המערכת האופטית של העין

העין האנושית היא מערכת אופטית מורכבת המורכבת מהקרנית, נוזל הלשכה הקדמית, העדשה וגוף הזגוגית. כוח השבירה של העין תלוי בגודל רדיוס העקמומיות של המשטח הקדמי של הקרנית, המשטחים הקדמיים והאחוריים של העדשה, המרחקים ביניהם, ובמדדי השבירה של הקרנית, העדשה, הלומור המימי וגוף הזגוגית. הכוח האופטי של המשטח האחורי של הקרנית אינו נלקח בחשבון, מכיוון שמדדי השבירה של רקמת הקרנית ונוזל הלשכה הקדמית זהים (כידוע, שבירת קרניים אפשרית רק בגבול של חומרים בעלי מדדי שבירה שונים).

באופן קונבנציונלי, ניתן להסיק כי משטחי השבירה של העין הם כדוריים והצירים האופטיים שלהם חופפים, כלומר העין היא מערכת ממורכזת. במציאות, למערכת האופטית של העין יש שגיאות רבות. לפיכך, הקרנית כדורית רק באזור המרכזי, מקדם השבירה של השכבות החיצוניות של העדשה נמוך מהשכבות הפנימיות, ומידת השבירה של הקרניים בשני מישורים ניצבים זה לזה אינה זהה. בנוסף, המאפיינים האופטיים בעיניים שונות שונים באופן משמעותי, וקשה לקבוע אותם במדויק. כל זה מסבך את חישוב הקבועים האופטיים של העין.

כדי להעריך את כוח השבירה של כל מערכת אופטית, משתמשים ביחידה קונבנציונלית - דיופטר (בקיצור - dptr). עבור dptr אחד, נלקחת העוצמה של עדשה עם אורך מוקד ראשי של 1 מטר. דיופטר (D) הוא הערך ההדדי של אורך המוקד (F):

D=1/F

לכן, לעדשה עם אורך מוקד של 0.5 מטר יש כוח שבירה של 2.0 דיפוטרים, ל-2 מטר - 0.5 דיפוטרים וכו'. כוח השבירה של עדשות קמורות (מתכנסות) מסומן על ידי סימן הפלוס, לעדשות קעורות (מתפצלות) - על ידי סימן המינוס, והעדשות עצמן נקראות חיוביות ושליליות, בהתאמה.

ישנה שיטה פשוטה שבאמצעותה ניתן להבחין בין עדשה חיובית לעדשה שלילית. לשם כך, יש למקם את העדשה במרחק של מספר סנטימטרים מהעין ולהזיז אותה, למשל, בכיוון האופקי. כאשר מסתכלים על עצם דרך עדשה חיובית, התמונה שלו תנוע בכיוון ההפוך לתנועת העדשה, ודרך עדשה שלילית, להיפך, באותו כיוון.

כדי לבצע חישובים הקשורים למערכת האופטית של העין, מוצעות סכמות פשוטות של מערכת זו, המבוססות על ערכים ממוצעים של קבועים אופטיים המתקבלים על ידי מדידת מספר רב של עיניים.

המוצלחת ביותר היא העין המצומצמת הסכמטית שהוצעה על ידי VK Verbitsky בשנת 1928. מאפייניה העיקריים הם: המישור הראשי נוגע בקודקוד הקרנית; רדיוס העקמומיות של האחרונה הוא 6.82 מ"מ; אורך הציר הקדמי-אחורי הוא 23.4 מ"מ; רדיוס העקמומיות של הרשתית הוא 10.2 מ"מ; מקדם השבירה של המדיום התוך-עיני הוא 1.4; כוח השבירה הכולל הוא 58.82 דיופטרים.

כמו מערכות אופטיות אחרות, העין נתונה לסטיות שונות (מהמילה הלטינית aberratio - סטייה) - פגמים במערכת האופטית של העין, המובילים לירידה באיכות התמונה של עצם על הרשתית. עקב סטייה כדורית, קרניים הבוקעות ממקור אור נקודתי נאספות לא בנקודה מסוימת, אלא באזור מסוים על הציר האופטי של העין. כתוצאה מכך, נוצר מעגל של פיזור אור על הרשתית. עומק אזור זה עבור עין אנושית "רגילה" נע בין 0.5 ל-1.0 דיופטרים.

כתוצאה מעיוות כרומטי, קרני החלק הקצר של הספקטרום (כחול-ירוק) מצטלבות בעין במרחק קצר יותר מהקרנית מאשר קרני החלק הארוך של הספקטרום (אדום). המרווח בין מוקדי קרניים אלו בעין יכול להגיע ל-1.0 דיפוטר.

