От чего зависит разрешающая способность зрения

Угол зрения — угол между лучами, идущими от крайних точек предмета через узловую точку (оптический центр глаза).

Узловая точка N — аналогична оптическому центру тонкой линзы .

Размер изображения на сетчатке «b» зависит только от угла β, под которым виден предмет «В». Этот угол называют углом зрения.

Из рисунка следует, что tgβ = B/L = b/l. Учитывая эти соотношения, можно записать следующую формулу для размера изображения на сетчатке:

Где l ≈ 17 мм – это расстояние от узловой точки до сетчатки.

Для малых углов зрения ( ) справедлива приближенная формула:

Разрешающая способностьглаза – это свойство глаза видеть раздельно два предельно близко расположенных малых объекта или их детали.

В медицинской практике РС называют остротой зрения.

В клинической медицинской практике различают 2 вида РС:

1. Абсолютная РС ( γ ) – характеризуется величиной, обратной предельному углу разрешения:

γ [град -1 ] — абсолютная острота зрения

φ [гр] — предельный угол разрешения

Предельный угол (φ) – это угол, под которым глаз видит раздельно на расстоянии r, равном 25см, две близко расположенных точки.

(угловые мин.)

х – линейный размер объекта (м)

у – расстояние до объекта (м)

k — коэффициент пропорциональности ≈ 3,438 угловых минут.

2.Относительная РС (V) – характеризуется отношением стандартного

предельного разрешающего угла к фактически разрешенному для

данного расстояния углу.

V = φ_о / φ _факт (безразмерна)

φ_о — стандартный предельный угол, под которым с определенного расстояния, при остроте зрения, равной 1, испытуемый должен различать тестовый табличный знак с угловым размером в 1 минуту.

φ _факт — фактический угол, под которым испытуемый различает этот же тестовый знак.

«V» зависит от :

размера объекта, расстояния до него, формы объекта, его цвета, контраста объекта с фоном, освещенности таблицы, особенности глаза.

На практике РС (остроту зрения) определяют при помощи специальных таблиц и знаков (буквы, кольца, различные фигуры), принятых за Международный стандарт.

РС (остроту зрения) определяют с расстояния 25-30 см или с расстояния 5 м.

Дата добавления: 2017-12-05 ; просмотров: 123 ;

Разрешающей способностью называют наименьшее расстояние между двумя точками или линиями, видимыми раздельно. Оценивать его можно в угловой или в линейной мере. Обычно разрешающую способность, или разрешение, характеризуют числом линий, видимых раздельно в интервале 1 мм. В последние годы установлено, что разрешающая способность глаза зависит не столько от анатомических размеров рецепторов, сколько от их функциональной связи и от множества других факторов. Эти факторы можно разделить на «нервные», к которым относятся способы’ переработки сигнала в сетчатке и лежащих выше отделах зрительного анализатора, и на «оптические». Последние зависят от оптической системы глаза. Это в первую очередь дифракция на радужке, собственные аберрации глаза, рассеяние света на поверхностях глазных сред, влияние неровностей роговицы, децентрированности оптической системы глаза, неправильной фокусировки и пр. На разрешение влияет также контрастность объектов. При разных условиях зрительной работы эти факторы влияют различно. Так, при дневном зрении вследствие малого размера зрачка увеличивается влияние дифракции, аберрации же сказываются меньше, и совсем не влияет на сетчаточное изображение отклонение периферической зоны роговицы от правильной формы. При ночном зрении, когда зрачок расширен и работает не только центральная, но и периферическая зона роговицы, основное снижение качества изображения и разрешающей способности обусловлено неправильной формой роговицы и рассеянием света на глазных средах.

Постараемся объяснить рассматриваемые явления, не прибегая к деятельности высших мозговых центров. Для этого рассмотрим влияние каждого из оптических факторов отдельно. Сначала определим разрешение с точки зрения волновой оптики, а затем оценим влияние на него аберраций глаза при помощи геометрической оптики.

Образование изображения на сетчатке с точки зрения волновой природы света. Любая оптическая система, даже полностью безаберрационная, вследствие волновой природы света не может изобразить точку объекта точкой. Это объясняется тем, что всякая система имеет ограниченное отверстие, которое огибается сферической волной, исходящей из объекта, вызывая дифракцию. В результате дифракции и сопутствующей ей интерференции света в плоскости изображения вместо точки возникает дифракционная фигура. В различных точках дифракционной фигуры освещенность неодинакова. Центральный максимум отделен абсолютным минимумом от других, менее интенсивных, максимумов. Эти максимумы более высоких порядков не оказывают существенного влияния на дифракционную картину — практическое значение имеет только средний максимум. Качество изображения оптической системы зависит от ширины этого максимума, т. е. от расстояния, на котором находится первый абсолютный минимум от центра дифракционной фигуры. Чем меньше площадь максимума, тем лучше качество изображения. Ширина центрального максимума является функцией апертурного угла со стороны изображения и длины волны света. Чем меньше апертурный угол и чем больше длина волны, тем максимум шире. Если бы можно было получить волну, выходящую из оптической системы в виде полной сферы, то ширина максимума была бы равна нулю и изображение точки было бы также точкой.

