فیزیک چشم و بینایی
1
فهرست مطالب
فیزیک چشم
عضلات چشم
کره چشم
انعکاس نور در داخل کره چشم
عناصر متمرکز کننده نور در چشم
شناساگر نور در چشم
بیماری ناهنجار و تصحیح آن
ابزارهای کاربردی در چشم پزشکی
2
فیزیک چشم
کاسه چشم (orbit): حفره ای است استخوانی که در تشکیل آن هفت استخوان سر و صورت شرکت می کند.
به شکل یک هرم است.
دیواره های داخلی دو حفره اربیت با یک دیگر موازی است
2/5 سانتیمتر با هم فاصله دارند.
دیواره های خارجی در عقب با یکدیگر متقاطع می شوند و یک زاویه 90 درجه می سازند.
پلک: پرده های عضلانی غشایی هستند که در جلو کاسه چشم قرار دارند.
چشم دارای یک پلک بالایی و پایینی است و چشم را در برابر عوامل خارجی محافظت می کند.
3
4
فیزیک چشم
دستگاه اشکی: شامل غده اشکی و مجاری اشکی است.
غده اشکی در زاویه بالایی خارجی کاسه چشم قرار دارد.
ترشحات غده اشکی به طرف پایین و داخل می روند و در گوشه داخلی چشم وارد مجرایی می شوند.
در گوشه داخلی چشم حفره ای بنام دریاچه اشکی وجود دارد که دارای یک توده گوشتی قرمز رنگ است.
در انتهای داخلی لبه آزاد هر پلک سوراخی وجود دارد که اشک را می مکد.
در دنباله هر یک از این سوراخ ها مجرایی قرار دارد که اشک را به کیسه اشکی می ریزند.
کیسه اشکی به وسیله مجرای بینی اشکی به مئاتوس پایینی بینی تخلیه می شود.
5
6
عضلات چشم
چشم دارای دو نوع عضله است.
عضلات اکسترنسیک: یک سر آنها در خارج کره چشم است.
عضلات اینترنسیک: دو سرشان در داخل کره چشم است.
عضلات اکسترنسیک چشم 7 عدد می باشند:
4 عدد آنها عضلات راست می باشند:
عضله راست داخلی: قست جلویی کره چشم را به سمت داخل می کشد.
عضله راست خارجی: قست جلویی کره چشم را به سمت خارج می کشد.
عضله راست بالایی: قست جلویی کره چشم را به سمت بالا و داخل می کشد.
عضله راست پایینی: قست جلویی کره چشم را به سمت پایین و داخل می کشد.
7
عضلات چشم
2 عدد آنها عضلات مایل هستند:
عضله مایل بالایی: قست جلویی کره چشم را به سمت پایین و خارج می کشد.
عضله مایل پایینی: قست جلویی کره چشم را به سمت بالا و خارج می کشد.
1 عدد عضله بالابرنده پلک بالا است که پلک بالا را بالا می برد.
8
9
10
کره چشم
به شکل کره ای است که قطر تقریبی آن حدود 2/5 سانتیمتر می باشد که از 3 لایه تشکیل شده است:
لایه لیفی:
قرنیه(cornea): ورقهای شفاف که نور را از خود عبور می دهد و ضخامت آن در حدود 1 میلیمتر است.
صلبیه(sclera): 5/6 عقب لایه لیفی کره چشم را تشکیل می دهدو ضخامت آن در حدود 1 میلیمتر است. سطح آن سفید و شفاف است.عضلات خارجی چشم بر روی سطح اسکلرا می چسبند.
11
12
کره چشم
لایه عروقی: این لایه از عقب به جلو شامل سه قسمت است:
مشیمیه(choroid):یک ورقه نازک و پر عروق می باشد که 5/6 عقب لایه عروقی را تشکیل می دهد.
جسم مژگانی(ciliary body): در جلو کروئید قرار دارد و به علت وجود عضله مژگانی(عمل تطبیق چشم را انجام می دهد) برجسته می باشد و یک حلقه بنام جسم مژگانی تشکیل می دهد.بر روی آنها رشته هیی به نام رباط های آویزان کننده وجود دارد که به اطراف عدسی چشم متصل می شوند.
