Le système optique de l'œil

L'œil humain est un système optique complexe composé de la cornée, du liquide de la chambre antérieure, du cristallin et du corps vitré. La puissance de réfraction de l'œil dépend de l'amplitude des rayons de courbure de la face antérieure de la cornée, des faces antérieure et postérieure du cristallin, de leur distance, ainsi que des indices de réfraction de la cornée, du cristallin, de l'humeur aqueuse et du corps vitré. La puissance optique de la face postérieure de la cornée n'est pas prise en compte, car les indices de réfraction du tissu cornéen et du liquide de la chambre antérieure sont identiques (la réfraction des rayons n'est possible qu'à la limite de milieux d'indices de réfraction différents).

Traditionnellement, on considère que les surfaces réfractives de l'œil sont sphériques et que leurs axes optiques coïncident, ce qui signifie que l'œil est un système centré. En réalité, le système optique de l'œil présente de nombreuses erreurs. Ainsi, la cornée n'est sphérique que dans sa zone centrale, l'indice de réfraction des couches externes du cristallin est inférieur à celui des couches internes, et le degré de réfraction des rayons dans deux plans perpendiculaires n'est pas le même. De plus, les caractéristiques optiques varient considérablement d'un œil à l'autre, et il est difficile de les déterminer avec précision. Tout cela complique le calcul des constantes optiques de l'œil.

Pour évaluer la puissance réfractive d'un système optique, on utilise une unité conventionnelle: la dioptrie (abréviation: dptr). Pour 1 dptr, on prend la puissance d'une lentille de 1 m de focale principale. La dioptrie (D) est l'inverse de la focale (F).

D=1/F

Par conséquent, une lentille avec une distance focale de 0,5 m a une puissance réfractive de 2,0 dptrs, 2 m - 0,5 dptrs, etc. La puissance réfractive des lentilles convexes (convergentes) est indiquée par le signe plus, les lentilles concaves (divergentes) - par le signe moins, et les lentilles elles-mêmes sont appelées respectivement positives et négatives.

Il existe une méthode simple pour distinguer une lentille positive d'une lentille négative. Pour cela, il suffit de placer la lentille à quelques centimètres de l'œil et de la déplacer, par exemple horizontalement. Lorsqu'on regarde un objet à travers une lentille positive, son image se déplace dans la direction opposée au mouvement de la lentille, et à travers une lentille négative, dans la même direction.

Pour réaliser des calculs liés au système optique de l'œil, des schémas simplifiés de ce système sont proposés, basés sur les valeurs moyennes des constantes optiques obtenues en mesurant un grand nombre d'yeux.

Le plus réussi est l'œil réduit schématique proposé par V.K. Verbitsky en 1928. Ses principales caractéristiques sont: le plan principal touche l'apex de la cornée; le rayon de courbure de cette dernière est de 6,82 mm; la longueur de l'axe antéro-postérieur est de 23,4 mm; le rayon de courbure de la rétine est de 10,2 mm; l'indice de réfraction du milieu intraoculaire est de 1,4; la puissance réfractive totale est de 58,82 dioptries.

Comme d'autres systèmes optiques, l'œil est sujet à diverses aberrations (du latin aberratio, déviation): défauts du système optique de l'œil, entraînant une diminution de la qualité de l'image d'un objet sur la rétine. En raison de l'aberration sphérique, les rayons provenant d'une source lumineuse ponctuelle sont captés non pas en un point, mais dans une zone spécifique de l'axe optique de l'œil. Il en résulte un cercle de diffusion lumineuse sur la rétine. La profondeur de cette zone pour un œil humain « normal » varie de 0,5 à 1,0 dioptrie.

En raison de l'aberration chromatique, les rayons de la partie courte du spectre (bleu-vert) se croisent dans l'œil à une distance plus courte de la cornée que les rayons de la partie longue du spectre (rouge). L'intervalle entre les foyers de ces rayons dans l'œil peut atteindre 1,0 Dptr.