В глазу, так же как в большинстве других оптических систем, падающая от объекта сферическая волна ограничивается круглой апертурной диафрагмой — зрачком глаза, от диаметра которой и зависит ширина центрального максимума. Дифракционная фигура от круглого отверстия представляет собой дифракционный кружок. Центральный максимум, который воспринимается как «изображение» точки, имеет в этом случае радиус:

Так как этот радиус зависит от длины волны, то величина центрального максимума и радиус бокового максимума неодинаковы для различных цветов. Поэтому изображение точки в белом свете бывает окрашенным. Наличие в оптической системе глаза довольно больших аберраций приводит к перераспределению освещенности в дифракционной фигуре — освещенность в центральном максимуме уменьшается, а в дифракционных кольцах возрастает. Диаметр центрального максимума при этом остается прежним, а в боковых в большей или меньшей степени изменяется.

Аберрации глаза. Рассмотрим влияние аберраций глаза на качество изображения внешних объектов на сетчатке и оценим их влияние на разрешающую способность глаза.

Вопросы сферической и хроматической аберрации глаза человека изучали Юнг, Гельмгольц и др. В 1947 г. появилась фундаментальная работа А. Иванова об измерении сферической и хроматической аберраций, глаза. В 1961 г. М. С. Смирнов измерил волновую аберрацию глаза. Следует подчеркнуть, что измерения аберраций проводились только субъективным методом — по ответам испытуемого о восприятии предъявляемого объекта. Вследствие этого полученные данные относятся только к аберрациям центральной, макулярной области. Аберрации внеосевых точек, изображающихся на периферических участках сетчатки, испытуемый не в состоянии определить вследствие грубого строения этих зон сетчатки и ряда других физиологических факторов. На основе экспериментальных данных были построены кривые аберраций глаза.

Разброс параметров глаз у разных людей велик, меняется даже знак аберраций. Минимальными аберрации становятся при аккомодации на близкие предметы (1—2 м). В большинстве глаз имеется аберрация «по правилу», т. е. недоисправленная. Такие аберрации характерны для тех случаев, когда рефракция роговицы высокая, а хрусталика низкая. Если аберрация роговицы ниже обычной, а хрусталика выше, то чаще наблюдается аберрация «против правила», т. е. переисправленная.

Общая рефракция глаза суммируется из рефракц роговицы, имеющей «недоисправленную» сферическую» аберрацию, и хрусталика, обладающего обычно «переисправленной» аберрацией. Преобладающее значение при’ этом имеет, конечно, форма передней поверхности роговицы, граничащей с воздухом.

Нецентрированность оптической системы глаза. Рассматривая глаз как оптическую систему, принимают за ее оптическую ось прямую, проходящую через центр» кривизны поверхности хрусталика и роговицы. Под зрительной осью имеют в виду прямую, соединяющую узловую точку глаза с центральной ямкой (фовеолой). При этом необходимо учитывать ряд особенностей, не подлежащих практическому учету. Так, например, участок, обеспечивающий центральное зрение и поэтому наиболее важный для восприятия объекта, — центральная ямка, находится не на оптической оси, а несколько книзу от нее и ближе к височной стороне. Оптическая ось-пересекает сетчатку между центральной ямкой и диском зрительного нерва, ближе к центральной ямке. Угол а между оптической и зрительной осями считают положительным, если визуальная ось пересекает роговицу с нозальной стороны по отношению к оптической оси. Для нормального глаза взрослого человека угол а положителен и составляет от 4 до 8°. Наибольший угол (до 10°) бывает у людей с гицерметропией, наименьший, иногда даже отрицательный, — при миопии. У детей угол а особенно велик. Как правило, геометрический, центр роговицы не совпадает с ее оптическим центром. Таким образом, оптическая система глаза является не-центрированной. Все эти отклонения сказываются на ходе лучей в процессе визирования объекта и снижают разрешающую способность глаза.

Разрешающая способность зрения

Острота зрения.Остротой зрения называется способность глаза различать мельчайшие детали. Максимально возможная острота зрения зависит от толщины колбочек в центральной ямке желтого пятна. Высчитано, что угол, под которым падают на сетчатку лучи от двух точек, максимально сближенных, но видимых раздельно, равен ‘/«о 0 , т. е. одной угловой минуте. Этот угол и принято считать за норму остроты зрения. Острота зрения несколько меняется в зависимости от силы освещения. Однако при одной и той же освещенности она может значительно меняться. Она увеличивается под влиянием тренировки и понижается при утомлении зрения.

Острота зрения проверяется по специальным тест-объектам. К ним могут быть отнесены: решетки, двойные параллельные полосы или прямоугольники, отдельные тонкие линии, различные фигуры (разорванные окружности или кольца Ландольта) и специальные таблицы, составленные из 10—12 рядов букв или специальных знаков. Все эти и другие тест-объекты направлены на определение пространственной разрешающей способности глаза.

У детей остроту зрения проверяют по таблицам, на которых изображены различные предметы. Соотношение знаков каждого последующего ряда по сравнению с предыдущим соответствует

разнице остроте зрения на 0,1. Величина знака каждого ряда соответствует расстоянию, с которого весь знак виден под углом зрения в 5′, а отдельные его элементы (штрих и разрыв) в 1′. Острота зрения, встречающаяся у большинства людей и характеризующаяся способностью видеть детали предмета под углом зрения в 1′, рассматривается как нормальная. Она равна 1,0. При остроте зрения, равной 1,0, исследуемый определяет знаки десятой строки таблицы на расстоянии 5 м. Если исследуемый определяет на этом расстоянии знаки пятой строки — острота зрения его равна 0,5, первой строки — 0,1. Острота зрения определяется как величина, обратная минимально эффективному углу зрения в единицах дуговых минут. Эти единицы используются для того, чтобы большие числовые величины отражали высокую степень зрения, а не наоборот.