13
کره چشم
عنبیه(iris) : ورقه نازک و قابل انقباض است که در وسط آن سوراخی به نام مردمک(pupil) وجود دارد.
آیریس به رنگ های مختلفی مانند سیاه، قهوه ای و آبی می باشد که به واسطه مواد رنگدانه ای است.
در استرومای آیریس دو نوع عضله وجود دارد:
عضله تنگ کننده مردمک
عضله گشاد کننده مردمک
لایه عصبی:لایه داخلی کره چشم را شبکیه (rtina) می نامند که دارای گیرنده های عصبی حساس به نور می باشند.
14
کره چشم
محتویات داخل چشم:
عدسی (lens): عدسی محدب الطرفین ات که به وسیله رباط های آویزان کننده در عقب آیریس قرار دارد.
قطر عدسی برای دیدن اجسام دور و نزدیک به وسیله عضله مژگانی تغییر می کند.
شکل عدسی در دوران جوانی کروی و در سنین پیری مسطح می شود.
اطاق های جلویی و عقبی آیریس به وسیله مایعی به نام مایع زلایه Aqueous humor پر می شود.
در عقب عدسی اطاق شیشه ای وجود دارد که توسط ماده ای ژله ای به نام مایع زجاجیه vitreous body پر می شود.
15
کره چشم
16
انعکاس نور در داخل کره چشم
اشعه نورانی در چشم از طبقات مختلفی می گذرد: این طبقات عبارتند از:
عنبیه
مایع آبکی(زلالیه)
عدسی
جسم شیشه ای(زجاجیه)
در موارد عادی و غیر مرضی شکست نور در عنبیه،مایع آبکی و جسم شیشه ای تقریبا ثابت است اما در عدسی به علت تغییر ابعاد به وسیله عضله مژگانی، بیشترین اثر را روی انعکاس نور دارد.
17
انعکاس نور در داخل کره چشم
وقتی جسمی نزدیک چشم قرار دارد: عضله مژگانی منقبض می شود و رباط های آویزان کننده عدسی شل شده و عدسی چشم بر تحدبش اضافه می شود جسمی که نزدیک چشم قرار دارد، دیده می شود.
وقتی عضله مژگانی در حال استراحت باشد و رباط های آویزان کننده عدسی کشیده می شوند و در نتیجه از تحدب عدسی کاسته می شود چشم برای دیدن اشیاء دور آماده می شود.
18
در عقب کره چشم نقطه ای به نام لکه زرد(macula luta) است که در وسط آن یک فرورفتگی به نام حفره مرکزی وجود دارد. این ناحیه حساس ترین منطقه رتینا است
تقریبا سه میلیمتری در طرف داخل لکه زرد، اپتیک دیسک قرار دارد که رشته های عصب بینایی از کره چشم خارج می شود.
حس بینایی از سه بخش اصلی تشکیل شده است:
– چشم ها تصویر را از جهان بیرون بر روی شبکیه حساس به نور متمرکز می کنند.
– میلیون ها عصب ، اطلاعات را به عمق مغز منتقل می کنند.
– قشر بینایی، بخشی از مغز که در آنجا همه چیز کنار هم گذاشته می شود و شکل می گیرد.
19
20
عناصر متمرکز کننده نور در چشم
قرنیه:
2/3 تمرکز نور را انجام می دهد.
عنصر متمکز کننده ثابت است.
تمرکز را از طریق شکستن پرتو ها انجام می دهد.
میزان شکست نور به خمش سطح آن بستگی دارد.
ضریب شکست نور در کلیه قرنیه تقریبا ثابت است اما میزان خمش آن از شخصی به شخص دیگر تخییر می کند که عامل بیشتر ناهنجاری های دید است: 1) اگر خمش قرنیه بیش از اندازه شود ، چشم نزدیک بین می شود.
2) اگر خمش قرنیه ناکافی باشد ، چشم دور بین می شود.
3) خمش نامنظم سبب بروز آستیگماتیسم می شود.
21
22
عناصر متمرکز کننده نور در چشم
عدسی:
کارش تمرکز دقیق است.
