Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364139
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62791)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21319)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21692)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8692)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3462)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20644)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Глаз. Оптическая система глаза

Название: Глаз. Оптическая система глаза
Раздел: Остальные рефераты
Тип: реферат Добавлен 13:55:10 29 сентября 2011 Похожие работы
Просмотров: 2542 Комментариев: 6 Оценило: 3 человек Средний балл: 4 Оценка: неизвестно     Скачать

Государственное образовательное учреждение школы №183 с углубленным изучением

английского языка Центрального административного района г. Санкт-Петербурга

Реферат по физике

Тема : Глаз. Оптическая система глаза.

Работу выполнил:

ученик 10 класса Коваленко Константин Игоревич,

учитель: Ломакина Елена Сергеевна.

Санкт-Петербург

2008


ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

3

Глава 1. Строение глаза

5

1.1. Вспомогательный аппарат

6

1.2. Глазное яблоко

7

1.2.1. Фиброзная оболочка

7

1.2.2. Сосудистая оболочка

7

1.2.3. Сетчатая оболочка

8

1.2.4. Зрительный нерв

8

1.2.5. Содержимое глазного яблока

8

1.3. Оптическая система глаза

9

Глава 2. Виды аметропий глаза

9

2.1. Близорукость

9

2.2. Дальнозоркость

9

2.3. Астигматизм

10

Глава 3. Физическая оптика Природа света

11

3.1. Оптические излучения

12

3.2. Оптическая среда

13

3.3. Дисперсия

14

3.4. Спектр

15

3.5. Интерференция света

15

3.6. Дифракция света

17

3.7. Поляризация света

18

Глава 4. Геометрическая оптика

21

Глава 5. Способы коррекции аметропий

26

5.1. Контактная коррекция

26

5.2. Очковая коррекция зрения

26

5.3. Хирургическая коррекция

27

Заключение

28

Список использованной литературы

29

Приложение

30

Словарь терминов

33

ВВЕДЕНИЕ

Основную часть первоначальной информации об окружающем мире люди получают путем зрительных восприятий, которые возникают при поступлении в глаз света. Отраженный от предметов свет позволяет нам видеть их и ориентироваться в пространстве. Еще в далекой древности, сталкиваясь с такими явлениями природы, как радуга, «бриллиантовый» блеск росы, возникновение тени от предметов, миражи и т.д., люди стремились объяснить их, познать закономерности световых явлений. Слово «оптика» произошло от греческого optike - наука о зрительных восприятиях.

В современном понятии оптика - это раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространения в различных средах и взаимодействия света с веществом.

Оптика состоит из трех разделов: 1) физическая оптика; 2) геометрическая оптика; 3) физиологическая оптика.

Физическая оптика занимается выяснением природы света и закономерностей его испускания, распространения, рассеяния и поглощения в веществе.

Геометрическая оптика рассматривает законы распространения световых лучей, построение изображений в различных оптических системах, способы расчета и проектирования оптических приборов.

Физиологическая оптика изучает восприятие света человеческим глазом и оптические свойства глаза.

На мой выбор именно данной темы повлияла профессия родителей (врач). А именно профессия матери - офтальмолог. От них я часто слышал о возможностях современной медицины, в частности о современных диагностических, терапевтических и оперативных возможностях современной медицинской науки позволяющих не только сохранить, но и вернуть утраченные зрительные функции.

Удивительно, что пациент, который не мог ориентироваться в окружающей обстановке, нуждался в постоянной опеке и сопровождении, после операции смог самостоятельно покинуть глазную клинику.

Целью моей работы явилось: подробное изучение строения глаза, его оптической системы, а также современные способы коррекции рефракционных нарушений.

В своей работе я использовал научно-популярную, учебную и специализированную медицинскую литературу. Среди них хочется отметить книгу Даниличева В.Ф. «Современная офтальмология». В написании этой книги приняли участие сотрудники кафедры офтальмологии Военно-медицинской академии (первая кафедра офтальмологии в России, вторая в мире). Большинство авторов составителей этой книги я знаю, так как моя мать является так же сотрудником кафедры Военно-Медицинской академии. В этой книги подробно освещены вопросы анатомии органа зрения, а так же вопросы контактологии и лазерной хирургии. Книга содержит много иллюстраций, помогающих лучше разобраться в вопросе. Несомненный интерес представляет собой книга Розенблюма «Оптометрия». В основу глав Геометрическая оптика, Физическая оптика входят сведения из этой книги. Автор подробно описывает средства коррекции зрения.


Глава 1. Строение глаза

Человеческий глаз представляет из себя сложную систему, главной целью которой является наиболее точное восприятие, первоначальная обработка и передача информации, содержащейся в электромагнитном излучении видимого света. Все отдельные части глаза, а также клетки, их составляющие, служат максимально полному выполнению этой цели.

Глаз - это сложная оптическая система. Световые лучи попадают от окружающих предметов в глаз через роговицу. Роговица в оптическом смысле - это сильная собирающая линза, которая фокусирует расходящиеся в разные стороны световые лучи. Причем оптическая сила роговицы в норме не меняется и дает всегда постоянную степень преломления. Склера является непрозрачной наружной оболочкой глаза, соответственно, она не принимает участия в проведении света внутрь глаза.

Преломившись на передней и задней поверхности роговицы, световые лучи проходят беспрепятственно через прозрачную жидкость, заполняющую переднюю камеру, вплоть до радужки. Зрачок, круглое отверстие в радужке, позволяет центрально расположенным лучам продолжить свое путешествие внутрь глаза. Более периферийно оказавшиеся лучи задерживаются пигментным слоем радужной оболочки. Таким образом, зрачок не только регулирует величину светового потока на сетчатку, что важно для приспособления к разным уровням освещенности, но и отсеивает боковые, случайные, вызывающие искажения лучи. Далее свет преломляется хрусталиком. Хрусталик тоже линза, как и роговица. Его принципиальное отличие в том, что у людей до 40 лет хрусталик способен менять свою оптическую силу - феномен, называемый аккомодацией. Таким образом, хрусталик производит более точную дофокусировку. За хрусталиком расположено стекловидное тело, которое распространяется вплоть до сетчатки и заполняет собой большой объем глазного яблока.

Лучи света, сфокусированные оптической системой глаза, попадают в конечном итоге на сетчатку. Сетчатка служит своего рода шарообразным экраном, на который проецируется окружающий мир. Из школьного курса физики мы знаем, что собирательная линза дает перевернутое изображение предмета. Роговица и хрусталик - это две собирательные линзы, и изображение, проецируемое на сетчатку, также перевернутое. Другими словами, небо проецируется на нижнюю половину сетчатки, море - на верхнюю, а корабль, на который мы смотрим, отображается на макуле. Макула, центральная часть сетчатки, отвечает за высокую остроту зрения. Другие части сетчатки не позволят нам ни читать, ни наслаждаться работой на компьютере. Только в макуле созданы все условия для восприятия мелких деталей предметов.

В сетчатке оптическая информация воспринимается светочувствительными нервными клетками, кодируется в последовательность электрических импульсов и передается по зрительному нерву в головной мозг для окончательной обработки и сознательного восприятия.

Глава 1.1. Вспомогательный аппарат

Вспомогательный аппарат включает: веки, коньюнктиву, слезные железы и слезоотводящие пути.

