Тайны вещей. Глаза. Хрусталик

Даже человек, у которого в детстве и молодости не было
никаких проблем со зрением, годам к пятидесяти начинает плохо
видеть(а кто-то и раньше). В первую очередь это изменение в зрении,
которое называется старческой дальнозоркостью. Предметы,
находящиеся далеко, человек видит хорошо, а вот чтение книг, или
газеты становится проблемой. В таких случаях обычно говорят, что
не происходит аккомодация глаза нормальным образом. Очень любят
при написании статей о глазах сравнивать глаз с фотоаппаратом. И это
в общем -то правильно, но надо понимать, что тут совпадение далеко
не полное! Обычно говорят, что хрусталик в глазе, он как линзы
объектива фотоаппарата. С помощью хрусталика лучи света
фокусируются на сетчатке глаза, и на сетчатке получается
перевернутое (и уменьшенное) изображение(проекция) того, что
находится перед глазами. В фотоаппарате тоже лучи света
фокусируются на пленке(или на матрице, если фотоаппарат
цифровой) с помощью линз объектива, и тоже изображение на пленке
или матрице будет перевернутым. Это все то, что совпадает. А в чем
разница? О разнице говорят редко, возможно считая не
существенным такие мелочи. Но разница есть, и она заключается в
том, каким образом, каким способом осуществляется фокусировка. В
фотоаппарате фокусировка осуществляется с помощью изменения
расстояния между линзами объектива и фотопленкой(матрицей). В
человеческом глазе фокусировка осуществляется путем изменения
кривизны хрусталика.
У самого любознательного читателя возможно уже возник
вопрос — А нет ли в природе животных, у которых фокусировка в
глазе происходит таким же образом, как в фотоаппарате?! Вопрос
закономерный и попозже обязательно проверим, имеются такие
животные в природе, или нет...
В чем же заключается тайна старческой дальнозоркости?
Понятно, что не происходит аккомодация глаза при рассмотрении
предметов, находящихся вблизи. Но почему она не происходит? Пока
понятно только то, что в организме произошли какие - то изменения в
физиологическом плане. Организм стареет — появляются
изменения... Чтобы разобраться, необходимо обратиться к анатомии
глаза. Необязательно разбираться с анатомией глаза во всех
подробностях, но минимум знать надо... Пока назовем основное...
Глаз состоит из роговицы, радужки, зрачка(размеры от 2 до 8 мм, в
зависимости от освещенности), передней и задней камеры,
хрусталика, стекловидного тела, сетчатки.
Почему - то большинство людей (всего скорее из-за того, что
ранее не интересовались этим) считают , что фокусировка лучей света
в глазу происходит за счет хрусталика, и только хрусталика. Но, это
не так.И стекловидное тело принимает участие в преломлении лучей света, и жидкость в передней камере. Значительную часть, можно даже сказать, самую большую
часть работы по фокусировке выполняет роговица. Она представляет
собой выпукло-вогнутую линзу, и вносит вклад в фокусировку в
размере примерно 51%. Роговица имеет форму сферической чашечки
диаметром около 12 мм и толщиной 1 мм. Показатель преломления
1,38. Пространство между роговицей и радужной оболочкой ,
называемое передней камерой глаза, заполнено прозрачной
жидкостью. Пространство между радужкой и хрусталиком заполнено
той же прозрачной жидкостью и называется задней камерой. Позади
зрачка находится хрусталик — прозрачное и упругое тело, по форме
напоминающее двояковыпуклую таблетку (двояковыпуклую линзу).
Диаметр ее 8-10 мм. Толщина хрусталика 3,6-5 мм (в зависимости от аккомодации). Причем хрусталик сзади более выпуклый, если
говорить в цифрах, то радиус кривизны передней поверхности около
10 мм, а задней — 6 мм. Показатель преломления вещества
хрусталика в поверхностных слоях 1,32, в центральных — 1,42.
Полость позади хрусталика заполнена прозрачной студенистой
массой , называемой стекловидным телом, показатель преломления
— 1,334.
Аккомодация глаза у человека осуществляется следующим
образом. В глазе имеется цилиарная мышца, другое ее название
ресничная мышца(цилиарная в переводе с иностранного языка и
означает ресничная). Эта мышца не имеет никакого отношения к
ресницам, которые находятся снаружи глаза. Получила, всего скорее,
такое название из- за внешнего сходства с ресницами, точнее к
ресничной мышце прикреплены цинновые связки, идущие к
хрусталику обволакиевающие его, заключающие в своего рода
капсулу, вот эти-то связки, видимо, и похожи на реснички. Причем
они прозрачные, так же как сам хрусталик. Вот из- за этих связок,
похожих на реснички, поэтому, видимо, мышца так и называется.