Существует упрощенный способ оценки остроты зрения. Так, для проверки остроты зрения ниже 0,1 пользуются счетом пальцев. Если исследуемый может сосчитать раздвинутые пальцы руки на расстоянии 5 м, его острота зрения равна 0,09. Острота зрения, равная 0,04, приблизительно соответствует счету пальцев на расстоянии-2 м, острота зрения 0,01—счету пальцев на расстоянии 0,5 м, а острота зрения 0,005 — счету пальцев на расстоянии 30 см. Если исследуемый не различает пальцев, а определяет только свет, его острота зрения равна цветоощущению. При таком зрении важно установить, способен ли исследуемый определять, с какой стороны падает на глаз свет. Если он правильно указывает направление света, его острота зрения равна светоощущению с правильной проекцией света. Когда исследуемый не отличает света от темноты, его острота зрения равна нулю. Степень понижения остроты зрения — один из основных признаков, по которым дети направляются в дошкольные учреждения и школы для слабовидящих или слепых.

Острота зрения, определяемая различными способами и неодинаковыми тест-объектами, может оказаться неоднозначной. Измерения остроты зрения зависят от интенсивности освещенности, состояния адаптации, длительности раздражения и качества раздражителя, а также от состояния палочкового и колбочкового аппарата и состояния здоровья обследуемого. При высоких уровнях освещенности кольца Ландольта различаются лучше, чем решетка,

. Исследование с помощью параллельных полос выявило влияние других факторов на остроту зрения, например качества фона. Включение светлого фона для темных полос увеличивает остроту зрения. Однако повышение интенсивности светлых полос на темном фоне вначале повышает остроту зрения до определенного максимума, затем она резко снижается. Объяснение данного эффекта возможно с позиции учения И. П. Павлова об иррадиации нервного процесса в коре головного мозга.

При изучении отношений между остротой зрения и освещенностью различными участками цветового спектра при одинако-

вой величине зрачка не выявлено существенного отличия в функциональном уровне активности между палочковым и кол—бочковым системами при воздействии красного цвета (670 нм). При использовании синего цвета (длиной волны 450 нм) выявляется существенное различие между остротой зрения и освещенностью палочек и колбочек.

Разрешающая способность зрительного анализатора зависит от остроты зрения. В то же время разрешающая способность обеспечивает различение и опознавание светлых объектов на темном или светлом поле и темных объектов на светлом при различных перепадах яркости. Различают пространственную и временную разрешающую способность зрительного анализатора (Л. П. Григорьева).

Пространственная разрешающая способность. Острота зрения характеризует уровень пространственной разрешающей способности зрительного анализа, на которую оказывают влияние физические и анатомо-физиологические факторы. В условиях световой адаптации острота зрения растет при увеличении освещенности фона. Увеличение общей освещенности повышает остроту зрения к черным объектам. При адаптации к высоким освещенностям острота зрения максимальна в фовеа, а к низким — в экстрафовеа. Очень высокая освещенность фона вызывает падение остроты зрения в связи с ослеплением. При переходе от световой к темновой адаптации острота зрения колбочкового аппарата снижается. В ‘ темноте для ярких стимулов острота зрения низкая, а для раздражителей слабой яркости’— высокая.

Пространственная разрешающая способность зависит от интенсивности, углового размера и контраста стимулов. Острота зрения повышается при увеличении контраста у нормальнозрячих до 20%, а у слабовидящих — до 60—80%.

Острота зрения снижается при уменьшении длительности экспозиции и увеличении угловой скорости движения объектов. В литературе имеются указания на зависимость остроты зрения от длины волны стимулов. При монохроматической освещенности достигается более высокая острота зрения, чем при смешанном свете. Наиболее высокая острота зрения обнаружена в желтой части спектра (С. В. Кравков). Найдены значительные различия остроты зрения в зависимости от комбинаций в изображениях, уравненных по яркости красного, зеленого, синего, желтого, белого и черного цветов.

Разрешающая способность в пространстве связана со свойствами оптической системы глаза: особенностями строения и состоянием прозрачных сред, с рефракцией, аккомодацией, величиной зрачка, аберрацией, дифракцией. Эти свойства оптической системы определяют степень четкости изображения на сетчатке и таким путем влияют на остроту зрения.

Острота зрения зависит от освещенности фона, яркости и контраста тест-объекта, длительности его экспозиции, частоты предъявления, цветности, углового размера и скорости перемещения

объекта, структурно-функциональных особенностей сетчатой по пространственному градиенту.

Разрешающая способность органа зрения наиболее полно может быть охарактеризована с учетом фактора времени. Поэтому ниже излагаются данные, касающиеся временного различения световых сигналов.

Временная разрешающая способность.Из данных Л. П. Григорьевой следует, что у слабовидящих школьников с аномалиями рефракции (гиперметропия, миопия без патологических изменений глазного дна и поля зрения) временная разрешающая способность центрального, парацентрального и периферического зрения, определяемая по критическому интервалу дискретности и критической частоте слияния мельканий, соответствует норме. Степень повышения временного различения при ритмической стимуляции (ДЛ) также соответствует норме. Высокая миопия, осложненная патологическими изменениями глазного дна и поля зрения, характеризуется нарушением временной разрешающей способности. При этом временная дискретность периферического зрения имеет нормальные показатели. В ходе ритмической стимуляции временная разрешающая способность центрального и парацентрального зрения увеличивается в меньшей степени, чем в норме.

