Acs optiskā sistēma

Cilvēka acs ir sarežģīta optiskā sistēma, kas sastāv no radzenes, priekšējās kameras šķidruma, lēcas un stiklveida ķermeņa. Acs refrakcijas spēja ir atkarīga no radzenes priekšējās virsmas, lēcas priekšējās un aizmugurējās virsmas izliekuma rādiusa lieluma, attālumiem starp tiem, kā arī radzenes, lēcas, acs iekšējā šķidruma un stiklveida ķermeņa refrakcijas rādītājiem. Radzenes aizmugurējās virsmas optiskā jauda netiek ņemta vērā, jo radzenes audu un priekšējās kameras šķidruma refrakcijas rādītāji ir vienādi (kā zināms, staru refrakcija ir iespējama tikai uz vides ar atšķirīgiem refrakcijas rādītājiem robežas).

Nosacīti var uzskatīt, ka acs refrakcijas virsmas ir sfēriskas un to optiskās asis sakrīt, t.i., acs ir centrēta sistēma. Patiesībā acs optiskajai sistēmai ir daudz kļūdu. Tādējādi radzene ir sfēriska tikai centrālajā zonā, lēcas ārējo slāņu refrakcijas indekss ir mazāks nekā iekšējo slāņu refrakcijas indekss, staru laušanas pakāpe divās savstarpēji perpendikulārās plaknēs nav vienāda. Turklāt optiskās īpašības dažādās acīs ievērojami atšķiras, un tās nav viegli precīzi noteikt. Tas viss sarežģī acs optisko konstantu aprēķināšanu.

Lai novērtētu jebkuras optiskās sistēmas refrakcijas jaudu, tiek izmantota parastā mērvienība - dioptrija (saīsināti - dptr). 1 dptr tiek ņemta lēcas jauda ar galveno fokusa attālumu 1 m. Dioptrija (D) ir fokusa attāluma (F) apgrieztā vērtība:

D=1/F

Tāpēc lēcai ar fokusa attālumu 0,5 m ir refrakcijas jauda 2,0 dptrs, 2 m - 0,5 dptrs utt. Izliektu (saplūstošu) lēcu refrakcijas jaudu norāda ar pluszīmi, ieliektu (atšķirīgu) lēcu - ar mīnuszīmi, un pašas lēcas sauc attiecīgi par pozitīvām un negatīvām.

Ir vienkārša metode, ar kuras palīdzību var atšķirt pozitīvu lēcu no negatīvas. Lai to izdarītu, jānovieto lēca dažu centimetru attālumā no acs un jāpārvieto tā, piemēram, horizontālā virzienā. Skatoties uz objektu caur pozitīvu lēcu, tā attēls pārvietosies pretējā virzienā lēcas kustībai, bet caur negatīvu lēcu, gluži pretēji, tajā pašā virzienā.

Lai veiktu aprēķinus, kas saistīti ar acs optisko sistēmu, tiek piedāvātas vienkāršotas šīs sistēmas shēmas, kuru pamatā ir optisko konstantu vidējās vērtības, kas iegūtas, izmērot lielu skaitu acu.

Visveiksmīgākā ir V. K. Verbitska 1928. gadā ierosinātā shematiski samazinātā acs. Tās galvenās īpašības ir: galvenā plakne pieskaras radzenes virsotnei; pēdējās izliekuma rādiuss ir 6,82 mm; priekšējās-aizmugurējās ass garums ir 23,4 mm; tīklenes izliekuma rādiuss ir 10,2 mm; intraokulārā slāņa refrakcijas indekss ir 1,4; kopējā refrakcijas jauda ir 58,82 dioptrijas.

Tāpat kā citas optiskās sistēmas, acs ir pakļauta dažādām aberācijām (no latīņu aberratio — novirze) — acs optiskās sistēmas defektiem, kas noved pie objekta attēla kvalitātes pasliktināšanās uz tīklenes. Sfēriskās aberācijas dēļ stari, kas izplūst no punktveida gaismas avota, tiek savākti nevis punktā, bet gan noteiktā zonā uz acs optiskās ass. Rezultātā uz tīklenes veidojas gaismas izkliedes aplis. Šīs zonas dziļums "normālai" cilvēka acij svārstās no 0,5 līdz 1,0 dioptrijām.

Hromatiskās aberācijas rezultātā spektra īsviļņu daļas (zili zaļās) stari acī krustojas īsākā attālumā no radzenes nekā spektra garviļņu daļas (sarkanās) stari. Intervāls starp šo staru fokusiem acī var sasniegt 1,0 Dptr.