عدسی شکل متغیری دارد و قابلیت تمرکز اجسام واقع در مسافت های مختلف را داراست.
توان همگراکنندگی عدسی کمتر از قرنیه است.
توانایی تغییر توان همگرایی چشم را تطابق یا سازش می نامند.
با افزایش سن، عدسی مقداری از قدرت سازش خود را از دست می دهد که پیر چشمی رخ می دهد.
عدسی و قرنیه در اثر پرتو فرابنفش و سایر انواع پرتو ها آسیب می بینند.
23
شناساگر نور در چشم
شبکیه: بخش حساس به نور است که تصویر های نوری را برای ارسال به مغز به پیام های الکتریکی عصبی تبدیل می کند.
فوتون نور باعث واکنشی فتوشیمیایی در گیرنده نوری می شود که پتانسیل کنش را آغاز می کند.
بینایی بیشتر به ناحیه کوچکی به نام لکه زرد محدود می شود.
تصویر روی شبکیه بسیار کوچک است. برای تعیین اندازه تصویر روی شبکیه از معادله زیر استفاده می شود:
I=O (Q/P)
I=اندازه تصویر
O=اندازه جسم
Q=فاصله تصویر
P=فاصله جسم
24
25
شناساگر نور در چشم
دو نوع کلی از گیرنده های نوری در شبکیه وجود دارند:
مخروط ها: اساسا در حفره مرکزی یافت می شوند و تعدادی از آنها در سرتاسر شبکیه پراکنده هستند.
برای دید در روز به کار می روند.
با مخروط ها می توانیم بخش های ظریف را ببینیم و رنگ های گوناگون را تشخیص دهیم.
مخروط ها نسبت به رنگ ها حساسیت یکسانی ندارند، اما در ناحیه زرد-سبز از حساسیت زیادی برخوردارند.
26
شناساگر نور در چشم
استوانه ها برای دید در شب و دید محیطی بکار می رود.
مقدار و حساسیت آنها بسیار بیشتر از مخروط ها است .
حساسیت زیاد استوانه ها به ما این امکان را می دهند که هنگام نگاه کردن به رو به رو خود، جسمی که از کنار ما می گذرد را تشخیص دهیم.
صدها استوانه اطلاعات خود را به یک رشته عصبی می دهند لذا توانایی تفکیک یا جداسازی دو منبع نور نزدیک در دید محیطی ضعیف است.
قسمت اعظم شبکیه را پوشش می دهند اما در زاویه 20 درجه بیشترین تراکم را دارند.
27
28
بینایی ناهنجار و تصحیح آن
عینک یا عدسی تصحیح کننده برای رفع کاستی های بینایی استفاده می شود.
در یک عدسی رابطه ساده ای میان فاصله کانونی F، فاصله جسمP و فاصله تصویرQ وجود دارد:
1/F=1/P+1/Q
اگر F با متر اندازه گیری شود، آنگاه 1/F توان عدسی بر حسب دیوپتر (D) است.
برای مثال:یک عدسی مثبت یا همگرا با فاصله کانونی 0/1 متر ، توانی برابر با 10 D دارد.
برای مثال: یک عدسی منفی یا واگرا با فاصله کانونی -0/5 متر، توانی برابر با 2- D دارد.
29
30
بینایی ناهنجار و تصحیح آن
شخص نزدیک بین:
کره چشمی بیش از اندازه دراز دارد.
انحنای قرنیه اش خیلی زیاد است.
اجسام دور در جلو شبکیه متمرکز می شود و پرتو های واگرا شده باعث تاری تصویر در شبکیه می شود.
با یک عدسی منفی اصلاح می شود.
31
بینایی ناهنجار و تصحیح آن
شخص دور بین:
ناشی از کوتاه بودن کره چشم است.
انحنای قرنیه ناکافی است.
نقطه نزدیک چشم دوربین دورتر از فاصله طبیعی قرار دارد و تصویر را در پشت شبکیه متمرکز می کند.
این ناهنجاری با یک عدسی مثبت اصلاح می شود.
32
بینایی ناهنجار و تصحیح آن
33
بینایی ناهنجار و تصحیح آن
آستیگماتیسم:
انحنای قرنیه نامنظم است.