В случаях осложненного гиперметропического астигматизма с изменениями глазного дна и поля зрения наблюдается нарушение временной разрешающей способности для центрального, парацентрального и периферического зрения. При ритмической стимуляции временное различие улучшается намного меньше, чем в норме.

При катаракте и афакии временная разрешающая способность парацентрального и периферического зрения соответствует норме.

Дистрофия области сетчатки характеризуется снижением временной разрешающей способности центрального зрения и несколько меньшим нарушением этой функции в парацентральной области. В отличие от нормы временное различение в центре поля зрения хуже, чем в парацентральной области.

При частичной атрофии зрительных нервов временная разрешающая способность зрения резко снижена.

Оптическая коррекция аномалий рефракции не способствует повышению временной разрешающей способности, тогда как увеличение яркости стимулов приводит к существенному снижению порогов временного различения при всех исследованных заболеваниях.

Обнаружено существенное снижение временной разрешающей способности центрального зрения при осложненных аномалиях рефракции, заболеваниях сетчатки и зрительного нерва. Формы нарушения и соотношение уровней функций ахроматического зрения связаны с локализацией и распространенностью патологического процесса, определяющего изменения нейрофизиологических механизмов (Л. П. Григорьева).

Бинокулярное зрение.У большинства животных каждый глаз

имеет свое отдельное поле зрения. Человек видит одновременно и правым и левым глазом, что значительно улучшает зрительную оценку расстояний и позволяет видеть объемную форму предметов.

При бинокулярном зрении оба глаза должны быть всегда точно установлены на один и тот же предмет. Необходимо, чтобы изображение каждой части видимого предмета занимало в обеих сетчатках совершенно одинаковое положение, иными словами, чтобы оно’ попадало на их идентичные, т. е. тождественные, точки (рис. 8). Клетки зрительной области коры больших полушарий, к которым приходят

импульсы от идентичных точек

Рис. 8. Схема объемного видения

обеих сетчаток, тесно связаны при бинокулярном зрении.

между собой. Их одновременное

возбуждение позволяет четко видеть предмет, но стоит несколько сместить его, как изображение раздваивается, становится неясным. Это происходит потому, что изображение попадает на неидентичные точки обеих сетчаток.

У новорожденного движения обоих глаз часто бывают недостаточно согласованы. Иногда движение одного глаза отстает от движения другого, и ребенок косит глазами; мало того, один глаз может остаться неподвижным. Наблюдая за ребенком, можно обнаружить, что его как бы безучастный взгляд по временам оживляется. Это происходит в тот момент, когда оба глаза согласованно фиксируют какой-то предмет и ребенок ясно его видит. Если предмет медленно передвигается, ребенок пытается следить за ним глазами, а при неудаче начинает вращать глаза во все стороны, проявляя беспокойство, которое проходит, как только взор снова упадет на предмет.

Развитие пространственного зрения. В первые месяцы жизни ребенка информация, получаемая одновременно с рецепторов различных анализаторов — зрительного, кожного, двигательного, слухового, становится источником образования в коре больших полушарий многочисленных условных связей, позволяющих ориентироваться в пространстве. Двигая руками, ребенок сначала случайно прикасается к висящей перед ним игрушке. В этот момент в кору больших полушарий поступает сигнализация с мышц руки о ее положении в пространстве, с мышц шеи — о положении головы, с мышц глазного яблока — о направлении зрительной оси, с рецепторов сетчатки — о видимой игрушке, с кожных рецепто-

ров — о прикосновении к предмету. После неоднократного получения такой информации в коре больших полушарий образуются соответствующие условные связи, в результате которых ребенок может произвести движение руки, необходимое для того, чтобы прикоснуться к игрушке. Другая игрушка может стать источником информации о положении руки, а потому измененным окажется и движение руки, необходимое для прикосновения к игрушке. С возрастом зрительная информация становится все более сложной и дифференцированной. Ребенок ощупывает предмет, вертит его в руке, сжимает. Начав ходить, ребенок идет к предмету, бросает его, снова находит. Так его знакомство с пространством постепенно расширяется. В результате образования множества новых связей ребенок получает возможность при помощи зрения познавать окружающий мир.

Одновременно развивается способность определять степень удаленности предмета и ощущать его объемность, или рельефность, т. е. неодинаковую удаленность его частей от глаза. О расстоянии до предмета информируют глазные мышцы. Когда человек смотрит двумя глазами на ближайший предмет, дальний двоится, а при переводе зрения на дальний двоится ближний предмет. Это происходит потому, что изображение нефиксируемой точки попадает не на идентичные точки сетчатки, как это показано на схеме (рис. 8). При фиксации ближней точки изображение дальней оказывается в правом глазу левее центральной ямки, а в левом — правее ее. В этом нетрудно убедиться, если прикрывать рукой то один, то другой глаз: исчезает точка на стороне закрытого глаза. При фиксации дальней точки получается обратная картина. .Двоение точек, находящихся ближе или дальше той, на которую направлен взор, не только не мешает видению, но в некоторой мере облегчает определение расстояния от точек до глаза, а главное — дает возможность различать рельеф предмета, видеть его объемно. Как известно, расстояние между зрачками глаз около 60 мм. Следовательно, при бинокулярном зрении, особенно когда предмет не плоский и находится недалеко, человек видит его с двух разных позиций, а следовательно, неодинаково. Если, например, держать перед собой закрытую книгу так, чтобы один глаз видел только корешок, то другой будет видеть помимо корешка сильно скошенную поверхность обложки (см. рис. 8). При таком частичном несоответствии полей зрения должно было бы легко возникать двоение из-за непопадания на идентичные точки сетчатки тех лучей, которые исходят от более близких или более далеких, участков видимого предмета. Однако вместо резкого двоения, изображенного на рисунке 8,- двоение менее выражено, так как лучи попадают на точки сетчатки, мало удаленные от идентичных точек. Подобное двоение воспринимается как небольшое изменение

Развитие пространственного зрения у детей позволяет им ви-. деть форму предметов объемно и легко отличать на расстоянии круг от шара, квадрат от куба, треугольник от пирамиды или конуса, оценивать сложные предметные ситуации.

