Bookshelf

Because light rays diverge in all directions from their source, the set of rays from each point in space that reach the pupil must be focused. Tworzenie skupionych obrazów na fotoreceptorach siatkówki zależy od refrakcji (ugięcia) światła przez rogówkę i soczewkę (rysunek 11.2). Rogówka odpowiada za większość niezbędnego załamania światła, co łatwo docenić, rozważając zamglone, nieostre obrazy, jakich doświadczamy podczas pływania pod wodą. Woda, w przeciwieństwie do powietrza, ma współczynnik załamania zbliżony do współczynnika rogówki; w związku z tym zanurzenie w wodzie praktycznie eliminuje załamanie, które normalnie występuje na styku powietrze-rogówka. Soczewka ma znacznie mniejszą moc refrakcyjną niż rogówka; refrakcja dostarczana przez soczewkę jest jednak regulowana, co pozwala na ostre ogniskowanie na powierzchni siatkówki obiektów znajdujących się w różnych odległościach od obserwatora.

Dynamiczne zmiany mocy refrakcyjnej soczewki określa się mianem akomodacji. Podczas patrzenia na odległe przedmioty, soczewka jest stosunkowo cienka i płaska i ma najmniejszą moc refrakcyjną. Przy widzeniu bliskim soczewka staje się grubsza i bardziej okrągła oraz ma największą moc refrakcyjną (patrz rysunek 11.2). Zmiany te wynikają z aktywności mięśnia rzęskowego, który otacza soczewkę. Soczewka jest utrzymywana w miejscu przez promieniście ułożone pasma tkanki łącznej (zwane włóknami zonulowymi), które są przyczepione do mięśnia rzęskowego. Kształt soczewki jest więc determinowany przez dwie przeciwstawne siły: elastyczność soczewki, która ma tendencję do utrzymywania jej w kształcie zaokrąglonym (po usunięciu z oka soczewka staje się sferoidalna), oraz napięcie wywierane przez włókna zonuli, które ma tendencję do jej spłaszczania. Podczas oglądania odległych obiektów, siła wywierana przez włókna zonuli jest większa niż elastyczność soczewki, a soczewka przyjmuje bardziej płaski kształt odpowiedni do patrzenia na odległość. Ogniskowanie na bliższych obiektach wymaga rozluźnienia napięcia we włóknach zonuli, co pozwala na zwiększenie krzywizny soczewki dzięki jej wrodzonej elastyczności. To rozluźnienie jest osiągane przez skurcz mięśnia rzęskowego. Ponieważ mięsień rzęskowy tworzy pierścień wokół soczewki, kiedy mięsień się kurczy, punkty mocowania włókien zonuli przesuwają się w kierunku centralnej osi oka, zmniejszając w ten sposób napięcie na soczewce. Niestety, zmiany w kształcie soczewki nie zawsze są w stanie wytworzyć zogniskowany obraz na siatkówce, w takim przypadku ostry obraz można zogniskować tylko za pomocą dodatkowych soczewek korekcyjnych (patrz ramka A).

Dopasowanie wielkości źrenicy (tj. okrągłego otworu w tęczówce) również przyczynia się do wyrazistości obrazów tworzonych na siatkówce. Podobnie jak obrazy tworzone przez inne przyrządy optyczne, na obrazy generowane przez oko wpływają aberracje sferyczne i chromatyczne, które mają tendencję do zamazywania obrazu siatkówki. Ponieważ aberracje te są największe dla promieni świetlnych, które przechodzą najdalej od centrum soczewki, zwężenie źrenicy zmniejsza zarówno aberrację sferyczną, jak i chromatyczną, podobnie jak zamknięcie przysłony w obiektywie aparatu fotograficznego poprawia ostrość obrazu fotograficznego. Zmniejszenie źrenicy zwiększa również głębię ostrości – czyli odległość, w jakiej obiekty są widoczne bez rozmycia. Jednak mała źrenica ogranicza również ilość światła docierającego do siatkówki, a w warunkach słabego oświetlenia ostrość widzenia jest ograniczana przez liczbę dostępnych fotonów, a nie przez aberracje optyczne. Regulowana źrenica stanowi zatem skuteczny środek ograniczania aberracji optycznych, maksymalizując jednocześnie głębię ostrości w zakresie, na jaki pozwalają różne poziomy oświetlenia. Wielkość źrenicy jest kontrolowana przez unerwienie zarówno współczulnych jak i przywspółczulnych oddziałów trzewnego układu ruchowego, które z kolei są modulowane przez kilka ośrodków pnia mózgu (patrz rozdziały 20 i 21).