Sistem optik mata

Mata manusia merupakan sistem optik kompleks yang terdiri dari kornea, cairan bilik mata depan, lensa, dan badan vitreus. Daya bias mata bergantung pada besarnya jari-jari kelengkungan permukaan anterior kornea, permukaan anterior dan posterior lensa, jarak di antara keduanya, dan indeks bias kornea, lensa, humor akuos, dan badan vitreus. Daya optik permukaan posterior kornea tidak diperhitungkan, karena indeks bias jaringan kornea dan cairan bilik mata depan adalah sama (seperti diketahui, pembiasan sinar hanya mungkin terjadi pada batas media dengan indeks bias yang berbeda).

Secara konvensional, dapat dianggap bahwa permukaan bias mata berbentuk bulat dan sumbu optiknya bertepatan, yaitu mata adalah sistem yang terpusat. Pada kenyataannya, sistem optik mata memiliki banyak kesalahan. Dengan demikian, kornea berbentuk bulat hanya di zona pusat, indeks bias lapisan luar lensa lebih kecil daripada yang dalam, derajat pembiasan sinar dalam dua bidang yang saling tegak lurus tidak sama. Selain itu, karakteristik optik pada mata yang berbeda berbeda secara signifikan, dan tidak mudah untuk menentukannya secara akurat. Semua ini mempersulit perhitungan konstanta optik mata.

Untuk mengevaluasi daya bias sistem optik apa pun, satuan konvensional digunakan - diopter (disingkat - dptr). Untuk 1 dptr, daya lensa dengan panjang fokus utama 1 m diambil. Diopter (D) adalah nilai kebalikan dari panjang fokus (F):

D=1/F

Dengan demikian, lensa dengan jarak fokus 0,5 m mempunyai daya bias 2,0 dptr, 2 m - 0,5 dptr, dan seterusnya. Daya bias lensa cembung (konvergen) dilambangkan dengan tanda plus, lensa cekung (divergen) - dengan tanda minus, dan lensa itu sendiri masing-masing disebut positif dan negatif.

Ada metode sederhana yang dapat Anda gunakan untuk membedakan lensa positif dari lensa negatif. Untuk melakukannya, Anda perlu meletakkan lensa pada jarak beberapa sentimeter dari mata dan menggerakkannya, misalnya, ke arah horizontal. Saat melihat objek melalui lensa positif, bayangannya akan bergerak ke arah yang berlawanan dengan gerakan lensa, dan sebaliknya, melalui lensa negatif, ke arah yang sama.

Untuk melakukan perhitungan yang berkaitan dengan sistem optik mata, skema yang disederhanakan dari sistem ini diusulkan, berdasarkan nilai rata-rata konstanta optik yang diperoleh dengan mengukur sejumlah besar mata.

Yang paling berhasil adalah mata tereduksi skematis yang diusulkan oleh VK Verbitsky pada tahun 1928. Karakteristik utamanya adalah: bidang utama menyentuh puncak kornea; radius kelengkungan yang terakhir adalah 6,82 mm; panjang sumbu anterior-posterior adalah 23,4 mm; radius kelengkungan retina adalah 10,2 mm; indeks bias media intraokular adalah 1,4; daya bias total adalah 58,82 dioptri.

Seperti sistem optik lainnya, mata mengalami berbagai aberasi (dari bahasa Latin aberratio - deviasi) - cacat pada sistem optik mata, yang menyebabkan penurunan kualitas gambar suatu objek pada retina. Karena aberasi sferis, sinar yang berasal dari titik sumber cahaya dikumpulkan bukan pada satu titik, tetapi di zona tertentu pada sumbu optik mata. Akibatnya, lingkaran hamburan cahaya terbentuk pada retina. Kedalaman zona ini untuk mata manusia "normal" berkisar antara 0,5 hingga 1,0 dioptri.

Akibat aberasi kromatik, sinar bagian spektrum gelombang pendek (biru-hijau) berpotongan di mata pada jarak yang lebih pendek dari kornea daripada sinar bagian spektrum gelombang panjang (merah). Interval antara fokus sinar ini di mata dapat mencapai 1,0 Dptr.