Ресничная мышца представляет собой кольцо ( иногда сравнивают с
поясом), которое охватывает глаз в экваториальной области. Мышца
находится в ресничном теле, и надо полагать, что тело получило такое
название из-за того, что в нем находится ресничная мышца. Известно,
что глаз заключен в оболочку из трех слоев. Наружная называется
склерой, имеет белый цвет, и выполняет защитную функцию. Средняя
гназывается сосудистой, является кровоснабжающей, и именно в ней
располагается ресничное тело. И есть еще внутренний слой, который
называется сетчатой оболочкой, или просто сетчаткой.. При
сокращении ресничной мышцы ее диаметр(диаметр кольца или
пояска) уменьшается, натяжение связок ослабевает, и хрусталик в
следствие своей упругости начинает принимать более округлую
(более сферическую) форму. При этом в основном изменяется
кривизна его передней поверхности, радиус кривизны которой
изменяется между 6 и 10 миллиметрами, а вот радиус кривизны
задней поверхности изменяется не более,чем на полмиллиметра.
Фокус на сетчатке смещается ближе к хрусталику. Таким образом
происходит аккомодация глаза при рассматривание предметов
находящихся близко к глазам. Происходит это на рефлекторном
уровне. При необходимости рассматривания предметов, находящихся
далеко от глаз, ресничная мышца рефлекторно расслабляется, ее
диаметр (диаметр кольца или пояска) увеличивается, и происходит
натяжение цинновых связок, что приводит к изменению формы
хрусталика(он становится более плоским), и фокус смещается в
направлении от хрусталика в сторону сетчатки. В цинновой связке
различают передние и задние волокна, называемые зонулярными.
Передние зонулярные волокна отходят от основания ресничных
отростков и прикрепляются к экваториальной и задней частям
хрусталика. Задние зонулярные волокна отходят от зубчатого края и
прикрепляются к передней части хрусталика. Между скрещенными
передними и задними волокнами вокруг хрусталика образуется
незамкнутое щелевидное пространство, называемое каналом. Таким
образом хрусталик оказывается в глазе подвешенным. Благодаря
такому устройству и оказывается возможным аккомодация глаза.
Теперь становится понятным, почему с возрастом развивается
старческая дальнозоркость. С возрастом хрусталик теряет свою
упругость, и при рефлекторном сокращении ресничной мышцы
натяжение цинновых связок уменьшается, но хрусталик из-за потери
упругости нужной сферичности не достигает. Аккомодации глаза не
происходит.
Становится понятным и такой момент, который заключается в
том, что человек к старости начинает плохо видеть и предметы
находящиеся вдалеке, например изображение на экране телевизора.
Ресничная мышца рефлекторно расслабляется, но похоже в
недостаточной степени, и натяжения связок не происходит, и
хрусталик не становится более плоским. Аккомодация не происходит
должным образом...
Самый любознательный читатель, возможно уже подумал, а нет
ли в природе животных, у которых работа ресничной мышцы
устроена наоборот. Не придумала ли природа другой вариант... Выше
мы установили, что у человека, а человек относится к
млекопитающим, с помощью ресничной мышцы хрусталик
растягивается и становится более плоским. Если мы сейчас
воспользуемся замечательной книгой Сергеева Б.Ф. ,,Занимательная
физиология'', то узнаем , что существуют в природе животные, у
которых при помощи кольцеобразной мышцы, окружающей
хрусталик, глаз не растягивается, а сжимается(то есть делается более
шарообразным, более сферичным). Это птицы и рептилии. (Рептилии
— крокодилы, ящерицы, ….).
А самый - самый любознательный читатель возможно даже
догадается спросить — не придумала ли природа животных, у
которых фокусировка в глазах осуществляется по тому же принципу,
что и в фотоаппарате?! То есть изменением расстояния между линзой
и поверхностью, на которую идет проекция. Да, такие животные в
природе есть — это рыбы и амфибии. Другое название амфибий —
земноводные. К земноводным(амфибиям) относятся лягушки,
тритоны. У этих представителей фауны (рыб и амфибий) в глазах
имеется специальная мышца, которая перемещает хрусталик вдоль
оптической оси глаза. Почему природа избрала(изобрела) именно
такой способ аккомодации глаз у рыб и амфибий?! Ведь это явно не
случайно! И мы обязательно разберемся с этим вопросом — почему
природа пошла на такой вариант аккомодации для рыб и амфибий.
Вспомним для этого минимум из школьного курса физики,
конкретнее — оптики. Возможно не все помнят, что преломление в
линзе идет не в ее глубине , а на поверхности, на границе сред. И чем
сильнее отличается оптическая плотность среды от оптической
плотности материала линзы, тем сильнее будет преломление. Речь,
конечно, идет об относительной оптической плотности, и сравнение
идет с воздухом. Оптическая плотность воздуха принимается за
единицу. Тогда относительная плотность стекла будет — 1, 57. Воды
— 1,333. Спирта — 1,362.