Цветовое зрение. Все многообразие цветовых оттенков может быть получено смещением трех цветов спектра — красного, зеленого и фиолетового (или синего). Если быстро вращать диск, составленный из этих цветов, он будет казаться белым. Доказано, что цветоощущающий аппарат состоит из трех видов колбочек: одни преимущественно чувствительны к красным лучам, другие— к зеленым, третьи — к синим. От соотношения силы возбуждения каждого вида колбочек и зависит цветовое зрение. Наблюдения за электрическими реакциями коры больших полушарий позволили установить, что мозг новорожденного реагирует не только на свет, но и на цвет. Способность различать цвета была обнаружена у грудного ребенка методом условных рефлексов. Различение цветов становится все более совершенным по мере образования новых условных связей, приобретаемых в процессе игры.

В конце XVIII в. известный английский естествоиспытатель Джон Дальтон подробно описал расстройство цветового зрения, которым он сам страдал. Он не отличал красный цвет от зеленого, а темно-красный казался ему серым или черным. Такое нарушение, получившее название дальтонизма, встречается чаще у мужчин и очень редко у женщин. Оно передается по наследству через поколение по женской линии, иными словами, от деда к внуку через мать. Бывают и другие расстройства цветового зрения, но они встречаются очень редко. Страдающие дальтонизмом могут долгие годы не замечать своего дефекта. Иногда человек впервые узнает об этом после обследования у глазного врача. Способов лечения врожденного нарушения цветоощущения нет, но у людей, страдающих дальтонизмом, постепенно развивается способность различать цвета по степени их яркости. Например, ребенок, страдающий дальтонизмом, может запомнить при предъявлении, что один шарик красный, а другой, побольше— зеленый. Но если дать ему два одинаковых шарика, отличающихся только по цвету (красный и зеленый), то он не сумеет их различить. Такой ребенок путает цвета при сборе ягод, на занятиях по рисованию, при подборе цветных кубиков по цветным картинкам. Видя это, окружающие, в том числе и воспитатели, нередко обвиняют ребенка в невнимании или обдуманной шалости, делают, ему замечания, наказывают, снижают оценку за выполненную работу. Незаслуженное наказание может отразиться на нервной системе ребенка, повлиять на его дальнейшее развитие и поведение. Поэтому в тех случаях, когда ребенок путает или долго не может усвоить те или иные цвета, его следует показать врачу-специалисту, чтобы выяснить, не результат ли это врожденного дефекта зрения.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Разрешающая способность — глаз

Разрешающая способность глаз сильно изменяется в зависимости от вида объекта, спектрального состава энергии излучения, освещенности и контрастности фона и объекта, скорости движения объекта, продолжительности зрительного воздействия и ряда других факторов. Остроту зрения выражают в единицах, обратных углу зрения. Порог восприятия минимальных движений в угловых единицах составляет: на свету при наличии неподвижных объектов 0 21 в секунду, в темноте без неподвижных ориентиров Г15 — Г55 в секунду. Аккомодация глаз изменяется с возрастом человека, так как хрусталик со временем теряет свою эластичность. Например, глаз человека в возрасте 20 лет аккомодируется к предметам на расстоянии 100 мм, в 40 лет — 220 мм, а в 60 лет — 1000 мм. Объекты, расположенные на расстоянии порядка 6 м и далее от наблюдателя, находятся для глаза в оптической бесконечности и фокусирование на эти объекты не требует аккомодации. [1]

Разрешающая способность глаза ограничена. Из приведенного рисунка следует, что 6 atgM; при ц1 и а100 м 628 мм. Таким образом, кружок диаметром в пятикопеечную монету с расстояния 100 м воспринимается глазом как точка. [2]

Разрешающая способность глаза практически постоянна, поэтому та часть пространства, которая может быть изображена данным объективом резко на плоскости, зависит только от диаметра его зрачка входа. Но так как роль зрачка входа у фотографических объективов играет специально установленная в его оправе диафрагма — апертурная диафрагма с переменным отверстием, то фотографический объектив может быть характеризован глубиной резкости, которая является однозначной функцией диаметра его апертурной диафрагмы. [3]

Разрешающая способность глаза или, как ее иногда называют, острота зрения также определяется величиной зрачка глаза, хотя на нее могут накладываться ограничения зернистой структурой ретины глаза. [4]

Разрешающая способность глаза в реальных условиях равна 1 25, что соответствует разрешению двух предметов, находящихся друг от друга на расстоянии 0 1 мм, при удалении плоскости, в которой они находятся, от глаза на 250 мм. Разрешающая сила глаза оптимальна в пределах желтого пятна. [5]

Разрешающая способность глаза зависит от условий наблюдения, главным образом, от освещенности. Разрешающая способность достигает своего предела при 50 люксах. Эту освещенность считают нормальной для производства работ с мелкими деталями. [6]