Веки. Основная функция век - защита глазного яблока. При мигательных движениях век слезная жидкость равномерно распределяется по поверхности глаза. (12, с.16.)

Конъюнктива - это тонкая прозрачная ткань, которая покрывает глаз снаружи. Она начинается с лимба, наружного края роговицы, покрывает видимую часть склеры, а также внутреннюю поверхность век. В толще конъюнктивы проходят сосуды, которую ее питают. Эти сосуды могут быть рассмотрены невооруженным глазом. При воспалении конъюнктивы, конъюнктивите, сосуды расширяются и дают картину красного раздраженного глаза, которую большинство имело возможность лицезреть у себя в зеркале. Основная функция конъюнктивы заключается в секреции слизистой и жидкой части слезной жидкости, которая смачивает и смазывает глаз. (12, с.22.)

Глава 1.2. Глазное яблоко

Фиброзная оболочка

В фиброзной оболочке глаза выделяют два отдела: роговицу и склеру. Роговица - занимает 1/5 часть фиброзной оболочки, склера соответственно занимает остальную часть. (12, с.37.) Место перехода роговицы в склеру называется лимбом и имеет вид полукольца шириной до 1 мм.

Роговица - прозрачное выпуклое окно в передней части глаза - это и есть роговица. Роговица является сильной преломляющей поверхностью, обеспечивая две трети оптической силы глаза. (12, с.37.) Напоминая по форме дверной глазок, она позволяет хорошо видеть окружающий нас мир.

Поскольку в роговице нет кровеносных сосудов, она идеально прозрачная. Отсутствие сосудов в роговице определяет особенности ее кровоснабжения. Большую роль в обеспечении роговицы питательными веществами играет сосудистая сеть лимба.

Роговица в норме имеет блестящую и зеркальную поверхность. Что во многом объясняется работой слезной пленки, постоянно смачивающей роговичную поверхность. Постоянное смачивание поверхности достигается моргательными движениями век, которые осуществляются бессознательно. Существует так называемый моргательный рефлекс, который включается при появлении микроскопических зон сухой поверхности роговицы при продолжительном отсутствии моргательных движений.

Лимб - разделительная полоса между роговицей и склерой шириной в 1,0-1,5 мм. В лимбе располагается много сосудов, которые принимают участие в питании роговицы.

Склера - это прочный наружный остов глазного яблока. Ее передняя часть видна через прозрачную конъюнктиву как "белок глаза". К склере прикрепляются шесть мышц, которые управляют направлением взора и синхронно поворачивают оба глаза в любую сторону. (12, с.42.)

Прочность склеры зависит от возраста. Наиболее тонка склера у детей. Визуально это проявляется голубоватым оттенком склеры детских глаз, что объясняется просвечиванием темного пигмента глазного дна через тонкую склеру. С возрастом склера становится толще и прочнее. Истончение склеры наиболее часто встречается при близорукости.

Сосудистая оболочка

Можно выделить 3 основных отдела: радужная оболочка, цилиарное тело и собственно сосудистая оболочка. (12, с.45.)

Радужка представляет собой переднюю часть сосудистой оболочки глаза. Имеет форму диска с отверстием в центре (зрачок) Основная функция - регулировка поступления света в глаз.

Цилиарное тело начинается в 2 мм от лимба имеет ширину 5-6 мм и заканчивается у зубчатой линии. Функции: вырабатывает внутриглазную жидкость (цилиарные отростки и эпителий) и участвует в аккомодации (мышечная часть со связкой и хрусталиком).

Собственно сосудистая оболочка начинается у зубчатой линии и выстилает весь задний отдел склеры. Образуется цилиарными артериями и служат для питания нейроэпителия сетчатки.

Внутренняя сетчатая оболочка

Сетчатка - тончайшая внутренняя оболочка глаза, которая обладает чувствительностью к свету. Эту светочувствительность обеспечивают так называемые фоторецепторы - миллионы нервных клеток, которые переводят световой сигнал в электрический. Далее другие нервные клетки сетчатки первоначально обрабатывают полученную информацию и передают ее в виде электрических импульсов по своим волокнам в головной мозг, где происходит окончательный анализ и синтез зрительной информации и восприятие последней на уровне сознания. Пучок нервных волокон, идущих от глаза к мозгу, называется зрительным нервом. (12, с.57.)

Зрительный нерв передает информацию, поступившую в световых лучах и воспринятую сетчаткой, в виде электрических импульсов в головной мозг. Зрительный нерв служит связующим звеном между глазом и центральной нервной системой.

Содержимое глазного яблока

Полость глаза содержит светопроводящие и светопреломляющие среды: хрусталик, стекловидное тело и водянистую влагу, заполняющую его камеры - переднюю, заднюю и стекловидную. (12, с.66.)

Зрачок - это отверстие в центре радужки, которое позволяет лучам света проникать внутрь глаза для их восприятия сетчаткой. Меняя размер зрачка путем сокращения специальных мышечных волокон в радужке, глаз контролирует степень освещенности сетчатки. Это является важным приспособительным механизмом, потому что разброс освещенности в физических величинах между облачной осенней ночью в лесу и ярким солнечным полуднем в заснеженном поле измеряется миллионами раз.

Хрусталик находится непосредственно за радужкой и в силу своей прозрачности невооруженным глазом уже не виден. Основная функция хрусталика - это динамичная фокусировка изображения на сетчатку. Хрусталик представляет из себя вторую (после роговицы) по оптической силе линзу глаза, меняющую свою преломляющую способность в зависимости от степени удаленности рассматриваемого предмета от глаза. (12, с.76.) При близком расстоянии до предмета хрусталик усиливает свою силу, при дальнем - ослабляет.

Стекловидное тело - гелеподобное студнеобразное прозрачное вещество, которое заполняет обширное, по глазным меркам, пространство между хрусталиком и сетчаткой. Оно занимает около 2/3 объема глазного яблока и дает ему форму, тургор (эластичность) и несжимаемость. На 99 процентов стекловидное тело состоит из воды, особо связанной со специальными молекулами, представляющими собой длинные цепочки повторяющихся звеньев - молекул сахара. (4, с.71.)

Стекловидное тело несет массу полезных функций, важнейшей из которых является поддержание сетчатки в своем нормальном положении.

Глава 1.3. Оптическая система глаза

С позиций физической оптики, глаз человека следует относить к так называемым центрированным оптическим системам. Для них характерно наличие двух и более линз, имеющих общую главную оптическую ось.

Оптическая система глаза включает в себе живые линзы (роговица и хрусталик с диафрагмой между ними), водянистую влагу и стекловидное тело. Строго говоря, к ней следует отнести и слезную жидкость, которая обеспечивает прозрачность роговицы. (4, с.76.) Основными преломляющими поверхностями в этой системе являются: передняя поверхность роговицы и обе поверхности хрусталика. Роль остальных сред, в основном, заключается в проведении света.

Глава 2.Виды аметропий глаза

К аметропиям можно отнести следующие виды клинической рефракции: близорукость, дальнозоркость, астигматизм.

Глава 2.1. Близорукость (миопия)

Близорукостью, или миопией, страдает каждый третий человек на Земле. Близоруким людям тяжело дается видеть номера маршрутов общественного транспорта, прочитать дорожные знаки, а также различать другие предметы на расстоянии. Но близорукие могут хорошо видеть во время занятий, связанных со зрением на близком расстоянии, таких как письмо и чтение.