А теперь маленькая шутка... Как Вы думаете, почему бриллианты
лучшие друзья девушки?! Возможно, кто-то даст ответ, что это из- за
того,что бриллианты очень дорогие, дороже даже, чем золото! У меня
другое мнение, не считаю девушек уж такими меркантильными, и
полагаю, что девушкам бриллианты нравятся из-за неподражаемой
игры света на гранях... А почему такая неподражаемая игра света на
гранях бриллианта? Потому, что его оптическая плотность алмаза —
2,417.
Но мы отвлеклись...
Возвращаясь к нашим рыбам, следует отметить первым делом, что
они живут в воде, а млекопитающие — в воздушной среде. Рыбы
живут в среде, оптическая плотность которой 1,333, млекопитающие
в среде обитания(воздухе) , оптическая плотность которой — 1. У
рыб оптическая плотность роговицы близка к плотности воды,
поэтому на границе среды и роговицы преломления света
практически не будет, и поэтому роговица у рыб плоская, а хрусталик
— сфера(шарообразный). Поэтому способ сжатия и растягивания
хрусталика(для аккомодации) не годится(если изменять
шарообразный хрусталик на более плоский, то величина преломления
будет не достаточной), и природа выбрала способ аккомодации с
помощью изменения расстояния между хрусталиком и сетчаткой.
Интересно обратиться к такому моменту, как зрение человека
нырнувшего в воду и открывшему глаза. Какими он будет видеть
предметы находящиеся в воде? В связи с тем, что хрусталик человека
приспособлен природой для зрения в воздушной среде, а в воде на
границе роговицы преломления практически не будет, фокусировка
лучей света будет производится за сетчаткой. То есть будет иметь
место вариант очень сильной дальнозоркости. Предметы
находящиеся близко будут очень не в фокусе, проще говоря- они
будут расплывчатыми... Положение может спасти маска, или очки,
которые применяются аквалангистами. В этом случае, роговица глаза
не будет иметь непосредственного контакта с водой, она будет иметь
контакт с воздухом находящимся в маске или очках. Но вот
изображение при это будет как бы увеличенным, примерно, на треть.
Поэтому при подводной охоте стрелял человек вроде бы в крупную
рыбу, а когда вышел с ней на сушу, глянул, а она совсем небольшая.
Безусловно следует упомянуть, чем обуславливается
близорукость у детей. Чаще всего причина заключается в том, что глаз
в этом случае имеет вытянутую форму вдоль оптической оси. Из- за
этого точка фокуса получается перед клетчаткой, а не на самой
клетчатке(это и есть близорукость). Для приведения к норме зрения
используются очки( сейчас не только очки). Очки в этом случае
имеют линзы рассеивающие, в отличии от выпуклых (собирательных)
в случае дальнозоркости.
Говоря об очках , не избежать упоминания о диоптриях и этом
для чего эти диоптрии были придуманы. А придуманы они были для
того, чтобы сравнивать оптическую силу линз. Оптическая сила
линзы равняется единице, деленной на фокусное расстояние . А=1/f
За единицу оптической силы была принята оптическая сила линзы,
имеющей фокусное расстояние равное одному метру. Если у линзы
фокусное расстояние 20см(0,2 м), то соответственно это означает, что
она в 5 раз сильнее преломляет свет, по сравнению с линзой, сила
которой принята за единицу, ее оптическая сила будет в 5 раз
больше(т. е. оптическая сила будет равна 5). Вычисляется по
приведенной формуле. A=1/0,2=5. Для рассеивающих линз значение
оптической силы берется со знаком минус, для собирательной — со
знаком плюс.
Возвращаясь к факту того, что изображение на сетчатке
получается перевернутым, что можно сказать? Следует сказать,
видимо, что глаз работает в паре с мозгом. Родившийся ребенок
действительно видит мир перевернутым. Через какое- то время
благодаря мозгу изображение становится правильным —
окружающий мир с головы встает на ноги. А что будет, если на
взрослого человека надеть специальные очки, переворачивающие
изображение?! Понятно, что он увидит мир перевернутым. Если он
будет носить такие очки не снимая, то интересно, через сколько дней
мозг исправит положение, чтобы мир отображался правильно.?
Оказывается, для этого необходимо четыре дня. Если спустя
некоторое время снять эти очки, то мир снова окажется
перевернутым. Но спустя некоторое время мозг опять восстановит
восприятие мира таким, каким оно должно быть. Вот такой
интересный орган — человеческий глаз!
Говоря о хрусталике обязательно следует упомянуть о еще
одной его функции, которая была открыта сравнительно недавно.
Было установлено, что хрусталик выполняет защитную функцию —
он задерживает(поглощает) значительную часть лучей
ультрафиолетового спектра, тем самым защищая сетчатку глаза от
губительного воздействия ультрафиолета. Вот, вроде, пока и все о
хрусталике... 22 июня 2022