Разрешающая способность глаза характеризуется минимальным угловым размером пространства между двумя исследуемыми объектами ( квадратами, прямоугольниками, линиями) и определяется отношением размера промежутка к расстоянию от него до глаза. [8]

Разрешающая способность глаза имеет большое значение при необходимости различения мелких объектов. [10]

Разрешающая способность глаза ( острота зрения) зависит от освещенности и характера рассматриваемого объекта. Нормальный глаз при освещенности около 100 лк может различать на черном фоне детали белого объекта ( например, буквы, написанные мелом на черной доске), если угловые размеры их около 100 дуговых секунд ( — 2) Какой величины должны быть буквы на классной доске, чтобы ученик мог их различать с парты, расположенной на расстоянии 8 м от доски. [11]

Разрешающая способность глаза определяет минимальную величину детали и, следовательно, позволяет ограничиться конечным числом элементов изображения. Это, в свою очередь, ограничивает количество информации, необходимой для передачи по телевизионному каналу в единицу времени. [13]

Разрешающая способность глаза ( острота зрения) зависит от освещенности и характера рассматриваемого объекта. Какого размера должны быть буквы на классной доске, чтобы ученик мог их различать с парты, расположенной на расстоянии 8 м от доски. Детали, отличающие одну букву от другой, составляют примерно пятую часть буквы. [15]

Разрешающая способность и острота глаза

Разрешающей способностью глаза называют способность раздельно восприни- мать (различать) близко расположенные друг к другу точки, линии или другие фигуры. Разрешающую способность характеризуют величиной минимального угла между конту- рами раздельно воспринимаемых объектов или числом раздельно видимых линий на 1°. Способность глаза различать две точки с минимальным углом между ними в 1секунду считается нормой.

Остротой зрения называют способность глаза замечать мелкие детали или различать их форму. Остроту зрения чаще всего определяют величиной минимального углового размера объекта, воспринимаемого глазом при максимальном контрасте.

Для нормального глаза в оптимальных условиях осмотра острота зрения составляет 1 секунду. Средняя острота зрения равна 2-4 секунды. При остроте зрения 2 секунды на расстоянии наилучшего зрения (250 мм) глаз может различать детали размером не ме- нее 0,15 мм. Острота зрения и разрешающая способность характеризуют возможность глаза видеть мелкие объекты.

Острота зрения и разрешающая способность зависят от освещенности объекта, диа- метра зрачка глаза, продолжительности осмотра, спектральной характеристики объекта и других факторов. Но в первую очередь эти свойства глаза обусловлены структурой сетчатки и дифракцией света в глазных средах.

Если изображение предмета умещается в одном элементе сетчатки, глаз восприни- мает этот предмет в виде точки, не различая его формы. Две точки глаз различает раз- дельно, если изображения их на сетчатке будут находиться на разных ее элементах, разделенных не менее чем одним нераздраженным элементом.

При дневном зрении разрешающая способность максимальна в центральной ямке сетчатки, где наиболее плотно расположены колбочки. Здесь разрешающая способность достигает в оптимальных условиях 50 — 70 линий на 1º. С удалением от центральной ям- ки сетчатки разрешающая способность быстро падает, составляя 0,33 от максимальной в 5° от центра и 0,1 от максимальной в 20° от центра. Это связано с изменением струк- туры сетчатки, увеличением диаметра палочек и колбочек, а также с увеличением ре- цептивных полей: к одному нервному волокну здесь сходятся сигналы от сотен палочек и десятка колбочек. Кроме того, уменьшение разрешающей способности связано с меньшей резкостью изображения, создаваемого хрусталиком в периферийных участках сетчатки.

Каждая рассматриваемая точка вследствие дифракции и рассеяния света в глазных средах воспринимается глазом в той или иной степени не резко, в виде дифракционного кружка рассеяния.

Дифракционный кружок при средней освещенности и средней длине волны 550 нм, составляет 0,009 мм. Так как диаметр самых маленьких рецепторов зрения — колбочек в центральной ямке сетчатки составляет около 0,001 мм, то разрешающая способность глаза и острота зрения в таких условиях, как видно, ограничиваются только дифракцией света.

Наиболее высокая острота зрения наблюдается при диаметре зрачка 3-4 мм, что со- ответствует общей освещенности от 100 до 1000 лк. При диаметре зрачка больше 4 мм острота зрения снижается из-за погрешности (аберрации) оптики глаза, при диаметре 2,5 — 3 мм (что соответствует общей освещенности 2000 — 2500 лк) она падает из-за ди- фракции света. В связи с этим при осмотре деталей нет необходимости делать общую освещенность более 2000 — 2500 лк. Местная освещенность в системе комбинированно- го освещения при этом может быть больше до 4000 — 5000 лк. Но для уменьшения отри- цательного влияния дифракции света на остроту зрения в этих случаях принимают меры для снижения отражающей способности фона.

Минимальное расстояние между точками, воспринимаемыми глазом раздельно равно

R = L Sinα,

где L — расстояние от глаза до плоскости точек;a— минимальный разрешаемый угол поля зрения.

Для нормального глаза с разрешающей способностью 1(a = 1 сек; L = 250 мм) при хорошей освещенности расстояние между раздельно воспринимаемыми точками со- ставляет 0,075 мм. Приближенно эту величину принимают равной 0,1 мм.