Близорукость в подавляющем числе случаев связана с небольшим удлинением глазного яблока в переднезадней оси. Это приводит к тому, что параллельные лучи света, попадающие в глаз, собираются в одну точку (фокусируются) перед сетчаткой, а не прямо на ее поверхности.

Глава 2.2. Дальнозоркость (гиперметропия)

Дальнозоркость, или гиперметропия, характеризуется недостаточной оптической силой глаза. Лучи света, эти проводники зрительной информации из окружающего нас мира, редко бывают сходящимися, когда подходят к поверхности глаза. Как правило, они расходятся от своего источника в разные стороны, а в лучшем случае идут как пучок параллельных лучей. И чтобы получить четкое изображение предмета на сетчатке, что является основой основ нормального зрения, оптике глаза - роговице и хрусталику - требуется сильно преломить лучи света, чтобы все они стали сходящимися. Причем сходящимися настолько, что через 23 миллиметра своего путешествия внутри глаза они сошлись в одной точке на сетчатке. Дальнозоркость чаще возникает, когда длина глаза меньше 23 миллиметров, и лучи света просто "не успевают" сфокусироваться на сетчатке. Вместо одной четкой точки на сетчатку проецируется размытое световое пятно. Часто бывает сочетание недостаточной оптической силы роговицы и хрусталика с короткой длиной глаза. Гораздо реже дальнозоркость бывает по причине только слабости оптики при нормальной длине глазного яблока.

Дальнозоркие обычно плохо видят вблизи, но зрение может быть нечетким и при взгляде на отдаленные объекты.

Аккомодация глаза - приспособление глаза к ясному видению путем изменения преломляющей силы его оптических сред, в первую очередь хрусталика.

Глава 2.3. Астигматизм

Астигматизм получил свое название от латинского слова стигма, или точка. Различают роговичный и хрусталиковый астигматизм, но влияние роговицы на преломление глаза сказывается сильнее, т.к. она обладает большей преломляющей способностью. Разница в силе преломления самого сильного и самого слабого меридианов характеризует величину астигматизма в диоптриях. Направление меридианов будет характеризовать ось астигматизма, выражаемую в градусах. Как правило, астигматизм - состояние врожденное или полученное после травм или операций на роговице, но при некоторых заболеваниях, например, при кератоконусе , то есть носит приобретенный характер.

Корригируется астигматизм при помощи специальных цилиндрических линз (плюсовые линзы представляют собой продольный срез цилиндра, минусовые - слепок наружной поверхности цилиндра). Эти линзы позволяют изменить преломление только в одном меридиане, исправляя недостатки оптической системы глаза. Коррекция астигматизма возможна жесткими контактными и мягкими торическими линзами.

Пресбиопия

Пресбиопия (или возрастная дальнозоркость) - это физиологический возрастной процесс, связанный с уплотнением хрусталика и потерей им эластичности, а также ослаблением аккомодации.


Глава 3. Физическая оптика. Природа света

Впервые объяснить природу света пытались философы древнего мира Пифагор, Демокрит, Платон, Евклид, Аристотель. Их учение строилось на предположениях, догадках, умозаключениях и не имело подлинно научной базы. Однако они способствовали формированию научных взглядов и положили начало дальнейшему развитию теории света.

В конце XVII столетия английский ученый Исаак Ньютон выдвинул так называемую корпускулярную теорию, согласно которой считалось, что свет - это поток быстронесущихся частиц - корпускул, распространяющихся от источника во все стороны. От формы и размеров частиц зависит различное цветовое зрительное восприятие света.

Современник Ньютона нидерландский ученый Христиан Гюйгенс создал волновую теорию света. Согласно этой теории, свет является результатом механического колебания светящегося тела и поперечные световые волны распространяются от него в особой упругой среде - эфире, заполняющем все пространство.

В 1865 г. английский физик Джеймс Клерк Максвелл разработал теорию, согласно которой свет представляет собой электромагнитные волны определенной длины, возникающие в результате колебаний электрических зарядов. От длины этих волн зависят свойства светового излучения. Но и электромагнитная теория света не смогла полностью объяснить всех оптических явлений.

Данные исследований световых явлений указывали, что в некоторых случаях свет проявляет свойства материальной частицы, а в других - свойства волны.

Ни одна из теорий, объясняющих природу света, не давала исчерпывающего ответа. Это означало, что для объяснения природы света необходима такая теория, которая бы объединила его корпускулярные и волновые свойства. Новая теория света была названа квантовой. Она возникла и получила свое дальнейшее развитие благодаря трудам М. Планка, А. Эйнштейна, Н. Бора, Э. Ферма, Л. Д. Ландау и других ученых и была окончательно сформулирована в начале XX в. Максом Планком и Альбертом Эйнштейном. Согласно квантовой теории, природа света является корпускулярно-волновой. Излучение, поглощение и распространение света осуществляется не непрерывно, а в виде определенных и неделимых порций энергии - квантов.

Впоследствии кванты света были названы фотонами. Обладая свойствами частицы, фотон имеет массу, энергию и импульс движения. Чем больше частота колебаний излучения, тем больше энергия и импульс движения фотона, тем отчетливее проявляются его корпускулярные свойства.

Фотон существует только в движении и не имеет массы покоя. При встрече с веществом он может быть поглощен частицей вещества, и тогда сам фотон исчезает, а его энергия и импульс передаются поглотившей его частице. Эйнштейн определил свет как поток фотонов. (11, с.22.)

Глава 3.1. Оптическое излучение

Оптическим излучением называется электромагнитное излучение, которое эффективно исследуется оптическими методами.

В электра и радиотехнике электромагнитные колебания характеризуются частотой n и реже длиной волны l , в оптике - длиной волны. Зависимость между длиной волны и частотой колебаний определяется выражением n = v / l n

где v — скорость света в данной оптической среде; ln — длина волны излучения в данной оптической среде.

Частота колебаний излучения остается постоянной в любой оптической среде, тогда как скорость света и длина волны изменяют свою величину. Длина волны оптического излучения измеряется в микрометрах (мкм), нанометрах (нм) и ангстремах (А), имеющих соотношение

1 м = 106 мкм=109 нм=1010 А.

Диапазон оптического излучения на шкале электромагнитных волн занимает незначительный участок и находится в пределах от 103 нм до 750 мкм

Шкала длин волн.

Оптическое излучение, подразделяется на четыре области:

- рентгеновскую - l=103 - 10 нм;

- ультрафиолетовую - l =10 - 380 нм;

- видимую - l=380 - 770 нм;

- инфракрасную - l = 770 нм -750 мкм.

Указанные границы областей и диапазоны длин волн условны и даны для вакуума.

Видимая область оптического излучения воспринимается человеческим глазом и вызывает зрительные ощущения. Рентгеновская, ультрафиолетовая и инфракрасная области человеческим глазом не воспринимаются и являются невидимыми.

Таблица 1

Цветовое восприятие

Длина волны, нм

Фиолетовый

380-450

Синий

450-480

Голубой

480-510

Зеленый

510-550

Желто-зеленый

550-575

Желтый

575-585

Оранжевый

585-620

Красный

620-770

Оптическое излучение бывает монохроматическим и немонохроматическим

Монохроматическое - это излучение одной определенной длины волны или в очень узком диапазоне длин волн. От длины волны монохроматического излучения видимой области зависит его цветовое восприятие глазом.

