Оптика людини — це розділ фізіології та біофізики, що вивчає, як око сприймає світло, формує зображення і передає його до мозку, а також фізичні властивості оптичних структур ока.

Людське око — це природний оптичний прилад, здатний фокусувати світло на сітківці, забезпечуючи гостроту та кольорове сприйняття.

Основні оптичні структури ока

  1. Рогівка (cornea)
    • Прозора зовнішня оболонка
    • Основний фокусуючий елемент (близько 2/3 заломлюючої сили ока)
    • Заломлююча здатність ≈ 43 D (діоптрії)
  2. Кришталик (lens)
    • Прозора, еластична структура
    • Регулює фокус завдяки акомодації
    • Заломлююча здатність ≈ 15–20 D (змінюється під час акомодації)
  3. Склисте тіло (vitreous body)
    • Прозорий гель, заповнює очну порожнину
    • Забезпечує проходження світла до сітківки
  4. Сітківка (retina)
    • Світлочутлива тканина з фоторецепторами: палички та колбочки
    • Перетворює світло в електричні сигнали
  5. Радужка і зіниця (iris & pupil)
    • Регулюють кількість світла, що потрапляє в око
    • Діаметр зіниці: ≈ 2–8 мм

Основні оптичні характеристики ока

Фокусна відстань

f ≈ 17 мм (на сітківку при спокійному погляді)

Заломлююча здатність

D = 1 / f (м)
  • Загальна заломлююча здатність ока ≈ 60 D
  • Рогівка: ~43 D
  • Кришталик: ~17 D (міняється під час акомодації)

Апертура

d ≈ 2 – 8 мм (зіниця)
  • Визначає кількість світла та глибину різкості
  • Маленька зіниця → збільшує глибину різкості, зменшує дифракцію

Акомодація

Акомодація — здатність ока змінювати заломлюючу силу кришталика для фокусування на різних відстанях:

ΔD ≈ 10–15 D у молодому ока
  • М’язи реснички змінюють кривизну кришталика
  • З віком акомодаційна здатність зменшується → пресбіопія

Поле зору

Горизонтальне поле ≈ 160–200°
Вертикальне поле ≈ 135°
  • Центр поля: зона макули (жовта пляма) → найвища гострота зору
  • На периферії сітківки — низька роздільна здатність, але хороша чутливість до руху

Сприйняття кольору

Фоторецептори:

  1. Палички
    • Чутливі до слабкого світла (нічне бачення)
    • Не сприймають кольори
  2. Колбочки
    • Чутливі до кольору
    • Три типи: S (сині), M (зелені), L (червоні)
    • Максимальна концентрація в центральній зоні сітківки

Гострота зору

  • Визначається кількістю світлочутливих клітин на одиницю площі сітківки
  • У центральній макулі: ≈ 120–150 колбочок на 1° поля зору
  • Нормальна гострота зору (20/20) означає здатність розрізняти деталі розміром ~1′ кутової величини

Оптичні дефекти ока

  1. Міопія (короткозорість) → фокус перед сітківкою
  2. Гіперметропія (далекозорість) → фокус позаду сітківки
  3. Астигматизм → нерівномірна заломлююча здатність
  4. Пресбіопія → зменшення акомодації з віком
Тривалість збереження виниклого зорового відчуття 0,14 с
Діаметр очного яблука дорослої 24-25 мм
Відстань між зіницями очей дорослої 54-72 мм
Товщина склери (білкової оболонки) 0,4-1,0 мм
Товщина судинної оболонки до 0,35 мм
Товщина сітківки 0,1-0,4 мм
Діаметр кришталика, мм 8-10 мм
Найбільша товщина кришталика 3,7-4,0 мм
Показник заломлення кришталика прим. 1,4
Фокусна відстань кришталика прим 70 мм
Оптична сила кришталика (у молодих) 19-33 дпрт
Показник заломлення рідкої і драглистої вологи 1,34
Тиск прозорої рідини, що заповнює очі (внутрішньоочне) 104 кПа = 780 мм рт.ст.
Діаметр зіниці світлим днем 2-3 мм
Діаметр зіниці вночі (0,01 лк) 6-8 мм
Розміри сліпої плями (овальної) 1,5 * 2 мм
Число паличок в сітківці ока 130 млн
Число колбочок в сітківці ока 7 млн
Довжина хвилі світла, до якої око найбільш чутливе 555 нм (жовто-зелений)
Оптична сила всього ока 60 дптр
Поле зору нерухомого ока по горизонталі 160 °
Поле зору нерухомого ока по вертикалі 130 °
Мінімальний розмір зображення на сітківці, при якому раздільні 2 точки 0,002 мм 
Людське око — складна оптична система:
- Рогівка і кришталик фокусують світло
- Сітківка перетворює світло в нервові сигнали
- Зіниця регулює кількість світла
- Акомодація забезпечує чітке бачення на різних відстанях
- Палички та колбочки відповідають за світлочутливість та кольорове сприйняття

Дещо інше: