Ochiul omenesc, ca aparat optic:
Din punct de vedere anatomic, ochiul este, dupa cum se stie, un organ deosebit de complex, servind la transformarea imaginilor geometrice ale corpurilor in senzatii vizuale. Privind insa numai din punctul de vedere al opticii geometrice, el constituie un sistem optic format din trei medii transparente: umoarea apoasa, cristalinul si umoarea sticloasa (sau vitroasa):
Aceastea se gasesc in interiorul globului ocular, marginit in exterior de o membrana rezistenta, numita sclerotica. Sclerotica este opaca peste tot, exceptand o portiune din fata, care este transparenta si de forma sferica, numita corneea transparenta. Lumina patrunde in ochi prin cornee, strabate cele trei medii transparente si cade pe retina, unde se formeaza o imagine reala si rasturnata a obiectelor privite. Fluxul luminos este reglat automat prin actiunea involuntara (reflexa) a irisului. Aceasta este o membrana (ai carei pigmenti dau "culoarea ochilor") perforata in centru printr-o deschidere circulara, de diametrul variabil, numita pupila. La lumina prea intensa, irisul isi mareste pupila, penru a proteja retina, iar la lumina prea slaba, irisul isi mareste pupila pentru a mari iluminarea imaginilor de pe retina. Retina este o membrana subtire, alcatuita din prelungirile nervului optic si continand un numar mare de celule senzationale, care percep lumina, numite conuri si bastonase. Conurile sunt celule specializate in perceperea luminii de intensitate slaba, fiind practic incapabile sa distinga culorile. Ochiul omenesc contine aproximativ 7 milioane conuri si 130 milioane bastonase, foarte neuniform raspandite. Conurile ocupa mai ales partea centrala a retinei, in timp ce densitatea bastonaselor creste spre periferie. In partea centrala, putin mai sus de axa optica, exista o regiune numita pata galbena (macula lutea) in mijlocul careia se afla o mica adancitura - foveea centralis - populata exclusiv de conuri, in numar de 13000 - 15000. Sub actiunea involuntara a unor muschi speciali ai ochilului, globul ocular sufera miscari de rotatie in orbita sa, astfel incat imaginea sa se formeze totdeauna in regiunea petei galbene, cea mai importanta regiune fotosensibila a ochiului.
Cristalinul are forma unei lentile nesimetric biconvexe si poate fi mai bombat sau mai putin bombat sub actiunea reflexa a muschilor ciliari, modificandu-si astfel convergenta, incat imaginea sa cada pa retina. El are o structura stratificata, prezentand spre margine indicele de refractie de aproximativ 1,38 , iar in interior de aproximativ 1,41.
Acomodarea. Un ochi normal, aflat in stare de repaus, are focarul situat pe retina. Din aceasta cauza, pentru obiectele situatea la infinit (practic, la distante mai mari decat circa 15 m) ochiul formeaza imaginile pe retina fara nici un efort de modificare a cristalinului.
Apropiind obiectul, cristalinul se bombeaza sub actiunea muschilor ciliari, asa fel incat imaginea sa ramana tot pe retina. Fenomenul se numeste acomodare. Cristalinul insa nu se poate bomba oricat si de aceea obiectul poate fi adus doar pana la o anumita distanta minima - distanta minima de vedere - sub care ochiul nu mai poate forma imaginea pe retina. Acomodarea ochiului este deci posibila in tre un punct aflat la o distanta maxima (punctul remotum), care, pentru ochiul normal este la infinit (practic, peste 15 m) si un punct aflat la o distanta minima (punctul proximum), care pentru ochiul normal este de 10-15 cm la tineri si aproximativ 25 cm la adulti. In mod normal, ochiul vede cel mai bine, putand distinge cele mai multe detalii, la o distanta mai mare decat distanta minima de vedere si anume la aproximativ 25 cm, numita distanta vederii optime.
Defecte de convergenta ale ochiului:
Ochiul miop este mai alungit decat cel normal, astfel ca focarul sau se afla in fata retinei. Cu alte cuvinte imaginile obiectelor in departate (situate la infinit) nu se formeaza pe retina, ci in fata ei. Prin bombarea cristalinului situatia nu se imbunatateste, deoarece aceste imagini nu se duc pe retina, ci se indeparteaza de ea. Obiectul trebuie apropiat pana la o anumita distanta (cativa metrii, in functie de gradul de miopie) pentru ca imaginea sa se formeze pe retina cu ochiul neacomodat.
Apropiind mai mult obiectul, ochiul poate pastra, prin acomodare, imaginea pe retina, pana la o distanta minima de circa 5 cm. Ociul miop are asadar atat punctul remotum cat si cel proximum mai apropiate decat ochiul normal.
El nu poate vedea clar obiecte mai departate decat punctul sau remotum. Defectul se corecteaza cu ochelari alcatuiti din lentile divergente, construite astfel incat focarul lor (virtual) sa se afle in punctul remotum ol ochiului miop.
Ochiul hipermetrop este mai "turtit" decat ochiul normal, astfel incat focarul sau se afla in spatele retinei. Cu alte cuvinte, in starea relaxata a ochiului hipermetrop, imaginile obiectelor de la infinit nu se formeaza pe retina ci in spatele ei. Nici acest ochi nu vede clar obiectele de la infinit, in stare relaxata. Spre deosebire de cel miop insa, el poate, prin acomodare (bombarea cristalinului) sa aduca imaginea pe retina.
Distanta minima pana la care poate vedea (acomodat) este insa mai mare decat la ochiul normal. Asadar, hipermetropul poate vedea clar obiectele indepartate numai cu effort de acomodare, iar obiectele mai apropiate, care intra in limitele de acomodare ale unui ochi normal, nu le poate distinge clar. Folosind ochelari cu lentile convergente, corect calculate (in functie de gradul de hipermetropie), aceste lentile il pot ajuta sa aduca imaginea pe retina, atat pentru obiecte indepartate, privind neacomodat, cat si pentru obiecte apropiate, privind acomodat.
Ochiul prezbit este ochiul in varsta si se datoreste slabirii cu timpul a capacitatii de bombare a cristalinului. Avand posibilitati mai reduse de bombare a cristalinului, un astfel de ochi va avea punctul proximum mai indepartat decat la un ochi normal. Obiectele mai apropiate vor avea deci imaginile in spatele retinei si pentru aducerea lor pe retina se folosesc lentile convergente, care maresc convergenta ochiului, ca si in cazul ochiului hipermetrop.
b)Luneta:
Luneta este destinata observarii obiectelor foarte indepartate. De la oricare punct al unui astfel de obicei ajung la noi fascicule practic paralele. Sa consideram un obiect astronomic AB si sa indreptam luneta cu axa optica spre extremitatea A:
Toate razele provenite din A vor fi paralele cu axa optica si vor converge in focarul principal imagine F` al obiectivului lunetei. In figura de mai sus am luat o singura raza din acest fascicul si anume de-a lungul axei optice principale. De la punctul extrem B va sosi, de asemenea, un fascicul de raze paralele intre ele, dar inclinate cu unghiul є fata de primul fascicul. Є va fi deci unghiul sub care se vede obiectul ceresc cu ochiul liber. Punctul de convergenta al fasciculului paralel din B va fi in focarul secundar B`, care va defini astfel in planul focal al obiectivului imaginea reala y`. Trebuie remarcat ca obiectul AB fiind foarte departe de focarul F al obiectivului, imaginea intermediara y` este micsorata, spre deosebire de imaginea intermediara a microscopului, care era mult marita, datorita faptului ca obiectul de cercetat era foarte aproape de focarul F al obiectivului. Din aceasta cauza, imaginea y` se afla destul de departe de focarul imagine F`, in timp ce la luneta aceasta se formeaza, practic chiar in planul focal al obiectivului. Asadar, ocularul lunetei preia o imagine intermediara, micsorata a obiectivului si formeaza o imagine definitiva y virtuala si marita fata de y`. In aceasta figura imaginea intermediara y` a fost construita ducand planul focal perpendicular pe axa in F`si afland punctul (B`) in care o raza din B tecand prin varful lentilei obiectiv inteapa acest plan (este figurata urma acestui plan printr-un segment punctat). Imaginea finala y este obtinuta trasand din B` doua raze cu drum cunoscut; una (r`) paralela cu axa optica, va parasi ocularul trecand prin focarul imagine F` al sau si una (r``) trecand prin centrul optic al ocularului, va trece mai departe nederivata (ocularul este luat - ca si obiectivul - sub forma unei lentile subtiri, convergente). Dupa aflarea punctului B``, s-a putut construi mersul complet al razei din B pana la pupila ochiului, є fiind unghiul sub care sevede imaginea finala y .
Grosismentul lunetei. Fiind vorba de un aparat ce furnizeaza imagini virtuale ale unor obiecte indepartate, luneta se caracterizeaza prin grosisment:
G=
Grosismentul lunetei este deci egal cu raportul dintre distanta focala a obiectivului, sau cu produsul dintre distanta focala a obiectivului si puterea ocularului. Se poate mari deci grosismentul marind distanta focala a obiectivului si utilizand oculare cat mai convergente.
Lunetele cu obiective formate din lentile de sticla se mai numesc si telescoape dioptrice, iar cele cu obiectivul constand dintr-o oglinda concava - telescoape catoptrice, sau simplu, telescoape.
Calitatile lunetei cresc, daca se mareste diametrul obiectivului. Dar, obiective din lentile cu diametru prea mare nu se pot construi. Datorita dificultatilor de obtinere a omogenitatii unor mase transparente atat de mari, precum si din cauza deformarii lentilelor sub propria lor greutate, obiectivele cu lentile depasesc cu greudiametrul de 1 metru. De aceea se utilizeaza in acest scop obiective cu oglinzi concave, care alcatuiesc telescoape. Astfel de oglinzi pot atinge diametre pana la 5 m (observatorul de la Palomar). In plus, aceste obiective sunt complet lipsite de aberatii cromatice, deoarece lipseste dispersia luminii, imaginile formandu-se numai prin reflexii.
