliğini değiştirmekle görevlidir. Göz merceğindeki değişiklikler, göz merceğinin odak uzunluğunu etkiler. Göz, çok uzaktaki nesneleri gözlemlediğinde, siliyer kaslar gevşer, böylece mercek eğriliğinin yarıçapı artar ve merceğin odak uzunluğu da artar.
Göz, yakın mesafedeki nesneleri gözlemlediğinde, siliyer kaslar kasılarak merceğin eğrilik yarıçapı azalır ve merceğin odak uzaklığı da kısalır. Dolayısıyla, dolaylı olarak, siliyer kasların işlevi, gözün nesnenin görüntüsünü doğru bir şekilde odaklayabilmesi için göz merceğinin odak uzaklığını kontrol etmektir. Göz merceğinin odak uzaklığındaki bu değişikliğe göz uyumu denir.
Göz merceği, yakınsak mercek, dışbükey mercek veya pozitif mercek olabilir. Korneada ışığın daha fazla kırılması gerçekleşse de, göz merceği de ışık demetini kırar ve odaklayarak görüntünün doğrudan retinada oluşmasını sağlar. Nesnelerin net bir şekilde görülebilmesi için retinada bir görüntü oluşması gerekir. Retina, ışık dalgalarını elektriksel sinyallere dönüştürür ve bu sinyaller daha sonra optik sinir yoluyla beyne iletilir.
Normal bir gözün uyum sağlama yeteneği
Gözün uyum sağlaması, görüntünün retinaya odaklanabilmesi için göz merceğinin odak uzaklığının (f) cismin gözden uzaklığına göre ayarlanmasıdır. Göz merceğinin odak uzaklığı, göz merceği ile merceğin odak noktası (F) arasındaki mesafedir. Göz uyum sağladığında, göz merceğinin eğriliği değişir, bu da göz merceğinin eğrilik yarıçapının değişmesine ve dolayısıyla göz merceğinin odak uzaklığının da değişmesine neden olur.
Göz, uzaktaki bir nesneyi gözlemlediğinde, siliyer kas gevşer ve bu da göz merceğinin düzleşmesine, dolayısıyla eğrilik yarıçapının ve odak uzaklığının artmasına neden olur. Uzak nokta, gözün odaklanabileceği en uzak mesafedir; normal bir gözün uzak noktası ise sonsuzdur. Siliyer kaslar gevşediğinde ve göz merceğinin odak uzaklığı uzadığında ve uzaktaki bir nesneye odaklanabildiğinde, göz minimum düzeyde akomodasyona sahip olur.
Göz, yakın mesafedeki nesneleri gözlemlediğinde, siliyer kaslar kasılır ve bu da göz merceğinin daha kavisli hale gelmesine, dolayısıyla eğrilik yarıçapının ve odak uzaklığının azalmasına neden olur. Gözün hala odaklanabileceği en yakın mesafedeki nesneye yakın nokta denir. Ortalama bir insanın yakın noktası 25 cm'dir. Siliyer kaslar kasıldığında, göz merceğinin odak uzaklığı kısalır ve nesneye yakın noktada (25 cm) odaklanabilir hale gelir; bu durumda göz maksimum akomodasyona ulaşır.
Görüntünün oluşumu
Uzak nokta
Eğer cisim sonsuz ise, göz merceği, odak uzaklığı (f) görüntü mesafesine (di) eşit olana kadar düzleşir. Görüntü mesafesi, mercek ile göz tarafından kırılan ışık demetinin kesiştiği nokta arasındaki mesafedir. Işık ışınlarının kesiştiği nokta, retina ile çakışır. Dolayısıyla, göz sonsuz bir cismi gözlemlediğinde, göz merceğinin eğriliği, odak uzaklığı (f) mercek ile retina arasındaki mesafeye eşit olana kadar düzleşir sonucuna varılabilir. Işık demetinin retinada kesişmesi gerekir ki, ışık retinada elektriksel sinyallere dönüştürülebilsin.
Bir cisim sonsuzda olduğunda, merceğin odak uzaklığının (f) görüntü uzaklığına (di) eşit olmasının matematiksel ispatı aşağıdadır. Odak uzaklığı (f), cisim uzaklığı (do) ve görüntü uzaklığı (di) arasındaki ilişki aşağıdaki denklemle ifade edilir.
1/f = 1/do + 1/di —– Denklem 1
Göz merceği yakınsak bir mercektir. Bu nedenle odak uzaklığı (f) pozitiftir. Nesne uzaklığı (do) sonsuzdadır, bu yüzden denklem 1'deki nesne uzaklığını (do) sonsuzluk sembolüyle değiştirin.
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– Denklem 2
Denklem 2, yakınsak merceklerde nesne sonsuzda ise odak uzunluğunun (f) görüntü mesafesine (di) eşit olduğunu göstermektedir.
Yakın nokta
Peki ya cisim göze yakınsa? Daha önce, normal bir gözün yakın noktası veya normal bir gözün düzgün bir şekilde odaklanabileceği en yakın cismin mesafesinin 25 cm olduğu açıklanmıştı. Dolayısıyla, göz merceğinin odak uzaklığı (f), cisim mesafesinden (do) 25 cm daha küçük olmalıdır. Göz merceğinin odak uzaklığı, 25 cm mesafeden daha küçük olmalıdır ki göz merceği gerçek bir görüntü üretsin. Göz merceği, sanal görüntü ve gerçek görüntü oluşturabilen dışbükey bir mercektir. Dışbükey bir mercek, odak uzaklığı (f) cisim mesafesinden (do) daha küçük olduğunda gerçek bir görüntü üretir. Bu, dışbükey merceğin görüntü oluşumu konusunda ele alınmıştır.
Göz merceği sisteminin odak uzunluğunu (f) tahmin edin:
Normal gözün yakın noktası 25 cm'dir, dolayısıyla en yakın nesnenin (s) mesafesi 25 cm'dir. Kornea ile retina arasındaki mesafe yaklaşık 2.5 cm'dir. Işık demeti retinaya düşerse görüntü net olur, bu nedenle kornea ile retina arasındaki mesafe görüntü mesafesi (di) olarak kabul edilir. Dolayısıyla, görüntü mesafesi (in) 2.5 cm'dir.
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
Yukarıdaki hesaplamaların sonuçlarına dayanarak, odak uzaklığının (f) görüntü mesafesinden (di) daha küçük olduğu sonucuna varılabilir. Görüntü mesafesi (di) ile odak uzaklığı (f) arasındaki fark 2.5 cm – 2.27 cm = 0.23 cm'dir. Kornea-göz merceği sisteminin odak noktası, görüntünün veya retinanın 0.23 cm solundadır.
Kornea-göz merceği sistemi dışbükey bir mercek olduğundan, görüntü gerçek olsa da ters olarak retinada oluşur. Retinadaki görüntü ters olsa bile, beyin sinirleri onu düzeltir.