В табл. 1 приведено цветовое восприятие человеческим глазом видимого излучения в зависимости от длины волны.

Приведенное цветовое восприятие света различных длин волн является примерным и зависит от индивидуальных особенностей глаза.

Для получения монохроматического излучения используются, отдельные типы оптических квантовых генераторов и газоразрядных ламп.

Большинство источников света испускает сложное по своему составу излучение, состоящее из ряда монохроматических излучений. Такое излучение называется не монохром этическим или сложным. Совместное действие монохроматических излучений во всем видимом диапазоне называется полным или интегральным излучением. Полное излучение воспринимается как «белый» дневной свет. Основным источником полного излучения является солнце, дающее излучение в диапазоне длин волн l от 200 до 800 нм.

Глава 3.2. Оптическая среда

Оптической средой называется такая среда, которая прозрачна для оптического излучения или хотя бы для какого-либо участка его диапазона. Характер распространения излучения зависит от свойств среды, в которой оно распространяется. К основным оптическим свойствам среды относятся изотропность, однородность, прозрачность, скорость распространения оптического излучения (скорость света). (7, с.317.)

В изотропных средах оптические свойства во всех направлениях одинаковы. Среды, у которых проявляется различие оптических свойств в зависимости от направления распространения в ней оптического излучения, называются анизотроп ными .

В однородных средах во всем объеме обеспечивается постоянство оптических свойств и свет распространяется прямолинейно. В неоднородных средах прямолинейность искажается на участках с отличающимися оптическими свойствами.

Прозрачность среды влияет на величину потери световой энергии при прохождении излучения через данную среду. Чем ниже прозрачность среды, тем больше потери световой энергии. Оптическое стекло является основным материалом для изготовления оптических деталей, поэтому к нему предъявляются повышенные требования с точки зрения его однородности, изотропности и прозрачности.

Скорость распространения оптического излучения в различных средах не одинакова. Наибольшего значения она достигает в вакууме и составляет 300 000 км/с.

При переходе из одной оптической среды в другую скорость света изменяется. Она либо уменьшается, либо увеличивается. По этой причине на границе оптических сред световые лучи изменяют направление, отклоняясь от первоначального, т.е. преломляются.

Отношение скорости оптического излучения в вакууме с к скорости его в данной оптической среде v называется абсолютным показателем преломления или просто показателем преломления п

n = c / v

Показатель преломления для оптического стекла является одной из основных характеристик, так как от его значений зависит преломляющее действие оптических деталей. Значения п для каждой марки стекла должны быть строго определенными, поскольку они учитываются при конструировании и расчетах оптических систем. Показатель преломления оптического стекла измеряется на приборе, называемом рефрактометром.

Ниже приведены показатели преломления отдельных сред:

Таблица 2. Показатели преломления отдельных сред

Стекло оптическое

1.45 – 2.00

Кварц кристаллический

1.55

Бальзам (клей оптический)

1.54

Алмаз

2.42

Лед

1.31

Вода

1.33

Воздух

1.0003

На практике показатель преломления воздуха при p=700 мм рт. ст. и t° = 20°С принимается равным единице. Показатели преломления сред определяются относительно воздуха и называются относитель ными.

Глава 3.1. Дисперсия света

Скорость распространения света в одной и той же среде зависит от длины волны излучения, следовательно, и величина показателя преломления n зависит от длины волны. Показатель преломления среды является функцией длины волны: n=f( l ). Зависимость показателя преломления оптической среды от длины волны светового излучения называется дисперсией света. (7, с.388.)

Если показатель преломления среды с увеличением длины волны уменьшается, то такая дисперсия называется нормальной . Прозрачные вещества, в том числе и оптическое стекло, имеют нормальную дисперсию.

В видимой области оптического диапазона излучения для. фиолетового света среда имеет самый большой показатель преломления, а при красном свете - наименьший.

В области полос поглощения вещества и вблизи них происходит нарушение нормальной дисперсии: показатель преломления уменьшается с уменьшением длины волны. В таком случае дисперсия называется аномальной.

Дисперсия света является причиной разложения естественного белого света на монохроматические составляющие - спектр - при прохождении его через преломляющую дисперсионную призму (рис. 3).

Естественный свет, состоящий из монохроматических излучений с длинами волн l1 , l2 , …, l7 пройдя призму 1, оказывается разложенным на его составляющие, которые наблюдаются на экране в виде цветных полос.

Спектр белого света в порядке убывания длин волн состоит из семи цветов, плавно переходящих друг в друга: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового.

Глава 3.4. Спектр

Спектром называется совокупность монохроматических излучений, входящих в состав сложного излучения. Шкала электромагнитных волн представляет собой их спектр, где излучения распределены последовательно в зависимости от длины волны. (7, с.406.)

Таблица 3. Основные спектральные линии

шкалы электромагнитных волн

Обозначение линии Фраунгофера

Цвет

Длина волны,

нм

Химический элемент

А’

темно-красный

766,5

К – калий

С

красный

656,6

Н – водород

C’

красный

643,8

Cd – кадмий

D

желтый

589,3

Na – натрий

d

желтый

587,6

He – гелий

e

зеленый

546,1

Hg – ртуть

F

голубой

486,1

Н – водород

F’

голубой

480,0

Cd – кадмий

h

фиолетовый

404,7

Hg – ртуть

H

темно-фиолетовый

396,8

Са - кальций

Спектр Солнца относится к спектрам поглощения, так как происходит поглощение части излучения средами солнечной фотосферы и атмосферы земли. Линии поглощения в спектре солнца называются фраунгоферовы ми линиями, в честь ученого Фраунгофера, занимавшегося их исследованием. Фраунгоферовы линии в спектре Солнца находятся в строго определенных местах и обозначаются прописными и строчными буквами латинского алфавита. В табл. 3 приведены основные спектральные линии.

Глава 3.5. Интерференция света

Интерференция света - явление, возникающее при взаимодействии когерентных световых волн и заключающееся в том, что появляется новая результирующая волна. При этом образуется пространственное распределение интенсивности света в виде чередующихся максимумов и минимумов освещенности, называемое интерфе ренционной картиной: При монохроматическом свете интерференционная картина в общем случае наблюдается в виде темных и светлых полос или колец, а при сложном белом свете - в виде цветных полос или колец.

Когерентными называются такие световые волны, которые имеют одинаковую частоту и постоянную разность фаз на протяжении времени, достаточного для наблюдения.

При взаимодействии когерентных волн амплитуды результирующей световой волны зависят от разности хода D этих волн (рис. 4). Разность хода двух волн — это разность оптических путей этих волн от когерентного источника света до точки их взаимодействия.

Амплитуда будет максимальной, если D равна четному числу полуволн (рис. 4, а),

т.е. D= ± 2kl0 /2 (k = 0, 1, 2, ...),

тогда амплитуда А результирующей волны III равна сумме амплитуд первой (I ) и второй ( II ) интерферирующих волн A1+A2, что соответствует максимальной интенсивности света.

Если же D равна нечетному числу полуволн,

т.е. D= ±( 2k + 1)l0 /2 (k = 0, 1, 2, ...),

то амплитуда результирующей волны будет минимальной A=A1 -A2 (рис. 4).

