Akies optinė sistema

Žmogaus akis yra sudėtinga optinė sistema, susidedanti iš ragenos, priekinės akies kameros skysčio, lęšiuko ir stiklakūnio. Akies lūžio geba priklauso nuo ragenos priekinio paviršiaus, lęšiuko priekinio ir užpakalinio paviršių kreivumo spindulių dydžio, atstumų tarp jų ir ragenos, lęšiuko, akies skysčio bei stiklakūnio lūžio rodiklių. Į ragenos užpakalinio paviršiaus optinę galią neatsižvelgiama, nes ragenos audinio ir priekinės akies kameros skysčio lūžio rodikliai yra vienodi (kaip žinoma, spindulių lūžis galimas tik skirtingų lūžio rodiklių terpių sandūroje).

Įprastai galima laikyti, kad akies laužiamieji paviršiai yra sferiniai, o jų optinės ašys sutampa, t. y. akis yra centruota sistema. Iš tikrųjų akies optinė sistema turi daug paklaidų. Taigi, ragena yra sferinė tik centrinėje zonoje, išorinių lęšiuko sluoksnių lūžio rodiklis yra mažesnis nei vidinių, spindulių lūžio laipsnis dviejose viena kitai statmenose plokštumose nėra vienodas. Be to, skirtingų akių optinės charakteristikos labai skiriasi, ir jas tiksliai nustatyti nėra lengva. Visa tai apsunkina akies optinių konstantų skaičiavimą.

Norint įvertinti bet kurios optinės sistemos lūžio galią, naudojamas įprastas vienetas - dioptrija (sutrumpintai - dptr). 1 dptr imama objektyvo, kurio pagrindinis židinio nuotolis yra 1 m, galia. Dioptrija (D) yra židinio nuotolio (F) atvirkštinė vertė:

D=1/F

Todėl lęšio, kurio židinio nuotolis yra 0,5 m, lūžio galia yra 2,0 dptrs, 2 m - 0,5 dptrs ir t. t. Išgaubtų (susiliejančių) lęšių lūžio galia žymima pliuso ženklu, įgaubtų (skirtingų) lęšių - minuso ženklu, o patys lęšiai vadinami atitinkamai teigiamais ir neigiamais.

Yra paprastas metodas, kuriuo galima atskirti teigiamą lęšį nuo neigiamo. Norėdami tai padaryti, turite pastatyti lęšį kelių centimetrų atstumu nuo akies ir jį judinti, pavyzdžiui, horizontalia kryptimi. Žiūrint į objektą per teigiamą lęšį, jo vaizdas judės priešinga kryptimi nei lęšio judėjimas, o per neigiamą lęšį, priešingai, ta pačia kryptimi.

Akies optinės sistemos skaičiavimams atlikti siūlomos supaprastintos šios sistemos schemos, pagrįstos vidutinėmis optinių konstantų vertėmis, gautomis matuojant didelį akių skaičių.

Sėkmingiausias yra V. K. Verbitskio 1928 m. pasiūlytas scheminis sumažintos akies modelis. Pagrindinės jo charakteristikos yra šios: pagrindinė plokštuma liečia ragenos viršūnę; pastarosios kreivumo spindulys yra 6,82 mm; priekinės-užpakalinės ašies ilgis yra 23,4 mm; tinklainės kreivumo spindulys yra 10,2 mm; akispūdžio lūžio rodiklis yra 1,4; bendra lūžio galia yra 58,82 dioptrijų.

Kaip ir kitos optinės sistemos, akis yra veikiama įvairių aberacijų (iš lotynų k. aberratio – nuokrypis) – akies optinės sistemos defektų, dėl kurių pablogėja objekto vaizdo kokybė tinklainėje. Dėl sferinės aberacijos taškinio šviesos šaltinio sklindantys spinduliai surenkami ne taške, o tam tikroje akies optinės ašies zonoje. Dėl to tinklainėje susidaro šviesos sklaidos ratas. Šios zonos gylis „normaliai“ žmogaus akiai svyruoja nuo 0,5 iki 1,0 dioptrijų.

Dėl chromatinės aberacijos trumpabangės spektro dalies (mėlynai žalios) spinduliai akyje susikerta mažesniu atstumu nuo ragenos nei ilgabangės spektro dalies (raudonos) spinduliai. Intervalas tarp šių spindulių židinių akyje gali siekti 1,0 Dptr.