При снижении общей адаптирующей освещенности разрешающая способность уменьшается. При сумеречном (палочковом) зрении она в 15 — 20 раз ниже, чем при дневном. Минимальный интервал между раздельно воспринимаемыми точками, нахо- дящимися на расстоянии наилучшего зрения (250 мм), в этом случае составляет 0,9 — 1,15 мм. Этим явлением объясняется снижение разрешающей способности зрения при люминесцентном и магнитно-люминесцентном контроле при отсутствии дополнительной подсветки контролируемой поверхности видимым излучением, хотя чувствительность к обнаруживаемым дефектам при этом остается высокой.

На разрешающую способность и остроту зрения оказывает влияние также иррадиа- ция, которая заключается в кажущемся увеличении размеров светлых предметов на темном фоне. Чем светлее предмет, тем он кажется крупнее. Это явление при нормаль- ной освещенности повышает остроту зрения, однако снижает разрешающую способ- ность глаза. Мелкие светлые одиночные объекты, например, тонкий рисунок трещины при люминесцентном контроле, из-за иррадиации легко обнаружить. Однако две близко расположенные линии могут быть восприняты как одна. Изломы, изгибы люминесци- рующего рисунка трещин скрадываются, что затрудняет их анализ, определение харак- тера дефекта и различение действительных дефектов среди ложных.

При осмотре деталей в условиях малой освещенности возможна отрицательная ир- радиация — кажущееся уменьшение размеров светлых объектов на темном фоне.

Вследствие этого затруднено обнаружение мелких светлых несветящихся объектов при освещенности ниже рекомендуемой.

На остроту зрения влияет также цвет объектов и фона. Высокая острота зрения при наблюдении желто-зеленых объектов на темном фоне и красных объектов на белом яв- ляется одной из причин применения именно этих цветов при люминесцентной и цветной дефектоскопии.

Цветоощущение

Цвета делят на ахроматические (черный, белый, серые) и хроматические (все прочие цвета) (рис.2.32). Хроматические цвета отличаются цветовым тоном, яркостью (свет- лотой) и насыщенностью. Под насыщенностью цвета понимают степень отличия данного цвета от одинакового по светлоте серого цвета.

Рис. 2.32. Хроматические (сверху) и ахроматические (снизу) цвета

При некотором повышении освещенности объекта, находящегося, первоначально в полной темноте, он становится видимым. Наименьшее значение освещенности, созда- ваемой объектом на зрачке наблюдателя, при котором объект становится заметен, на- зывают световым порогом. При дальнейшем увеличении освещенности глаз начинает различать цвет. Наименьшее значение освещенности на зрачке наблюдателя, соответ- ствующее этому моменту, называют цветовым порогом. Каждой длине волны света со- ответствует разное значение светового порога: раньше других становятся заметными синие объекты, позже всех — красные. Цветовой порог также зависит от цвета объекта: сначала обнаруживают цвет красных объектов, позже других — сине-фиолетовых и жел- тых.

Отношение величины цветового порога к соответствующему значению светового по- рога называют ахроматическим интервалом. Значения ахроматического интервала для некоторых цветов приведены в табл. 2.3.

Дата добавления: 2016-12-05 ; просмотров: 1812 | Нарушение авторских прав

49. Оптическая система глаза. Аккомодация. Угол зрения. Разрешающая способность глаза.

Глаз человека — оптический прибор. Глаз может быть представлен как центрированная оптическая система, образованная роговицей, жидкостью передней камеры и хрусталиком (четыре преломляющие поверхности) и ограниченного спереди воздушной средой, сзади — стекловидным телом. Главная оптическая ось (ОО1) проходит через геометрические центры роговицы (I) зрачка (2) и хрусталика (3).

MN — зрительная ось, направление наибольшей светочувствительности

глаза. Для упрощения можно заменить глаз линзой, окруженной воздухом

со стороны пространства предметов(I) n1=1; и жидкостью с показателем

преломления n2 = 7,336 со стороны пространства изображений (II).

Основное преломление происходит на внешней границе роговицы,

оптическая сила которой D1=40днтp, хрусталика — D2 = 20дитр; всего глаза D=D1+D2.

Различно удалённые предметы должны давать на сетчатке одинаково

резкие изображения, этого добиваются тем, что хрусталик может изменить

свой радиус кривизны, т.е. фокусное расстояние. Приспособление глаза к

четкому видению различно удаленных предметов — «наводка на резкость» —

называется аккомодация. 25 см — расстояние до предмета носит название

расстояния наилучшего зрения. Размер изображения зависит от угла зрения

(бета), угла, под которым виден предмет (а он зависит от расстояния до

предмета). бета = В/L, где В — размер предмета, L — расстояние от предмета до

Разрешающая способность глаза — (наименьший угол зрения) или наименьшие размеры предмета, которые дадут изображения на сетчатке.

Бета с ин. min= 1` (одна минута). Bmin = 5*10^(-6)м = 0,005мм.

56 Оптические атомные эмиссионные спектры. Молекулярные спектры. Применение спектрофотометрии в медицине и биологии.

Атомные спектры — спектры испускания (или поглощения), которые возникают при квантовых переходах между уровнями свободных или

слабовзаимодейтвующих атомов. Атомные спектры испускания возникают при переходе атомов возбуждённых (нагреванием, электрическим разрядом, химической реакцией и др.). При переходе атомов с различных возбуждённых энергетических уровней на один и тотже испускаются спектральные серии: серия Леймана (переход на первый энергетический уровень), атом испускает фотоны ультрафиолетовой области; серия Больцмана — переход на 2-ой энергетический уровень — видимый свет; серия Пашена — переход на 3-ий уровень — область инфракрасного излучения. Анализ эмиссионных спектров излучения в поглощения в медицине и биологии служат для определения микроэлементов в тканях организма, небольшого количества атомов металлов в консервированных продуктах, некоторых элементов в трупных тканях для целей судебной медицины др.