Различают два вида интерференционных картин: 1) полосы равного наклона; 2) полосы равной толщины.

Полосы равного наклона возникают при прохождении излучения через плоскопараллельную пластину при переменном значении угла падения в и постоянной толщине пластины d. Разность хода D интерферирующих лучей в этом случае будет зависеть от угла падения e. Полосы равного наклона локализованы в бесконечности и поэтому могут наблюдаться через зрительную трубу или на экране в фокальной плоскости объектива. На рис. 5 два параллельных когерентных луча, образованных от первичного луча за счет отражения от первой и второй поверхностей пластины, обладают разностью хода, зависящей от угла падения e .. Эти лучи собираются объективом ОБ на экране в фокальной точке М, где интерферируют. Так как от протяженного источника света лучи, падающие на пластину под одинаковым углом e, образуют конус, то на экране будет видна интерференционная картина в виде колец.

Если интерференционная картина наблюдается в монохроматическом свете, на экране видны чередующиеся светлые и темные кольца; если в белом свете, то видна система цветных колец.

Полосы равной толщины создаются при прохождении оптического излучения через плоскопараллельную пластину при одинаковом угле падения световых лучей и переменной толщине d этой пластины. Разность хода лучей в этом случае будет зависеть от толщины пластины. На поверхности пластины возникает интерференционная картина в виде чередующихся полос, расположенных параллельно ребру клина. Полосы равной толщины локализованы на поверхности пластины, и их можно рассматривать невооруженным глазом, через лупу, микроскоп или на экране с помощью проекционного устройства.

Интерференция света в виде, полос равной толщины наблюдается в пленках и тонких стеклянных пластинках. Световые лучи, отражаясь от верхней и нижней поверхностей пленки, интерферируют. Там, где разность хода интерферирующих лучей равна четному числу полуволн, возникают максимумы, а где разность хода равна нечетному числу полуволн - минимумы.

При освещении белым светом интерференционная картина представляет собой разноцветные полосы. Этим объясняются радужная окраска пятен масла и нефти на воде, цвета побежалости при закалке металлов и др.

Явление интерференции в тонких пленках называется цветами тонких пленок.

Глава 3.6. Дифракция света

При прохождении света через отверстия и препятствия незначительных размеров, узкие щели, а также мимо краев каких-либо тел происходит нарушение прямолинейности его распространения. (7, с.329.)

Явление отклонения света от прямолинейности его распространения, проявляющееся в огибании краев препятствий, называется дифракцией света. При этом происходит искажение фронта световой волны. Световые лучи, изменившие прямолинейное направление, называются дифрагированными.

Первоначальным теоретическим обоснованием дифракции света явился принцип Гюйгенса. Согласно этому принципу, каждая точка пространства, которой достигла в данный момент распространяющаяся волна, становится источником элементарных сферических волн. Огибающая элементарных волн образует волновую поверхность в следующий момент времени. Это приводит к неизбежности отклонения световой волны от прямолинейного распространения при встрече с препятствием.

Гюйгенс рассматривал дифракцию только с позиций геометрической оптики. Френель дополнил принцип Гюйгенса понятиями когерентности элементарных воли и их интерференции. Принцип Гюйгенса с дополнениями Френеля получил название принципа Гюйгенса - Френеля. На этом принципе базируется элементарная теория дифракции света.

Принцип Гюйгенса - Френеля раскрывает законы распространения волнового фронта и распределение интенсивности в дифракционной картине. Максимумы интенсивности (свет) наблюдаются в тех местах, где взаимодействующие элементарные волны усиливают друг друга, минимумы интенсивности (темнота или ослабление света) - там, где взаимодействующие элементарные волны гасят друг друга.

В результате интерференции диафрагмированных лучей возникает характерная дифракционная картина: дифракционное изображение точки при наблюдении в белом свете окружено цветными полосами или кольцами. В зависимости от формы волнового фронта различают дифракцию, наблюдаемую в сходящихся пучках световых лучей со сферическим волновым фронтом, - дифракцию Френеля и дифракцию, наблюдаемую в параллельных пучках световых лучей с плоским волновым фронтом, - дифракцию Фраунгофера.

При прохождении монохроматического света от точечного источника через небольшое круглое отверстие (рис. 6) в результате интерференции дифрагированных лучей на экране, расположенном за отверстием, наблюдается дифракционная картина в виде чередующихся темных и светлых концентрических колец. В центре дифракционной картины в зависимости от размеров экрана может быть темное или светлое пятно. Если отверстие в экране будет иметь вид щели (рис. 7), то в плоскости наблюдения получатся чередующиеся светлые и темные полосы. Яркость полос убывает от середины к краям. При освещении экрана белым светом дифракционная картина имеет радужную окраску.

Дифракция ограничивает разрешающую способность оптических систем. В реальных оптических системах вследствие дифракции света изображение точки в монохроматическом свете представляет собой кружок с центральным светлым ядром, окруженным светлыми кольцами, а в белом свете — кружок со светлым ядром, окруженным радужно окрашенными кольцами. Поскольку предмет есть совокупность точек, его изображение также будет состоять из соответствующих дифракционных изображений точек. Если две точки находятся на близком расстоянии одна от другой, их дифракционные изображения могут взаимно перекрываться и сливаться.

Способность оптической системы давать раздельно изображения двух близко расположенных друг к другу точек предмета называется разрешающей способностью. Наименьшее линейное или угловое расстояние между двумя точками, при котором они наблюдаются раздельно, называется линейным пределом разрешения rN или угловым пределом раз решения c.

На использовании явления дифракции основано действие спектральных приборов, дифракционной решетки и т.д.

Дифракционная решетка - оптическая деталь, являющаяся основным диспергирующим элементом спектральных приборов. Дифракционные решетки делятся на прозрачные и отражательные. Прозрачные дифракционные решетки работают в проходящем свете, отражательные - в отраженном.

Глава 3.7. Поляризация света

Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны определенной длины, которые являются поперечными.

Векторы напряженностей электрического и магнитного полей E и Н, перпендикулярные между собой, перпендикулярны направлению распространения волны. (7, с.367.)

Ориентированное естественное монохроматическое излучение образовано множеством электромагнитных волн, у которых векторы E и H колеблются в самых различных направлениях в плоскости, перпендикулярной распространению света (рис. 8).

Процесс получения в направленном световом излучении световых волн, имеющих колебания в строго определенной плоскости, называется поляризацией света.

Свет может быть полностью поляризованным и частично поляризованным. Частично поляризованным называется свет, в котором преимущественно одно направление колебаний, а другие являются частичными.

Плоскость, перпендикулярная плоскости вектора Е, называется плоскостью поляризации. При описании состояния поляризации достаточно использовать только вектор Е.

Поляризация света происходит при прохождении света через некоторые вещества, при отражении и преломлении на границах раздела сред. Она возникает только в оптически анизотропных средах, таких, как турмалин, исландский шпат и др.

В качестве примера рассмотрим прохождение света через две пластины из турмалина. Каждая из пластин в отдельности прозрачна для света. Если же его пропустить через пластины, установленные друг за другом, то интенсивность проходящего света будет меняться в зависимости от взаимного положения оптических осей кристаллов. При вращении одной из пластин наибольшая интенсивность проходящего света наблюдается в том случае, когда оптические оси кристаллов параллельны. Затем его интенсивность уменьшается, и в положении, когда оптические оси будут перпендикулярны, свет не проходит. Следовательно, пластина турмалина естественный свет поляризует, пропуская только то излучение, у которого колебания вектора Е совершаются лишь в плоскости, параллельной оси кристалла, и не пропуская излучение с колебаниями в плоскости, перпендикулярной к ней.