Beveik visos akys turi dar vieną aberaciją, kurią sukelia idealaus ragenos ir lęšiuko laužiamųjų paviršių sferiškumo nebuvimas. Pavyzdžiui, ragenos asferiškumą galima pašalinti hipotetinės plokštelės pagalba, kuri, uždėta ant ragenos, paverčia akį idealia sferine sistema. Sferiškumo nebuvimas lemia netolygų šviesos pasiskirstymą tinklainėje: šviečiantis taškas tinklainėje suformuoja sudėtingą vaizdą, kuriame galima išskirti maksimalaus apšvietimo sritis. Pastaraisiais metais šios aberacijos įtaka maksimaliam regėjimo aštrumui aktyviai tiriama net ir „normaliose“ akyse, siekiant ją ištaisyti ir pasiekti vadinamąją priežiūrą (pavyzdžiui, lazerio pagalba).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Akies optinės sistemos formavimasis

Įvairių gyvūnų regos organo tyrimas ekologiniu aspektu liudija apie adaptyvų refrakcijos pobūdį, t. y. tokį akies, kaip optinės sistemos, formavimąsi, kuris suteikia tam tikrai gyvūnų rūšiai optimalią regimąją orientaciją pagal jos gyvybinės veiklos ir buveinės ypatybes. Matyt, tai nėra atsitiktinis, o istoriškai ir ekologiškai sąlygotas faktas, kad žmonėms vyrauja refrakcija, artima emmetropijai, kuri geriausiai užtikrina aiškų tiek tolimų, tiek artimų objektų matymą, atsižvelgiant į jų veiklos įvairovę.

Daugumai suaugusiųjų stebimas reguliarus refrakcijos artėjimas prie emmetropijos pasireiškia didele atvirkštine koreliacija tarp akies anatominių ir optinių komponentų: jos augimo procese pasireiškia tendencija derinti didesnę optinio aparato refrakcijos galią su trumpesne priekine-užpakaline ašimi ir, atvirkščiai, mažesnę refrakcijos galią su ilgesne ašimi. Todėl akies augimas yra reguliuojamas procesas. Akies augimas turėtų būti suprantamas ne kaip paprastas jos dydžio padidėjimas, o kaip kryptingas akies obuolio, kaip sudėtingos optinės sistemos, formavimasis, veikiant aplinkos sąlygoms ir paveldimumui, atsižvelgiant į jos rūšį ir individualias savybes.

Iš dviejų komponentų – anatominio ir optinio, kurių derinys lemia akies refrakciją, anatominis yra žymiai „judresnis“ (ypač priekinės-užpakalinės ašies dydis). Būtent per jį realizuojama organizmo reguliavimo įtaka akies refrakcijos formavimuisi.

Nustatyta, kad naujagimių akys, kaip taisyklė, turi silpną refrakciją. Vaikams augant, refrakcija didėja: mažėja hipermetropijos laipsnis, silpna hipermetropija virsta emmetropija ir net trumparegystė, emmetropinės akys kai kuriais atvejais tampa trumparegės.

Per pirmuosius 3 vaiko gyvenimo metus intensyviai auga akis, padidėja ragenos refrakcija ir priekinės užpakalinės ašies ilgis, kuris iki 5–7 metų amžiaus pasiekia 22 mm, t. y. sudaro maždaug 95 % suaugusios akies dydžio. Akies obuolio augimas tęsiasi iki 14–15 metų. Iki šio amžiaus akies ašies ilgis artėja prie 23 mm, o ragenos refrakcijos geba – 43,0 dioptrijų.

Akiai augant, jos klinikinės refrakcijos kintamumas mažėja: jis lėtai didėja, t. y. pereina į emmetropiją.

Pirmaisiais vaiko gyvenimo metais vyraujantis refrakcijos tipas yra toliaregystė. Didėjant amžiui, toliaregystės paplitimas mažėja, o emmetropinės refrakcijos ir trumparegystės daugėja. Trumparegystės dažnis ypač pastebimai didėja nuo 11–14 metų ir 19–25 metų amžiaus pasiekia maždaug 30 %. Toliaregystės ir emmetropijos dalis šiame amžiuje yra atitinkamai apie 30 ir 40 %.

Nors skirtingų autorių pateikti kiekybiniai atskirų akių refrakcijos tipų paplitimo vaikams rodikliai labai skiriasi, aukščiau minėtas bendras akių refrakcijos kitimo modelis su amžiumi išlieka.

Šiuo metu bandoma nustatyti vidutinio amžiaus vaikų akių refrakcijos normas ir panaudoti šį rodiklį praktinėms problemoms spręsti. Tačiau, kaip rodo statistinių duomenų analizė, to paties amžiaus vaikų refrakcijos dydžio skirtumai yra tokie dideli, kad tokios normos gali būti tik sąlyginės.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]