Прежде чем говорить о преломляющей способности глаза, об оптических стеклах, полезно напомнить хорошо известный факт из физики — луч света, проходя через призму, отклоняется к ее основанию (рис. 30).
Рис. 30. Преломление светового луча, проходящего через призму.
В глазной практике в основном употребляют два вида сферических стекол: стекла, собирающие свет (convex), которые обозначают знаком плюс ( + ), и стекла рассеивающие свет (concav), которые обозначают знаком минус (—).
Двояковыпуклое стекло можно представить как две призмы, соединенные основаниями. Луч света, проходя через верхнюю призму, отклонится к основанию. То же самое произойдет и при прохождении луча света через нижнюю призму. Таким образом, это будет стекло, собирающее свет,— convex. Двояковогнутое стекло тоже можно представить как две призмы, но соединенные вершинами. Лучи света, проходя через них, отклонятся к основанию, т. е. такое стекло будет рассеивать свет,— concav (рис. 31).
Рис. 31. Призматическое действие сферических стекол.
Все стекла, применяющиеся в настоящее время в офтальмологической практике, шлифованы так, что передняя поверхность их выпуклая, а задняя вогнутая. Разность радиусов кривизны передней и задней поверхностей подобрана так, что в одних случаях они действуют как собирающие свет, а в других — как рассеивающие. Такой вид стекол называется мениски.
Преломляющую силу стекла измеряют диоптриями и обозначают буквой D. Одна диоптрия равна силе стекла, фокусное расстояние которого составляет 1 м. Это надо понимать так, что параллельный пучок лучей, пройдя через такое стекло, соберется на расстоянии, равном 1 м.
Фокусное расстояние и сила стекла в диоптриях — величины, обратно пропорциональные, т. е. чем выше преломляющая сила стекла, тем меньше фокусное расстояние. Если у стекла в 1,0 D фокусное расстояние равно 1 м (100 см), то фокусное расстояние стекла в 2,0 D будет 50 см, а стекла в 20,0 D — 5 см. Зная фокусное расстояние, легко определить преломляющую силу стекла в диоптриях (и наоборот) по формуле:
Сила стекла = 100 см / Фокусное расстояние .
Фокусное расстояние = 100 см / Сила стекла в диоптриях
Эти величины у стекол convex легко определить и опытным путем. Для этого необходимо взять линзу и получить на экране или листке бумаги фокус лучей от какого-либо источника света. Разделив 100 на полученное расстояние в сантиметрах, определим силу стекла в диоптриях.
Для точного определения преломляющей силы стекла существует метод нейтрализации. Сначала определяют знак стекла (собирающее или рассеивающее свет). Это делают так. Стекло ставят на расстояние 10—15 см перед глазом и производят небольшие, но довольно резкие движения этим стеклом вверх — вниз или направо — налево. Если в руке стекло, собирающее свет, то изображений предметов, видимое через него, будет двигаться в обратном направлении: мы двигаем стекло вверх, а изображение будет двигаться вниз. Если же стекло рассеивает свет, то изображение будет двигаться в одну и ту же сторону с движением стекла.
Далее определяют преломляющую силу стекла. Для этого берут из пробного набора стекол, который имеется во всех глазных кабинетах, стекло обратного знака, т. е. если у неизвестного стекла определили знак плюс, то берут стекло со знаком минус. Приставив его к стеклу, опять производят движение уже двумя стеклами. Если движение еще получается, из набора берут стекло большей или меньшей силы, и так до тех пор, пока движение не прекратится, т. е. взятое из набора стекло нейтрализует преломляющую силу определяемого стекла. Сила стекла из набора обозначена на его оправе, а знак мы нашли раньше. Этим методом широко пользуются как оптики, так и окулисты.
Глаз представляет собой очень сложную оптическую систему. В зависимости от того, где после преломления собираются лучи, можно говорить о рефракции глаза. Под рефракцией (в клиническом смысле) понимают способность глаза при покойном состоянии аккомодации после преломления собирать идущий параллельно пучок лучей на сетчатке, перед сетчаткой или позади нее.
Изображение на сетчатке получается ясным и четким только в том случае, если при указанных условиях оно фокусируется на сетчатке в месте наилучшего видения — в центральной ямке желтого пятна.
В зависимости от преломляющей силы отдельных частей глаза и от длины передне-задней оси глаза различают три вида клинической рефракции глаза.
1. Соразмерный глаз с нормальной рефракцией называется эмметропическим (emmetropia, сокращенно обозначается буквой Е). В этом глазу указанные лучи собираются на сетчатке (рис. 32).
Рис. 32. Ход лучей в глазу с нормальной рефракцией (схема).
2. Если преломляющие среды глаза изменяют направление луча сильнее нормального глаза или если передне-задний диаметр глаза больше, чем в эмметропическом глазу, то после преломления лучи соберутся перед сетчаткой. Такая рефракция называется близорукостью, или миопией (myopia, сокращенно обозначается буквой М; рис. 33). Чем сильнее степень близорукости, тем дальше от сетчатки будет находиться фокус лучей.
3. В случаях, когда преломляющая сила глазных сред меньше нормальной или передне-задний диаметр глаза меньше нормы, параллельный пучок лучей должен собираться за сетчаткой (рис. 34). Это место условно называют отрицательным пространством. На сетчатке же получается нерезкое изображение предмета в лучах светорассеяния. Такая рефракция называется дальнозоркостью, или гиперметропией (hypermetropia, сокращенно обозначается буквой Н). Чем больше гиперметропия, тем дальше от сетчатки в отрицательном пространстве должен был бы располагаться воображаемый фокус.
Миопия и гиперметропия относятся к аномалии рефракции.
Рис. 33. Ход лучей в глазу при близорукости и ее коррекция схема).
I — ход лучей; II — близорукость, исправленная рассеивающим стеклом.
Рис. 34. Ход лучей в глазу при дальнозоркости и ее коррекция (схема).
I — ход лучей; II — дальнозоркость, исправленная собирающим стеклом.