Gandrīz visām acīm ir vēl viena aberācija, ko izraisa radzenes un lēcas refrakcijas virsmu ideālas sfēriskuma trūkums. Radzenes asfēriskumu, piemēram, var novērst ar hipotētiskas plāksnes palīdzību, kas, uzliekot to uz radzenes, pārvērš aci par ideālu sfērisku sistēmu. Sfēriskuma trūkums noved pie nevienmērīga gaismas sadalījuma uz tīklenes: gaismas punkts veido sarežģītu attēlu uz tīklenes, uz kura var atšķirt maksimālā apgaismojuma zonas. Pēdējos gados šīs aberācijas ietekme uz maksimālo redzes asumu tiek aktīvi pētīta pat "normālām" acīm ar mērķi to koriģēt un panākt tā saukto uzraudzību (piemēram, ar lāzera palīdzību).

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

Acs optiskās sistēmas veidošanās

Dažādu dzīvnieku redzes orgāna izpēte ekoloģiskajā aspektā liecina par refrakcijas adaptīvo raksturu, t.i., par tādu acs veidojumu kā optisko sistēmu, kas nodrošina dotajai dzīvnieku sugai optimālu vizuālo orientāciju atbilstoši tās dzīvības aktivitātes un dzīvotnes īpatnībām. Acīmredzot, tas nav nejauši, bet gan vēsturiski un ekoloģiski nosacīti, ka cilvēkiem pārsvarā ir refrakcija, kas tuva emmetropijai, kas vislabāk nodrošina gan tālu, gan tuvu objektu skaidru redzi atbilstoši viņu aktivitāšu daudzveidībai.

Regulārā refrakcijas pieeja emmetropijai, kas novērota vairumam pieaugušo, izpaužas augstā apgrieztā korelācijā starp acs anatomiskajām un optiskajām sastāvdaļām: tās augšanas procesā izpaužas tendence apvienot lielāku optiskā aparāta refrakcijas spēju ar īsāku priekšējo-aizmugurējo asi un, gluži pretēji, mazāku refrakcijas spēju ar garāku asi. Līdz ar to acs augšana ir regulēts process. Acs augšana jāsaprot nevis kā vienkāršs tās izmēra palielinājums, bet gan kā acs ābola virzīta veidošanās kā sarežģīta optiskā sistēma vides apstākļu un iedzimtā faktora ietekmē ar tās sugu un individuālajām īpašībām.

No diviem komponentiem - anatomiskā un optiskā, kuru kombinācija nosaka acs refrakciju, anatomiskais ir ievērojami "mobilāks" (jo īpaši priekšējās-aizmugurējās ass izmērs). Galvenokārt caur to tiek realizēta organisma regulējošā ietekme uz acs refrakcijas veidošanos.

Ir konstatēts, ka jaundzimušo acīm parasti ir vāja refrakcija. Bērniem attīstoties, refrakcija palielinās: hiperopijas pakāpe samazinās, vāja hiperopija pārvēršas emmetropijā un pat miopijā, emmetropiskas acis dažos gadījumos kļūst tuvredzīgas.

Pirmajos 3 bērna dzīves gados notiek intensīva acs augšana, kā arī radzenes refrakcijas palielināšanās un anteroposteriorās ass garums, kas līdz 5–7 gadu vecumam sasniedz 22 mm, t.i., aptuveni 95% no pieauguša acs izmēra. Acs ābola augšana turpinās līdz 14–15 gadu vecumam. Šajā vecumā acs ass garums tuvojas 23 mm, bet radzenes refrakcijas spēja – 43,0 dioptrijas.

Acij augot, tās klīniskās refrakcijas mainīgums samazinās: tas lēnām palielinās, t.i., pāriet emmetropijas virzienā.

Bērna pirmajos dzīves gados dominējošais refrakcijas veids ir hiperopija. Pieaugot vecumam, hiperopijas izplatība samazinās, bet emmetropiskā refrakcija un miopija palielinās. Miopijas biežums īpaši ievērojami palielinās, sākot no 11–14 gadiem, sasniedzot aptuveni 30% 19–25 gadu vecumā. Hiperopijas un emmetropijas īpatsvars šajā vecumā ir attiecīgi aptuveni 30% un 40%.

Lai gan dažādu autoru sniegtie kvantitatīvie rādītāji par atsevišķu acu refrakcijas veidu izplatību bērniem ievērojami atšķiras, iepriekšminētais vispārējais acu refrakcijas izmaiņu modelis, pieaugot vecumam, saglabājas.

Pašlaik tiek mēģināts noteikt bērnu acu refrakcijas vidējās vecuma normas un izmantot šo rādītāju praktisku problēmu risināšanai. Tomēr, kā liecina statistikas datu analīze, refrakcijas lieluma atšķirības viena vecuma bērniem ir tik būtiskas, ka šādas normas var būt tikai nosacītas.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]