Устройство, предназначенное для получения поляризованного света, называется поляризатором. Устройство, с помощью которого определяется поляризация света, называется анализатором.

Для получения поляризованного света широко применяются специальные пленки с нанесенными на их поверхность кристаллами герапатита, оси которых строго ориентированы. (Герапатит - соединение йода с хинином.) Такие пленки-поляризаторы называются поля роидами.

При отражении света от полированной поверхности стекла или иного диэлектрика, а также при преломлении на поверхностях раздела сред происходит его частичная поляризация. Степень поляризации света зависит от угла падения e и показателя преломления вещества п. При определенных значениях угла падения происходит полная поляризация отраженного света. Эта зависимость выражается законом Брюстера. tge = n, а угол e называется углом полной поляризации или углом Брюстера.

Таким образом, простейшим поляризатором является полированная поверхность стеклянной пластины. Свет, отраженный от полированной поверхности, частично поляризован в плоскости падения (рис. 9).

При преломлении поляризация света составляет всего около 15-17%. Для получения полной поляризации света плоскопараллельные пластины соединяются в стопу из 8-10 штук. Свет, преломленный на границе оптических сред, линейно поляризован в плоскости падения лучей и ориентирован перпендикулярно плоскости колебания отраженных лучей (рис. 10).

На явлении поляризации основан принцип действия разнообразных оптических приборов, называемых поляризационными.

Поляризационные приборы применяются для научных исследований кристаллохимической и магнитной структуры твердых тел, структуры кристаллов, упругих напряжений в конструкциях, при диагностике плазмы, в технике для плавной регулировки интенсивности светового пучка, для создания светофильтров и модуляторов излучения как составных элементов оптической связи, определения концентрации растворов и других целей.


Глава 4. Сведения из геометрической оптики

Геометрическая оптика - раздел оптики, в котором законы распространения света в прозрачных средах рассматриваются с точки зрения геометрии. (11, с.9.)

Пространство, находящееся относительно оптической системы с левой стороны, образует пространство предметов, а находящееся с правой стороны - пространство изображений. Каждой точке, каждому отрезку, лучу в пространстве предметов соответствует точка, отрезок, луч в пространстве изображений. Такие точки, отрезки, лучи называются сопряжен ными. Сопряженные точки, отрезки, лучи и углы в пространстве предметов и изображений обозначаются одинаковыми буквами и цифрами, но в пространстве изображений они дополняются знаком «штрих».

Геометрическая оптика основывается на понятиях - светящаяся точка, световой луч, световой пучок.

Светящаяся точка, или точечный источник света, - это условный источник излучения света, не имеющий размеров и объема.

Световой луч - условная прямая линия, проведенная от источника света в любом направлении и не имеющая размеров в поперечном сечении.

Световой пучок - это совокупность световых лучей, имеющих упорядоченное направление распространения. Световые пучки бывают расходящимися, сходящимися и параллельными (см. рис. 11). Все световые пучки, имеющие одну общую точку пересечения световых лучей, называются гомоцентрическими пучками. Точка пересечения световых лучей параллельного пучка находится в бесконечности.

Следовательно, светящаяся точка, световой луч и световой пучок - понятия реально не существующие, а являющиеся математической моделью, применяемой для построений и расчетов.

В геометрической оптике принят принцип обратимости: путь светового луча, проходящего через оптическую систему в одном направлении, повторяется лучом, проходящим в обратном направлении.

В геометрической оптике направление распространения света слева направо считается положительным. Для оценки размеров отрезков и углов приняты правила знаков.

Положительными считаются линейные отрезки, расположенные вдоль оптической оси, если их направление относительно точки начала отсчета совпадает с положительным направлением света; радиусы кривизны оптических деталей, если центры кривизны находятся справа от поверхностей, ограничивающих среды; отрезки, перпендикулярные к оптической оси, если они находятся выше оптической оси; угол, если он образован вращением луча вокруг его вершины по часовой стрелке. Линейные отрезки, радиусы кривизны, отрезки, перпендикулярные к оптической оси, углы будут отрицательными, если их направление будет противоположным положительному.

На чертеже отрицательные значения отрезков и углов отмечаются знаком «минус» перед их буквенным или числовым значением.

Толщина оптических деталей и воздушные промежутки между преломляющими поверхностями считаются всегда положительными.

Законы геометрической оптики

Геометрическая оптика базируется на четырех основных законах.

1 Закон прямолинейного распространения света.

2. Закон независимости распространения световых лучей.

3. Закон отражения света.

4. Закон преломления света.

Закон прямолинейного распространения света устанавливает, что свет в оптически однородной среде распространяется строго прямолинейно, по прямой, соединяющей две точки. Действием этого закона объясняется образование теней и полутеней, солнечных и лунных затмений. Закон прямолинейного распространения света нарушается в случае неоднородности оптической среды, а также при явлении дифракции. (11, с.11.)

Закон независимости распространения световых лучей устанавливает, что если в оптической среде встречаются лучи света, идущие из различных направлений, они не влияют друг на друга и распространяются так, как будто других не существует.

При падении световых лучей на какую-либо поверхность, являющуюся границей раздела сред, часть световых лучей отражается от этой поверхности и опять возвращается в исходную среду.

Условно выделив один элементарный световой луч, назовем его падаю щим лучом, луч после - отражен ным лучом (рис. 12). Опустив нормаль в точку падения, получим два угла. Угол, образованный падающим лучом и нормалью к отражающей поверхности в точке падения, называется углом падения е. Угол, образованный отраженным лучом и нормалью, называется углом отражения е'. Углы отсчитываются от нормали, и, согласно правилу знаков, угол падения имеет отрицательное значение - е, а угол отражения - положительное е'.

Закон отражения света определяет закономерность взаимных положений падающего и отраженного лучей - луч падающий, нормаль в точке падения к отражающей поверхности и луч отраженный лежат в одной плоскости, и образованные ими углы падения и отражения равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку:

-e = e

Если поменять местами падающий и отраженный луч, то они повторят свой путь в обратном направлении. Это значит, что они обратимы. (11, с.10.)

Действие зеркал основано на законе отражения света.

При прохождении светового луча из одной оптической среды в другую, отличающуюся показателем преломления, на границе этих сред он изменяет свое направление, преломляется (рис. 13, а, б).

Если провести нормаль к поверхности раздела сред через точку падения светового луча, то между нормалью и падающим, а также нормалью и преломленным лучом образуются углы, соответственно называемые углом па дения е и углом преломления е'. Согласно правилу знаков, угол падения и угол преломления имеют отрицательные значения.

При прохождении светового луча из среды с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления, т.е. когда n2 > n1 (рис. 13, а), световой луч отклоняется к нормали и |e|>|e'|.

При прохождении светового луча из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления, т.е. когда n2 < n1 (рис. 13, б), световой луч отклоняется от нормали и |e|<|e'|. Если световой луч проходит через среды нормально к поверхности раздела, он не изменяет своего направления, т. |е|=|e'|. (рис. 13, в).

