Прозрачные среды глаза: роговица, жидкость передней камеры, хрусталик и стекловидное тело, пропускающие световые лучи внутрь глазного яблока к светочувствительному аппарату сетчатки, служат одновременно и преломляющими средами, потому что каждая из них обладает различным коэффициентом преломления, а поверхности, ограничивающие эти среды, – сферичны. Таким образом, преломление лучей в прозрачных средах глаза происходит на передней и задней поверхности роговицы, на передней и задней поверхности хрусталика (и в самом хрусталике, который состоит из зон с различной оптической плотностью).
Для характеристики любой сложной оптической системы (для определения хода лучей, ее фокусного расстояния и т. п.) необходимо знать постоянные – константы этой системы: радиусы кривизны преломляющих поверхностей, показатели преломления сред, расположение различных преломляющих сред в системе (расстояние их друг от друга). На основании этих данных можно рассчитать положение кардинальных точек, которые и определяют ход лучей в оптической системе. Таких точек в оптической системе шесть: две главные точки, две узловые и две фокусные. Только зная положение этих точек в оптической системе, возможно рассчитать их величину, местоположение.
Точную оптическую характеристику глаза получить практически невозможно, так как оптическая система глаза состоит из ряда сред с различными показателями преломления, из большого количества преломляющих поверхностей с различными радиусами кривизны и различным местоположением этих сред в системе. Кроме того, надо учесть, что эти данные у каждого человека индивидуально различны. Поэтому предложено пользоваться для оптической характеристики средними цифрами, полученными при измерении оптических констант нескольких глаз. Глаз, оптическая характеристика которого дана на основании средних чисел, называется схематическим. В дальнейшем для практических клинических целей сложная оптическая система была упрощена – редуцирована. Оптическая система редуцированного глаза представлена как бы состоящей из одной преломляющей поверхности, разделяющей только две среды с разной оптической плотностью. Впереди воздушная среда с показателем преломления, равным 1, а позади преломляющей поверхности среда с показателем преломления, равным 1,4.
Таким образом, глаз представляет сложную собирательную оптическую систему. Чтобы изображение предметов внешнего мира было четким, необходимо, чтобы фокус падал точно на сетчатую оболочку. Если фокус с ней не совпадает, то изображение каждой точки, составляющей контур предмета, будет ложиться на сетчатую оболочку в виде кружка, и контур предмета будет воспринят глазом нечетко – смазано.
Для измерения оптической, преломляющей силы мышцы или целой оптической системы пользуются величиной, обратной фокусному расстоянию. Мера эта называется диоптрией. Чем длиннее фокусное расстояние, тем слабее преломляющая сила стекла, и, наоборот, чем больше оптическая сила линзы, тем короче фокусное расстояние. За единицу оптической силы принята оптическая сила линзы с фокусным расстоянием, равным 1 м (100 см). Оптическая сила стекла равна: 1/1 = 1 Д (Д – диоптрия). В практической работе врачу часто приходиться пользоваться диоптрийной системой измерения для расчетов рефракции глаза, очковых линз, объема аккомодации и т. д. Большинство этих оптических систем и линз имеет фокусное расстояние меньше 1 м, определяемое сантиметрами, поэтому для вычисления величины, обратной фокусному расстоянию – диоптрии, удобнее при расчетах за единицу принять не 1 м, а 100 см. Так, например, линза с фокусным расстоянием 25 см обладает оптической силой, равной 100/25 =
= 4 Д. Зная оптическую силу линзы, можно вычислить величину оптической силы – ее фокусное расстояние (например, оптическая сила линзы равна 5 Д. Ее фокусное расстояние равно: 100/5=20 см). Одной из основных причин нарушения зрения являются аномалии рефракции и аккомодации. В физике под рефракцией понимают преломляющую силу оптической системы, выраженную в диоптриях.
Физическая рефракция глаза человека колеблется в пределах 51,7-71,3 дптр, в среднем – 60 дптр. Основным компонентом преломляющей силы глаза является роговица. Она обладает силой преломления не менее 40 дптр.
Однако в клинике очень редко приходится встречаться с абсолютной преломляющей силой глаза. В практической деятельности наибольшее значение имеет второй вид рефракции – клиническая рефракция, которую характеризует соотношение главного фокуса и сетчатки.
В понятие клинической рефракции вкладывается диоптрийная система глаза, рассматриваемая в связи с анатомической структурой, длиной глаза.