כמעט בכל העיניים יש סטייה נוספת הנגרמת מחוסר כדוריות אידיאלית של משטחי השבירה של הקרנית והעדשה. אספריות של הקרנית, למשל, ניתנת לביטול בעזרת לוחית היפותטית, אשר כאשר מונחת על הקרנית, הופכת את העין למערכת כדורית אידיאלית. היעדר כדוריות מוביל לפיזור אור לא אחיד על הרשתית: נקודה זו יוצרת תמונה מורכבת על הרשתית, שעליה ניתן להבחין באזורים בעלי תאורה מקסימלית. בשנים האחרונות נחקרה באופן פעיל השפעת סטייה זו על חדות הראייה המקסימלית גם בעיניים "רגילות" במטרה לתקן אותה ולהשיג מה שנקרא פיקוח (למשל, בעזרת לייזר).

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

היווצרות המערכת האופטית של העין

בחינת איבר הראייה של בעלי חיים שונים בהיבט האקולוגי מעידה על אופיו האדפטיבי של שבירה, כלומר על היווצרות כזו של העין כמערכת אופטית המספקת למין בעל החיים הנתון אוריינטציה חזותית אופטימלית בהתאם למאפייני פעילות חייו ובית הגידול שלו. ככל הנראה, זה לא מקרי, אלא מותנה מבחינה היסטורית ואקולוגית, שלבני אדם יש בעיקר שבירה קרובה לאמטרופיה, מה שמבטיח בצורה הטובה ביותר ראייה ברורה של עצמים רחוקים וקרובים כאחד, בהתאם למגוון פעילותם.

הגישה הסדירה של שבירה לאמטרופיה הנצפית אצל רוב המבוגרים מתבטאת בקורלציה הפוכה גבוהה בין המרכיבים האנטומיים והאופטיים של העין: בתהליך צמיחתה, מתבטאת נטייה לשלב כוח שבירה גדול יותר של המנגנון האופטי עם ציר קדמי-אחורי קצר יותר, ולהיפך, כוח שבירה נמוך יותר עם ציר ארוך יותר. כתוצאה מכך, צמיחת העין היא תהליך מוסדר. יש להבין את צמיחת העין לא כגידול פשוט בגודלה, אלא כהיווצרות מכוונת של גלגל העין כמערכת אופטית מורכבת תחת השפעת תנאי סביבה והגורם התורשתי עם המין והמאפיינים האישיים שלה.

מבין שני המרכיבים - אנטומי ואופטי, ששילובם קובע את שבירת העין, האנטומי הוא משמעותית יותר "נייד" (בפרט, גודל הציר הקדמי-אחורי). בעיקר דרכו מתממשות השפעות הרגולציה של הגוף על היווצרות שבירת העין.

נקבע כי לעיניים של יילודים, ככלל, יש שבירה חלשה. ככל שהילדים מתפתחים, השבירה עולה: מידת ההיפרמטרופיה פוחתת, היפרמטרופיה חלשה הופכת לאמטרופיה ואפילו לקוצר ראייה, עיניים אמטרופיות במקרים מסוימים הופכות לקוצר ראייה.

במהלך 3 השנים הראשונות לחייו של ילד, ישנה צמיחה אינטנסיבית של העין, כמו גם עלייה בשבירה של הקרנית ובאורך הציר הקדמי-אחורי, אשר עד גיל 5-7 שנים מגיע ל-22 מ"מ, כלומר, כ-95% מגודל עין בוגרת. גדילת גלגל העין נמשכת עד גיל 14-15. בגיל זה, אורך ציר העין מתקרב ל-23 מ"מ, וכוח השבירה של הקרנית - 43.0 דיופטרים.

ככל שהעין גדלה, השונות של השבירה הקלינית שלה פוחתת: היא עולה לאט, כלומר עוברת לכיוון אמטרופיה.

בשנים הראשונות לחייו של ילד, סוג השבירה השכיח הוא היפראופיה. עם הגיל, שכיחות ההיפראופיה פוחתת, בעוד ששבירה אמטרופית וקוצר ראייה עולות. שכיחות קוצר הראייה עולה באופן ניכר במיוחד, החל מגיל 11-14, ומגיעה לכ-30% בגילאי 19-25. שיעור ההיפראופיה והאמטרופיה בגיל זה הוא כ-30% ו-40%, בהתאמה.

למרות שהאינדיקטורים הכמותיים לשכיחות סוגים בודדים של שבירת עיניים אצל ילדים, שניתנו על ידי מחברים שונים, משתנים באופן משמעותי, הדפוס הכללי שהוזכר לעיל של שינוי שבירת העין עם הגיל נותר בעינו.

כיום, נעשים ניסיונות לקבוע נורמות גיל ממוצעות לשבירת עיניים אצל ילדים ולהשתמש במדד זה כדי לפתור בעיות מעשיות. עם זאת, כפי שמראה ניתוח נתונים סטטיסטיים, ההבדלים בעוצמת השבירה אצל ילדים באותו גיל כה משמעותיים עד כי נורמות כאלה יכולות להיות מותנות בלבד.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]