با یک عدسی که در آن توان در یک راستا بیشتر از راستای عمود بر آن است ، تصحیح می شود.
پیر چشمی:
از انعطاف پذیری عدسی کاسته می شود.
از دست رفتن قابلیت سازش چشم به موازات بالا رفتن سن.
به عینک دو کانونی نیاز دارد.
34
بینایی ناهنجار و تصحیح آن
عدسی های تماسی(contact lenses):
می توان از هر نوع پلاستیک سخت یا نرم ساخت.
روی لایه ای از اشک در قسمت جلو قرنیه قرار می گیرد.
تماس مستقیم میان یک عدسی تماسی و قرنیه به طور قابل توجه ای در تعیین شماره عینک اثر می گذارد.
اندازه تصویری که به وسیله عدسی تماسی روی شبکیه ایجاد می شود با تصویر تولید شده به وسیله عینک معمولی تفاوت دارد. تصویر در نزدیک بینی، بزرگ و در دوربینی، کوچکتر است.
شخص نزدیک بین اگر بجای عینک بخواهد از عدسی های تماسی استفاده کند، به عدسی های منفی ضعیف تری نیاز دارد اما شخص دوربین به عدسی های مثبت قوی تری نیاز خواهد داشت.
35
ابزار های کاربردی در چشم پزشکی
افتالموسکوپ: به وسیله آن می توان درون چشم را بررسی کرد.
رتینوسکوپ: ابزار اندازه گیری کانونی چشم است.
کراتومتر: ابزار اندازه گیری خمش قرنیه است.
تونومتر: میزان فشار درون چشم را اندازه گیری می کند.
36
افتالموسکوپ
نور درخشان به درون چشم آزمایش شونده انداخته می شود.
نور بازگردانده شده از شبکیه وی طوری جابجا می شود که آزمایش کننده بتواند آن را متمرکز کند.
عدسی چشم بیمار همانند یک ذره بین درونی کار می کند.
با یک افتالموسکوپ بیشتر ناهنجاری های چشم را می توان تشخیص داد.
37
38
رتینوسکوپی
رشته ای نور را از رتینوسکوپ به درون چشم بیمار فرستاده می شود. این رشته نور از شبکیه باز تابیده می شود و برای آزمایش کننده مانند یک منبع نور عمل می کند.
کار شبکیه در رتینوسکوپی عکس وظیفه طبیعی آن است.
آزمایش کننده چشم بیمار را از درون رتینوسکوپ می نگرد و عدسی های مثبت یا منفی را در مقابل چشم بیمار قرار می دهد تا تصویر شبکیه بیمار را در چشم آزمایش کننده متمرکز شود.
رتینوسکوپی برای تعیین شماره عدسی تصحیح کننده به کار می رود.
39
40
کراتومتر
در کراتومتر، قرنیه در حکم یک آینه کوژ است.
کرانومتر، در حالی که سر بیمار در وضعی ثابت نگه داشته شده است، جسمی روشن که از قرنیه بازتابیده می شود، ایجاد می کند.
بخشی از تصویر بازتاب شده از منشوری می گذرد تا تصویر دومی برای آزمایش کننده ایجاد کند.
آزمایش کننده با میزان کردن زاویه منشور برای روی هم افتادن خطوط نشانه در دو تصویر، اندازه تصویر بازتابیده را تعیین میکند.
پس از این تنظیم، جایگاه منشور در صفحه ای که به صورت توان متمرکز سازی قرنیه بر حسب دیوپتر(D) درجه بندی شده است، نشان داده می شود.
41
42
43
تونومتر
تونومتر را روی قرنیه بی حس شده بیمار قرار می دهند.
فشارنده مرکزی اندکی فرورفتگی در قرنیه ایجاد می کند.
موقعیت فشارنده روی مقیاس، فشار درونی چشم را نشان می دهد.
تونومتر با تعیین خمیدگی قرنیه در اثر نیرویی معین، فشار درون چشم را اندازه می گیرد.
فشار اندازه گیری شده به سختی پوشش های چشم بستگی دارد.
44
تونومتر
45