Закон преломления света выражает зависимость взаимного положения падающего и преломленного луча: луч падающий, нормаль к поверхности в точке падения и луч преломленный лежат в одной плоскости, произведение показателя преломления первой среды на синус угла падения равно произведению показателя преломления второй среды на синус угла преломления:

n1 sin e = n2 sin e'.

Преобразовав выражение, получим:

Sin e / sin e' = n2 / n1

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, а отношение n2 / n1 называется относительным показателем преломления этих сред.

Если поменять местами падающий и преломленный лучи, то они повторят свой путь в обратном направлении, т.е. они обратимы.

Полное внутренееотражение

При прохождении светового луча из одной оптической среды в другую с меньшим показателем преломления ( n2 ¢ n1 ) преломленный луч удаляется от нормали и |е'|>|е|. С увеличением абсолютного значения угла падения e увеличивается и угол преломления е' (рис. 14). При каком-то значении угла падения еm , когда угол преломления е' станет равным 90°, луч перестанет выходить в другую среду и будет распространяться вдоль поверхности раздела сред. Дальнейшее увеличение угла падения приведет к тому, что световой луч начнет отражаться от поверхности раздела сред по закону отражения. Это явление называется полным внутренним отражени ем. (11, с.12.)

Предельный максимальный угол падения еm , которому соответствует угол преломления е', равный 90°, и начиная с которого происходит явление полного внутреннего отражения, называется предельным углом полного внутреннего отражения.

Поскольку е'=90°, значение угла еm определяется из выражения

Sin em = n2 / n1

Итак, световые лучи, проходящие из оптической среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления, на границе раздела этих сред при углах падения свыше em претерпевают полное внутреннее отражение.

Предельный угол полного внутреннего отражения составляет: для оптического стекла 42 - 36°; для воды 48°; для алмаза 24-30°.

Явление полного внутреннего отражения широко используется в некоторых видах оптических деталей, например освещение штрихов сеток, действие световодов и ряда отражательных призм (рис. 15).

Лучи света от источника проходят через торец стеклянной сетки (рис. 15, а ), многократно отразившись от ее поверхностей, попадают на штрих и выходят наружу. При ночных наблюдениях видны светящиеся штрихи на темном фоне сетки.

В световоде свет направляется внутрь через прозрачный торец световедущего волокна (рис. 15, б), а выходит через другой торец, многократно отразившись от его стенок, так как у оболочки показатель преломления nl больше показателя преломления жилы п2 .

В призмах Дове и АР-900 (рис. 15, в, г ) световые лучи, падающие на отражающую грань под углами, большими ет , отражаются ею на последующую грань, в связи с чем не требуется наносить зеркальные покрытия на грани.

Полным внутренним отражением объясняется блеск капель росы, светящиеся фонтаны, сияние бриллиантов и ряд других явлений.

Виды оптических деталей

Оптическими называются детали, действие которых основано на использовании световой энергии. Они предназначены для формирования световых пучков, построения оптических изображений. Основными видами оптических деталей являются: линзы, призмы, светофильтры, сетки, зеркала, световоды и др.

Оптические детали ограничены тремя видами поверхностей: исполнительными, вспомогательными, свободными.

Исполнительные поверхности пропускают, отражают или изменяют направление световых лучей. Они могут быть сферическими, несферическими и плоскими.

Основным материалом для изготовления оптических деталей является оптическое стекло, в меньшей мере применяется техническое стекло, оптические кристаллы, ситаллы, прозрачные пластмассы и др.

Оптические детали, входящие в прибор, образуют его оптическую систему.

Очковые линзы

Линза - оптическая деталь, выполненная из прозрачного для света материала, ограниченная двумя исполнительными преломляющими поверхностями тел вращения.

Исполнительные поверхности линз могут иметь сферическую и несферическую форму. В большинстве случаев эти поверхности обладают общей осью симметрии.

Наибольшее распространение имеют линзы со сферической формой поверхности:

По действию линзы разделяются на положительные и отрицательные (рис. 16). Положительные линзы собирают световые лучи и называются собирающи ми, (рис. 16, а), а отpицательные рассеивают световые лучи и называются рассеивающими (рис. 16, б). У положительных линз толщина по оси больше толщины по краю, и, наоборот, у отрицательных линз толщина по краю больше толщины по оси.

Линзы с цилиндрическими и тороидальными исполнительными поверхностями имеют две взаимно перпендикулярные плоскости симметрии. Цилиндрические линзы применяются, например, при изготовлении анаморфотных насадок, торические - для изготовления очков, корректирующих астигматизм глаз, и для других целей.

Глава 5. Способы коррекции аметропий

5.1. Контактные линзы,

Контактные линзы, без сомнения, являются самым замечательным приспособлением для коррекции зрения. Контактные линзы обладают рядом неоспоримых преимуществ перед очками. Правильно подобранные контактные линзы создают большее по величине и лучшее по качеству изображение на сетчатке глаза, тем самым повышают остроту зрения, расширяют поле зрения, восстанавливают бинокулярное зрение. Кроме этого, пользование контактными линзами уменьшает явления зрительного утомления и повышает зрительную работоспособность. Все это, несомненно, положительно влияет на общее состояние организма, повышает жизненный тонус, расширяет зону интересов и возможностей человека. Со слов пациентов, контактные линзы дают не только иное, лучшее качество зрения, но и лучшее качество жизни по сравнению с очками. К сожалению, при массе достоинств контактные линзы имеют не меньшее число недостатков. Даже самые совершенные контактные линзы остаются инородным телом для глаза и могут вызывать широкий спектр осложнений.

- При правильном подборе и использовании контактные линзы обеспечивают гораздо лучшее, чем очки, качество коррекции зрения. Хорошие линзы позволяют полностью восстановить остроту зрения без искажений и аберраций, чего не могут обеспечить самые лучшие очковые линзы. Они освобождают от ограничений накладываемых ношением очков, дают ощущение свободы, позволяют вести активный образ жизни. Имеют ряд специальных медицинских показаний, таких как - близорукость и дальнозоркость высоких степеней, когда линзы позволяют достичь значительно более высоких показателей остроты и качества зрения, чем очки. Непереносимость или неудовлетворенность результатами очковой коррекции зрения. Неправильно подобранные контактные линзы или неправильное обращение с линзами может привести к травме глаза. Достаточно тонкая процедура замена контактных линз. Она может оказаться непосильной не только для детей или пожилых людей, но и для многих взрослых.

- Можно выделить новое современное направление – ортокератология. Индивидуально изготавливаются контктные линзы (обратной геометрии), которые одеваются только на ночь, утром снимают их. Пациент хорошо видит без очков и контактных линз по меньшей мере сутки.

5.2. Очковая коррекция зрения

Для исправления гиперметропии можно использовать выпуклые (положительные) линзы, при миопии – вогнутые (отрицательные). Линзы перемещают задний фокус глаза на сетчатку и делают изображение предметов резким. Аметропии отличаются не только по виду (миопия, гиперметропия), но и по степени. Степень аметропии определяется преломляющей силы линзы, корригирующей зрение. Коррекции требует также астигматизм глаза. Очки могут исправить только правильный астигматизм глаза – это бывает, когда преломляющие поверхности оптических сред(роговицы и хрусталика) имеют не сферическую, а торическую форму. Астигматизм корригируется специальными линзами (торическими). Пресбиопия корректируется положительными линзами.