Молекулярные спектры (испускания и поглощения) возникают при квантовых переходах молекул с одного энергетического уровня на другой —

полосатые спектры, состоящие из тесно расположенных линий. Сложность их по сравнению с атомным обусловлена большим разнообразием энергетических переходов в молекуле.

Специфичность индивидуальность спектров отдельных молекул лежит в основе качественного и количественного спектрального анализа. Они являются важным источником информации о биологически функциональных молекулах и широко используются в современных биохимических и биофизических работах.

52. Оптический микроскоп. Ход лучей. Увеличение и т.д.

Для больших увеличений используют систему короткофокусных линз – объектив – окуляр. Такая система носит название – микроскоп. Изображение получается в фокальной плоскости окуляра.

АВ — предмет; A1B1- изображение; А2В2 — изображение, даваемое окуляром (оно увеличенное перевёрнутое мнимое). Для получения микрофотографий объектив (или окуляр) отодвигают, тогда A1B1 получается за передним фокусом F2, а изображение будет действительным, увеличенным справа от окуляра. Бета = А2В2/АВ — увеличение микроскопа Бета = L*S/F1F2, где L — длинна тубуса; S — расстояние наилучшего зрения. Но полученное увеличение зависит от разрешающей способности глаза Zгл. = 70мкм; и микроскопа, которое связано с дифракцией на мелких структурах;

Z= лямбда/2n sin фи;

n — показатель преломления веществ между объективом и предметом;

фи — апертурный угол (между крайними лучами входящими в объектив); лямбда -длинна волны света, освещающего предмет.

Г=Zгл/Z — полезное увеличение микроскопа.

Для увеличения разрешающей способности необходимо уменьшить предельное разрешение Z; для этого увеличивают n, вводя иммерсионную жидкость с показателе преломления близким к n — стекла между предметом и объективом.

Разрешающая способность глаза

Глаз человека – это оптическая система. Как оптический прибор глаз обладает большой чувствительностью, особенно к перепаду освещенности (контрастности). Одной из главных характеристик глаза, как оптического прибора, является разрешающая способность. Две точки изображения воспринимаются раздельно, если попадают на две разные светочувствительные клетки глаза.

Разрешающей способностью глаза или оптического прибора называется величина обратная минимальному углу между направлениями на две точки, при котором получаются их раздельные изображения. Она определяется дифракцией света на входном зрачке глаза или объективе оптического прибора.

Дифракция Фраунгофера от круглого отверстия имеет вид центрального светлого пятна (кружок Эйри), окруженного чередующимися темными и светлыми кольцами. Соответствующий расчет дает, что первый дифракционный минимум находится на угловом расстоянии от центра дифракционной картины, равном

где D – диаметр зрачка или входного отверстия объектива, λ – длина световой волны. На практике (для телескопа, глаза) мы имеем D>>λ, и формула (1) принимает более простой вид

Лабораторная работа
Определение разрешающей способности человеческого глаза

Цель: научиться определять угловую разрешающую способность человеческого глаза
Оборудование: линейка с делениями
Порядок выполнения работы:
1) Определите цену деления линейки С.
2) Поместите линейку перед глазами. Линейка должны быть хорошо освещена. Наблюдая одним глазом и отдаляясь от линейки, определите расстояние ℓ, на котором два соседних деления перестают быть видимыми по отдельности.
3) Искомый минимальный угол определите по формулеТак как величина угла получена в радианах, переведите ее в минуты дуги по формуле

4) Проведите теоретический расчет φ_min, используя данные, приведенные в приложении к работе. При расчетах по формуле (2) длина волны света берется равной 550 нм.
5) Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные составляющие оптической системы глаза.
2. Что называется разрешающей способностью оптического прибора?
3. Меняется ли разрешающая способность глаза в зависимости от внешней освещенности? Если меняется, то как и почему
4. Какие дефекты зрения вам известны?
5. Почему человек может достаточно точно оценить расстояние «на глаз»?
6. Почему близорукие люди, рассматривая отдалённые предметы, прищуривают глаза?
7. Какой человек лучше видит под водой: с нормальным зрением, близорукий или дальнозоркий? Почему?
8. Имея в виду предыдущий вопрос, объясните тот факт, что человек в маске с плоским стеклом довольно хорошо видит под водой.

Оптические характеристики глаза человека

Наименьшая световая энергия, которую способен воспринимать привыкший к темноте (адаптированный) глаз ≈ 10–17 Дж
Наименьший световой поток, воспринимаемый адаптированным глазом (соответствует энергии нескольких десятков фотонов в секунду) ≈ 2·10–5 Вт
Высота полета самолета, с которой летчик в ясную безлунную звездную ночь может увидеть свет свечи ≈ 4…9 км
Наименьшая освещенность, при которой адаптированный глаз отличает белую поверхность от черной ≈ 10–6 лк
Диаметр зрачка при освещении
сильном до 2 мм
слабом до 7 мм
Диаметр хрусталика около 10 мм
Фокусное расстояние полной системы глаза:
переднее 17,055 мм
заднее 22,78 мм
Фокусное расстояние хрусталика 69,9 мм
Преломляющая сила:
полной системы глаза 58,64 мм
хрусталика 19,11 мм

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

IV. Угол зрения. Разрешающая способность глаза.