Presque tous les yeux présentent une autre aberration due à l'absence de sphéricité idéale des surfaces réfractives de la cornée et du cristallin. L'asphéricité de la cornée, par exemple, peut être corrigée à l'aide d'une plaque hypothétique qui, placée sur la cornée, transforme l'œil en un système sphérique idéal. L'absence de sphéricité entraîne une répartition inégale de la lumière sur la rétine: un point lumineux forme une image complexe sur la rétine, sur laquelle on distingue les zones d'éclairage maximal. Ces dernières années, l'influence de cette aberration sur l'acuité visuelle maximale a été activement étudiée, même pour les yeux « normaux », afin de la corriger et d'obtenir une « surveillance » (par exemple, à l'aide d'un laser).

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Formation du système optique de l'œil

L'étude de l'organe visuel de divers animaux sous l'angle écologique témoigne du caractère adaptatif de la réfraction, c'est-à-dire de la formation de l'œil comme système optique offrant à l'espèce animale concernée une orientation visuelle optimale en fonction des caractéristiques de son activité et de son habitat. Apparemment, ce n'est pas un hasard, mais une conséquence historique et écologique que les humains présentent une réfraction prédominante proche de l'emmétropie, ce qui leur assure une vision nette des objets lointains et proches, compte tenu de la diversité de leurs activités.

L'évolution régulière de la réfraction vers l'emmétropie, observée chez la plupart des adultes, se traduit par une forte corrélation inverse entre les composantes anatomiques et optiques de l'œil: au cours de sa croissance, on observe une tendance à combiner une puissance réfractive plus élevée de l'appareil optique avec un axe antéro-postérieur plus court et, inversement, une puissance réfractive plus faible avec un axe plus long. Par conséquent, la croissance oculaire est un processus régulé. Il ne s'agit pas d'une simple augmentation de sa taille, mais d'une formation dirigée du globe oculaire en tant que système optique complexe, sous l'influence des conditions environnementales et du facteur héréditaire, avec ses caractéristiques spécifiques et individuelles.

Des deux composantes – anatomique et optique – dont la combinaison détermine la réfraction de l'œil, la composante anatomique est nettement plus « mobile » (notamment en termes de taille de l'axe antéro-postérieur). C'est principalement grâce à elle que se réalisent les influences régulatrices de l'organisme sur la formation de la réfraction de l'œil.

Il a été établi que les yeux des nouveau-nés ont généralement une faible réfraction. À mesure que l'enfant grandit, cette réfraction augmente: le degré d'hypermétropie diminue, une faible hypermétropie se transforme en emmétropie, voire en myopie. Dans certains cas, les yeux emmétropes deviennent myopes.

Au cours des trois premières années de vie, l'œil de l'enfant connaît une croissance intense, ainsi qu'une augmentation de la réfraction de la cornée et de la longueur de l'axe antéropostérieur. À 5-7 ans, il atteint 22 mm, soit environ 95 % de la taille d'un œil adulte. La croissance du globe oculaire se poursuit jusqu'à 14-15 ans. À cet âge, la longueur de l'axe oculaire approche 23 mm et le pouvoir réfractif de la cornée atteint 43,0 dioptries.

Au fur et à mesure que l'œil grandit, la variabilité de sa réfraction clinique diminue: elle augmente lentement, c'est-à-dire se déplace vers l'emmétropie.

Durant les premières années de vie d'un enfant, le type de réfraction prédominant est l'hypermétropie. Avec l'âge, la prévalence de l'hypermétropie diminue, tandis que la réfraction emmétrope et la myopie augmentent. La fréquence de la myopie augmente particulièrement nettement entre 11 et 14 ans, pour atteindre environ 30 % entre 19 et 25 ans. La proportion d'hypermétropie et d'emmétrope à cet âge est respectivement d'environ 30 et 40 %.

Bien que les indicateurs quantitatifs de la prévalence des différents types de réfraction oculaire chez les enfants, donnés par différents auteurs, varient considérablement, le modèle général de changement de la réfraction oculaire mentionné ci-dessus avec l'âge demeure.

Actuellement, des efforts sont déployés pour établir des normes moyennes de réfraction oculaire chez les enfants en fonction de l'âge et utiliser cet indicateur pour résoudre des problèmes pratiques. Cependant, comme le montre l'analyse des données statistiques, les différences d'amplitude de réfraction chez les enfants du même âge sont si importantes que de telles normes ne peuvent être que conditionnelles.

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