В настоящем времени существуют бифокальные, трифокальные линз. Недостатком этих линз является наличие слепой зоны на средних расстояниях. Современные достижения в технологии изготовления очковых линз (при помощи сложных компьютерных расчетов в каждой точке поверхности линзы создается точная преломляющая сила) позволили создать мультифакальные или прогрессивные линзы. Данные линзы позволяют человеку достаточно отчетливо видеть на любых расстояниях даже при отсутствии собственной аккомодации.

5.3. Хирургическая коррекция

Рефракционная хирургия – изменение преломляющей оптической системы глаза хирургическим путем. Все операции можно разделить на две группы: без вскрытия глазного яблока (операция изменяющая кривизну центра за счет воздействия на периферию роговицы и операция изменяющая кривизну центра за счет воздействия на оптическую зону) и со вскрытием глазного яблока (имплантируется добавочные интраокулярные линзы внутрь глаза). Виды вмешательств: радиальная кератотомия (нанесение радиальных насечек на роговицу в сильном меридиане, в современной медицине используется редко из-за осложнений), рефракционная кератопластика (операция изменяющая кривизну центра за счет воздействия на периферию роговицы), фоторефракционная кераэктамия ФРК (отрицательный момент – длительный после операционный период) и Lasik (операции изменяющие кривизну центра за счет воздействия на оптическую зону).

Наиболее современной операцией является Lasik (laser in situ keratomileuciss). Под местным обезболиванием выкраивается поверхностный роговичный лоскут. Эксимерным лазером (длина волны 193 нм) производится абляция роговичного ложа, после чего производится репозиция лоскута.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведя работу по теме: «Глаз. Оптическая система глаза» я сделал следующие выводы.

Глаз – очень сложная оптическая система. Зрительный анализатор человека, с каких бы позиций и с какими бы мерками мы не подходили к его оценке, представляется по истине уникальным творением природы. В настоящие время решить проблему остроты зрения помогают как сложные оптические системы, так и различные хирургические вмешательства. Благодаря творческому содружеству физиков, инженеров и представителей многих других областей знаний только за последние годы офтальмологи достигли выдающихся успехов в области микрохирургии глаза, контактологии (применение корригирующих и лечебных контактных линз), и лазерной хирургии. Хочется отметить уникальный метод коррекции зрения – ортокератология. Линзы одеваются только на ночь, утром снимают их. Пациент хорошо видит без очков и контактных линз, по меньшей мере, сутки. Это может оказаться актуальным как для школьников, так и для людей которые не могут пользоваться очковой коррекцией и контактными линзами в силу своей профессиональной деятельности (например, пыльные, химические производства).

Научно-технический прогресс привел к значительному повышению нагрузки на зрение человека во всех сферах его деятельности. Высокие требования к зрению, предъявляемые научно-технической революцией, с одной стороны, и громадные нагрузки на зрение, вызывающие его нарушения, - с другой, приводят к возрастанию роли оптимальной коррекции нарушений рефракции в современном обществе и требуют интенсивного развития ее методов и средств.

Основная информация об окружающем мире попадает к человеку посредством органа зрения – и, не имея этой адекватной оценки, человек становится инвалидом. Поэтому нужно по возможно беречь глаза – этот уникальный продукт творения природы.

Список использованной литературы

1. Аветистов Э.С. Близорукость / Э.С. Аветистов. - изд.2, перераб. - М.: Медицина, 1999. – 288 с.

2. Вендер Дж.Ф. Секреты офтальмологии / Дж.Ф. Вендер, Дж.А. Голт; пер. с англ. – М.: МЕДпресс-информ, 2005. – 464 с.

3. Волков В.В. Функциональные методы исследования в офтальмологии / В.В. Волков, А.М. Шамшинова. - М.: Медицина,1999. – 416 с.

4. Даниличев В.Ф. Современная офтальмология / В.Ф. Даниличев – СПб.: Питер, 2000. – 672 с.

5. Должич Г.И. Глазные болезни в вопросах и ответах / Г.И. Должич. - Ростов н/Д: Феникс, 2000. – 416 с.

6. Киваев А.А. Контактная коррекция зрения / А.А. Киваев, Е.И. Шапиро – М.: ЛДМ сервис, 2000. – 224 с.

7. Ландсберг Г.С. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика / Г.С. Ландсберг. – изд. 10, перераб. – М.: Наука, 1986. – 650 с.

8. Маккарти П. Прогрессивные линзы / П. Маккарти // Современная оптометрия. – 2007. – 9. №9. – С. 26-29.

9. Мирсаяфов Д.С. Современная ортокератология/ Д.С. Мирсаяфов // Современная оптометрия. – 2007. – 3. №3. – С. 32-34.

10. Новиков С.А. Назначение и подбор контактных линз / С.А. Новиков, А.А. Кольцов // Современная оптометрия. – 2007. – 2. №2. – С. 13-21.

11. Розенблюм Ю.З. Оптометрия: подбор средств коррекции зрения / Ю.З. Розенблюм. - Изд.2, перераб. - СПб.: Гиппократ, 1996. – 320 с.

12. Сомов Е.Е. Клиническая анатомия органа зрения человека / Е.Е. Сомов. - изд.2, перераб. - СПб.: Ольга, 1997. – 141 с.

13. Сомов Е.Е. Клиническая анатомия органа зрения человека: учебное пособие / Е.Е. Сомов. - СПб.: ПМИ, 1992. – 96 с.

14. Холден Б. Будущее контактных линз / Б. Холден, С. Стреттон, К. Эрман, Д. ла Худ // Современная оптометрия. – 2007. – 3. №3. – С. 18-23.

15.


Приложение

Ил. 1.

Ил. 2.

Рис. 3. Разложение белого света в спектр дисперсионной призмой

Рис. 4. Взаимодействие когерентных волн: а - усиление волн б - ослабление волн

Рис. 5. Схема получения интерференционных полос равной толщины и равного наклона.

Рис. 6. Дифракция на круглом отверстии

Рис. 7. Дифракция на щели

Рис. 8. Колебания векторов Е и Н в естественном монохроматическом излучении. Поляризация света при прохождении через поляроиды.

Рис. 9. Поляризация при отражении от плоской поверхности

Рис. 10. Поляризация света при прохождении его через стопу пластин.

a s s"

Рис. 11. Гомоцентрические пучки световых лучей:

а - расходящийся; б - сходящийся; е – параллельный

Рис. 12. Отражение светового луча от поверхности среды

Рис. 13. Прохождение света через среды с различными показателями преломления:

А - n2 > n1

б - n2 < n1

в - n2 = n1

Рис. 14. Полное внутреннее отражение

Рис. 15. Использование явления полного внутреннего отражения в оптических деталях: а - сетка; б - световод; в - призма Дове; г - призма АР-90о

б

Рис. 16. Положительная и отрицательная линзы


Словарь терминов

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Olya17:12:49 01 сентября 2019
.
.17:12:48 01 сентября 2019
.
.17:12:48 01 сентября 2019
.
.17:12:47 01 сентября 2019
.
.17:12:46 01 сентября 2019

Смотреть все комментарии (6)
Работы, похожие на Реферат: Глаз. Оптическая система глаза

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(258808)
Комментарии (3488)
Copyright © 2005-2020 BestReferat.ru support@bestreferat.ru реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru