§ 46. Как видит глаз. Нарушения зрения

Определения и обозначения

Хрусталик — прозрачная эластичная линза внутри глаза. Он преломляет проходящий через него свет и помогает собрать лучи так, чтобы изображение оказалось на сетчатке. Благодаря гибкости хрусталик может менять форму и участвовать в настройке зрения.

Аккомодация — изменение кривизны хрусталика, которое позволяет чётко видеть предметы на разных расстояниях. Когда взгляд переводится с далёкого предмета на близкий, оптическая система глаза должна изменить силу преломления. Аккомодация нужна, чтобы фокус изображения оставался на сетчатке, а не смещался за неё или перед ней.

Близорукость — нарушение зрения, при котором изображение удалённых предметов фокусируется перед сетчаткой. До сетчатки лучи уже сходятся, поэтому на ней возникает нечёткое изображение. Так объясняется, почему человеку с близорукостью часто легче рассматривать предметы рядом, чем вдали.

Дальнозоркость — нарушение зрения, при котором изображение близких предметов фокусируется за сетчаткой. Световые лучи к моменту достижения сетчатки ещё не успевают сойтись в фокус. Чтобы лучше видеть вблизи, глазу приходится сильнее использовать аккомодацию.

Как это устроено

Сначала свет от предмета попадает на роговицу — прозрачную переднюю часть глаза, которая заметно преломляет лучи. Затем он проходит через зрачок, отверстие в радужке, и направляется к хрусталику. Зрачок регулирует количество поступающего света, а хрусталик дополнительно преломляет лучи. Совместная работа этих частей помогает направить их на сетчатку и получить чёткое изображение.

На сетчатке формируется изображение, которое меньше предмета и перевёрнуто. Это происходит потому, что лучи от разных точек предмета пересекаются в оптической системе глаза. Светочувствительные клетки сетчатки — фоторецепторы — реагируют на свет и преобразуют его в нервные сигналы. Мозг получает эти сигналы и обрабатывает их, поэтому мы воспринимаем предметы в привычном положении.

Для чёткого зрения вблизи и вдали фокус должен попадать на сетчатку, хотя расстояние до предмета меняется. Цилиарная мышца меняет натяжение связок, связанных с хрусталиком, и тем самым меняет его кривизну. На близкий предмет хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет; при взгляде вдаль он уплощается. Такая настройка называется аккомодацией и помогает сохранять резкость изображения.

При близорукости глазное яблоко часто бывает удлинено или преломляющая сила глаза оказывается слишком большой. Лучи от удалённого предмета сходятся перед сетчаткой, а к ней доходят уже расходящимися, поэтому изображение становится размытым. Близкие предметы могут быть видны лучше, потому что их лучи требуют иного преломления, чтобы сфокусироваться на сетчатке. Для коррекции применяют рассеивающие линзы: они изменяют ход лучей так, чтобы фокус сместился назад.

При дальнозоркости глазное яблоко часто укорочено или оптическая сила глаза недостаточна. Поэтому фокус близкого предмета оказывается за сетчаткой, и рассмотреть его чётко трудно. Чтобы усилить преломление и переместить фокус на сетчатку, глаз вынужден активнее использовать аккомодацию. Собирающая линза помогает выполнить эту работу и скорректировать фокусировку.

Как фокусируется изображение и исправляются нарушения зрения

Сначала найдите в таблице состояние глаза, затем проследите, где расположен фокус относительно сетчатки. После этого сопоставьте его с тем, какие предметы человек видит хуже. Последний столбец показывает, какую линзу используют для коррекции этого нарушения.

Разбор задач

Задача 1. Проследите путь света от предмета до сетчатки и назовите части глаза, участвующие в его фокусировке. Нужно расположить эти части по ходу лучей и не смешивать их функции. Затем объясните, какую роль выполняет сетчатка.

1. Свет сначала проходит через роговицу, которая преломляет его на входе в глаз.
2. Далее лучи проходят через зрачок и хрусталик; хрусталик помогает сфокусировать их на сетчатке.
3. На сетчатке свет воспринимают фоторецепторы, которые преобразуют его в нервные сигналы.

Ответ. Путь света: роговица, зрачок, хрусталик, сетчатка. Роговица и хрусталик участвуют в преломлении и фокусировке, зрачок регулирует количество света. Сетчатка принимает изображение и превращает световое воздействие в нервные сигналы.

Задача 2. Ученик хорошо видит книгу, но плохо различает надписи на доске. Определите вероятное нарушение и назовите тип линз для коррекции. Сравните, на каком расстоянии предметы видны хорошо и плохо, а затем соотнесите это с особенностями фокусировки.

1. Книга находится близко, а доска — далеко, значит, трудность связана со зрением вдаль.
2. При близорукости изображение удалённых предметов фокусируется перед сетчаткой, поэтому они выглядят нечёткими.
3. Для коррекции фокус смещают назад, к сетчатке, с помощью рассеивающей линзы.

Ответ. Вероятное нарушение — близорукость. Её корректируют рассеивающими линзами. Окончательно определить состояние зрения и подобрать линзы должен специалист.

Задача 3. Изображение предмета без коррекции получается за сетчаткой. Определите нарушение, объясните, почему особенно трудно видеть вблизи, и выберите корректирующую линзу. Начните с положения фокуса, а затем установите, как линза должна изменить ход лучей.

1. Фокус за сетчаткой указывает на дальнозоркость, особенно если рассматриваемый предмет близкий.
2. Лучи от близкого предмета недостаточно преломляются и не успевают сойтись на сетчатке.
3. Собирающая линза усиливает преломление лучей и помогает перенести фокус вперёд, на сетчатку.

Ответ. Это дальнозоркость. Вблизи видеть трудно, потому что фокус близкого предмета оказывается за сетчаткой и глазу приходится сильнее напрягать аккомодацию. Для коррекции используют собирающую линзу.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что на сетчатке получается прямое изображение. Такое представление возникает, потому что мы обычно воспринимаем мир правильно ориентированным и не замечаем работу мозга. На самом деле изображение перевёрнуто, а мозг обрабатывает сигналы от сетчатки. Проверка: проследите, как пересекаются лучи от верхней и нижней частей предмета.

Близорукость и дальнозоркость часто путают, запоминая только, что человек видит хорошо или плохо. Но одинаковая жалоба сама по себе не показывает, где находится фокус. При близорукости он перед сетчаткой, при дальнозоркости — за ней. Чтобы проверить себя, сначала определите положение фокуса, а уже потом назовите нарушение.

Неверно считать, что при близорукости нужны собирающие линзы, а при дальнозоркости — рассеивающие. Линзу подбирают не по названию нарушения наугад, а по тому, как нужно изменить путь лучей, чтобы фокус оказался на сетчатке. Близорукость корректируют рассеивающей, дальнозоркость — собирающей линзой. Проверяйте соответствие: перед сетчаткой — рассеивающая, за сетчаткой — собирающая.

Аккомодацию иногда принимают за изменение размера зрачка, потому что оба процесса связаны с настройкой глаза. Однако зрачок меняет количество света, а аккомодация связана прежде всего с изменением кривизны хрусталика. Проверка проста: если речь идёт о фокусировке предметов на разных расстояниях, вспоминайте хрусталик и цилиарную мышцу. Если о регулировке светового потока — зрачок.

Связь с другими темами

Для понимания фокусировки важно знать строение глаза и роль его частей. Роговица и хрусталик преломляют свет, зрачок пропускает его внутрь, а сетчатка воспринимает изображение. Эти знания помогают объяснить, почему нарушение работы одной части влияет на зрение.

Тема связана с распространением света и его преломлением в оптических системах. По тому же принципу линзы изменяют направление лучей, а положение фокуса зависит от силы преломления. Поэтому свойства рассеивающих и собирающих линз помогают понять коррекцию зрения.

Изучение глаза продолжает знакомство с органами чувств и нервной системой: сетчатка преобразует свет в сигналы, которые обрабатывает мозг. Эти знания пригодятся и при изучении гигиены зрения. Правильное освещение, разумная нагрузка на глаза и своевременная проверка зрения помогают беречь здоровье.

Что запомнить

• Оптическая система глаза фокусирует свет на сетчатке.
• На сетчатке формируется уменьшенное перевёрнутое изображение.
• Аккомодация помогает чётко видеть предметы на разных расстояниях.
• При близорукости фокус оказывается перед сетчаткой.
• Близорукость корректируют рассеивающими линзами.
• При дальнозоркости фокус оказывается за сетчаткой.
• Дальнозоркость корректируют собирающими линзами.