Hampir semua mata memiliki aberasi lain yang disebabkan oleh kurangnya kebulatan ideal pada permukaan refraksi kornea dan lensa. Asferisitas kornea, misalnya, dapat dihilangkan dengan bantuan pelat hipotetis, yang, ketika ditempatkan pada kornea, mengubah mata menjadi sistem bola ideal. Tidak adanya kebulatan menyebabkan distribusi cahaya yang tidak merata pada retina: titik bercahaya membentuk gambar kompleks pada retina, di mana area iluminasi maksimum dapat dibedakan. Dalam beberapa tahun terakhir, pengaruh aberasi ini pada ketajaman visual maksimum telah dipelajari secara aktif bahkan pada mata "normal" dengan tujuan untuk memperbaikinya dan mencapai apa yang disebut supervisi (misalnya, dengan bantuan laser).

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

Pembentukan sistem optik mata

Pemeriksaan organ penglihatan berbagai hewan dalam aspek ekologis membuktikan sifat adaptif refraksi, yaitu pembentukan mata sebagai sistem optik yang memberikan orientasi visual optimal bagi spesies hewan tertentu sesuai dengan karakteristik aktivitas kehidupan dan habitatnya. Rupanya, bukan suatu kebetulan, tetapi secara historis dan ekologis dikondisikan bahwa manusia sebagian besar memiliki refraksi yang mendekati emetropia, yang paling menjamin penglihatan yang jelas terhadap objek yang jauh maupun dekat sesuai dengan keragaman aktivitasnya.

Pendekatan refraksi yang teratur terhadap emmetropia yang diamati pada sebagian besar orang dewasa diekspresikan dalam korelasi terbalik yang tinggi antara komponen anatomi dan optik mata: dalam proses pertumbuhannya, kecenderungan untuk menggabungkan daya refraksi yang lebih besar dari aparatus optik dengan sumbu anterior-posterior yang lebih pendek dan, sebaliknya, daya refraksi yang lebih rendah dengan sumbu yang lebih panjang terwujud. Akibatnya, pertumbuhan mata adalah proses yang diatur. Pertumbuhan mata harus dipahami bukan sebagai peningkatan sederhana dalam ukurannya, tetapi sebagai pembentukan bola mata yang diarahkan sebagai sistem optik yang kompleks di bawah pengaruh kondisi lingkungan dan faktor keturunan dengan spesies dan karakteristik individualnya.

Dari dua komponen - anatomi dan optik, yang kombinasinya menentukan refraksi mata, komponen anatomi secara signifikan lebih "mobile" (khususnya, ukuran sumbu anterior-posterior). Melalui komponen inilah pengaruh regulasi tubuh terhadap pembentukan refraksi mata terwujud.

Telah diketahui bahwa mata bayi baru lahir, pada umumnya, memiliki refraksi yang lemah. Seiring perkembangan anak, refraksi meningkat: derajat hipermetropia menurun, hipermetropia lemah berubah menjadi emetropia dan bahkan miopia, mata emetropia dalam beberapa kasus menjadi miopia.

Selama 3 tahun pertama kehidupan seorang anak, terjadi pertumbuhan mata yang intensif, serta peningkatan refraksi kornea dan panjang sumbu anteroposterior, yang pada usia 5-7 tahun mencapai 22 mm, yaitu sekitar 95% dari ukuran mata orang dewasa. Pertumbuhan bola mata berlanjut hingga usia 14-15 tahun. Pada usia ini, panjang sumbu mata mendekati 23 mm, dan daya refraksi kornea - 43,0 dioptri.

Seiring pertumbuhan mata, variabilitas refraksi klinisnya menurun: variabilitasnya meningkat perlahan, yaitu bergeser ke arah emetropia.

Pada tahun-tahun pertama kehidupan seorang anak, jenis refraksi yang dominan adalah hiperopia. Seiring bertambahnya usia, prevalensi hiperopia menurun, sedangkan refraksi emmetropik dan miopia meningkat. Frekuensi miopia meningkat terutama secara nyata, mulai dari usia 11-14 tahun, mencapai sekitar 30% pada usia 19-25 tahun. Proporsi hiperopia dan emmetropia pada usia ini masing-masing sekitar 30 dan 40%.

Meskipun indikator kuantitatif prevalensi masing-masing jenis refraksi mata pada anak-anak, yang diberikan oleh penulis yang berbeda, bervariasi secara signifikan, pola umum perubahan refraksi mata yang disebutkan di atas seiring bertambahnya usia tetap ada.

Saat ini, berbagai upaya tengah dilakukan untuk menetapkan norma refraksi mata rata-rata pada anak-anak dan menggunakan indikator ini untuk memecahkan masalah praktis. Akan tetapi, seperti yang ditunjukkan oleh analisis data statistik, perbedaan besarnya refraksi pada anak-anak seusianya begitu signifikan sehingga norma tersebut hanya dapat bersifat kondisional.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]