Optické přístroje + oko

 Lidské oko

Lidské oko je orgán, díky kterému můžeme pozorovat elektromagnetické záření o vlnových délkách 400 nm až 800 nm. Skládá se z mnoha částí, nám pro účel přijímaček fyziky budou určitě stačit následovné:

rohovka – kryje přední oční komoru, duhovku a zornici
přední oční komora – vyplněna komorovým mokem, který vzniká v řasnatém tělese
duhovka – funguje jako clona u fotoaparátu, koriguje množství světla
zornice – průřez v duhovce, skrze který proniká do oka světlo
zadní oční komora – vyplněna komorovým mokem; prostor mezi čočkou a duhovkou
čočka – mění svoji optickou mohutnost pomocí musculus ciliaris (sval)
sklivec – rosolovitá průhledná hmota, udržuje v oku stálý tlak
sítnice – obsahuje světločivné buňky tyčinky a čípky
žlutá skvrna – místo nejostřejšího vidění díky nejvyšší hustotě čípků
slepá skvrna – výstup zrakového nervu, neobsahuje světločivné buňky, proto fotony dopadající na toto místo nemůžou být zpracovány na vizuální signál

Na celou anatomii oka se můžete podívat v biologii.

 

Světločivné buňky

V lidském oku se nalézá přibližně 6 milionů čípků a 120 milionů tyčinek. Existují tři druhy čípků podle barvy, kterou nejlépe zaznamenávají. Průměrně je oko při dobrém osvětlení nejcitlivější na vlnovou délku 555 nm, při horším osvětlení je nejlépe pozorovatelná vlnová délka 507 nm. Tyčinky jsou schopny registrovat nižší intenzitu osvětlení, ale nerozliší barvy.
Maximum čípků nalezneme ve žluté skvrně a to také jeden z důvodů, proč je žlutá skvrna místo nejostřejšího vidění.

 

Akomodace

Akomodace je proces, při kterém se mění zakřivení čočky a blízké body mohou být na sítnici zobrazeny ostře. Při akomodaci na blízko je kontrahován musculus ciliaris, což může následně způsobit unavení oka a je proto dobré se (například při čtení Bmedic studijních materiálů) zadívat občas do dálky, aby si tento sval mohl odpočinout.

Schématicky znázorněný proces akomodace. Na prvním obrázku je předmět pozorován s minimální akomodací, svaly jsou relaxované a oko se neunaví, bližší bod je ale rozmazaný (paprsky z něj dopadají na různá místa sítnice). Na druhém obrázku došlo z zvětšení zakřivení čočky, oko tak získalo větší optickou mohutnost a je schopno vidět blízké předměty ostře.
Autor:
Filip Mareš,
Filip Mareš, uživ základ od uživatelky Wikimedia Commons Theresa Knott, licence CC 3.0

 

Akomodaci oka můžete pozorovat zde. Vidíme, že obraz vytvořený na sítnici je skutečný, převrácený a zmenšený.

Optická mohutnost neakomodovaného oka je přibližně 60 D.
Čočka se může vyklenout jen do určité míry a proto existuje limit, na jak krátkou vzdálenost jsme schopni akomodovat.
Nejbližšímu bodu, který jsme schopni zobrazit na sítnici ostře při maximální akomodaci říkáme blízký bod. Pro mladé lidi může být jen 10 cm daleko od oka a v průběhu stárnutí se nám od oka vzdaluje. Často, i když ne zcela správně, bývá blízký bod nahrazován konvenční zrakovou vzdáleností s hodnotou d=25 cm.
Bod daleký je naopak největší vzdálenost, kterou oko zobrazí ostře a pro zdravé oko je v nekonečnu.

 

Refrakční oční vady

Rozlišujeme tři základní oční vady:

  • krátkozrakost (myopie) – vzdálený bod je v konečné vzdálenosti a blízký bod je posunutý blíže k oku. Krátkozraký člověk vidí dobře na blízko. Obraz vzniká před sítnicí. Důvodem krátkozrakosti je buď příliš velká optická mohutnost oka nebo moc dlouhá podélná osa oka. Ke korekci slouží rozptylky (máme v oku moc dioptrií, proto tam přidáme záporné dioptrie).
    Jak vidí krátkozraký člověk si můžete vyzkoušet zde.

Korekce krátkozrakosti rozptylkou. licence: CC SA (http://creativecommons.org/licenses/sa/1.0/)

 

  • dalekozrakost (hypermetropie) – vzdálený bod je v nekonečnu a blízký bod ve větší vzdálenosti od oka než u zdravého oka. Dalekozraký člověk tedy vidí dobře na dálku. Obraz předmětu vzniká za sítnicí díky tomu, že optická mohutnost oční čočky je příliš malá nebo má oko moc malé rozměry. Proto se jako korekce používají spojky (máme málo dioptrií, tak nějaké přidáme).

Korekce dalekozrakosti spojkou. Licence: CryptWizard / CC SA (http://creativecommons.org/licenses/sa/1.0/)

 

  • astigmatismus – neostré a deformované vidění způsobené nestejným dopadu paprsků světla na sítnici. Příčina je v nestejném zakřivením rohovky nebo abnormalitách čočky. Tato vada způsobuje rozmazané vidění na jakoukoli vzdálenost.
    Malý astigmatismus je běžný a nezpůsobuje objektivní problémy. Ke korekci se používají cylindrické nebo torické čočky.

Autor: BruceBlaus / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), Upraveno: Sivera

Simulaci očních vad si vyzkoušíte zde.

 

 

Lupa

Úhlové zvětšení lupy:
, kde „d“ je konvenční zraková vzdálenost (25 cm) a „f“ představuje ohniskovou vzdálenost.

Lupou dosáhneme maximálně 6násobného zvětšení.

 

Mikroskop

Mikroskop se skládá ze dvou základních prvků:

  • okuláru – blíž u lidských očí; funguje jako lupa
  • objektivu – blíže u pozorovaného objektu

Úhlové zvětšení mikroskopu:
, kde „d“ je konvenční zraková vzdálenost (25 cm), symbol představuje optický interval mikroskopu (vzdálenost ohnisek) a „f1,2“ jsou ohniskové vzdálenosti objektivu a okuláru.