Журнал "Вокруг Света" №1 за 2002 год

Дело вкуса: Обман зрения

Благодаря зрению человек получает более 85 процентов информации об окружающем его мире. Для того чтобы в человеческом сознании сформировался четкий зрительный образ, световые лучи должны пройти через сложную оптическую систему глаза. Но эта система далеко не всегда бывает совершенной, а потому врожденные, приобретенные или возрастные изменения зрения улучшают с помощью простейшего оптического прибора — очков. Хотя, конечно, этот простейший прибор, вставленный в современную оправу, уже давно стал не только корректирующим устройством, но и моднейшим, а порой и изысканнейшим аксессуаром.

В древности линзы, являвшиеся прообразом современных очков, изготавливали из кристаллов прозрачных камней. Такие кристаллы, обработанные специальным образом, были обнаружены археологами при раскопках в Египте, Греции, Месопотамии. Линзы, выполненные из хрусталя, датируемые примерно 2 500 годом до н.э., были найдены и при раскопках Трои. Историки, ссылаясь на рукописи древних писателей, предполагают, что подобными линзами пользовались и римляне. Во всяком случае, известно, что император Нерон пользовался сапфировой солнцезащитной линзой, вставленной в оправу. Первые же изображения таких линз можно увидеть на старинных китайских гравюрах, датированных VII—IX веками.

И все же появление очков в качестве приборов для ясновидения следует отнести к эпохе Средневековья, а если точнее, то к середине XIII века. Именно в этот период времени появились первые серьезные исследования в области оптики.

Наиболее значимыми считаются работы Роджера Бэкона — ученого-монаха, потратившего едва ли не все, причем немалое, состояние на серьезные научные изыскания. В его трактате, который он назвал «Большой труд» («Opus Majus»), оптические теоремы были представлены геометрическими построениями, на основании которых было доказано, что «видимая величина предметов обусловлена не расстоянием, а зрительным углом». Изобретенные Бэконом очки, увеличивавшие посредством линз этот самый зрительный угол, позволяли «считать песчинки на земле». Но в результате, даже несмотря на то что Бэкон отправил свое оптическое «детище» в подарок папе Клименту IV, ему, как обвиненному в сговоре с дьяволом, не удалось избежать заточения в тюрьму. Использование же изобретенных им линз было категорически запрещено по причине того, что «основная цель зрения — знать правду… очки же не дают видеть реальную действительность».

Однако остановить развитие науки было не дано никому. Конец XV века стал началом практического применения законов оптики. Леонардо да Винчи, создав модель оптической системы человеческого глаза, объяснил принципы аккомодации (приспособления глаза к ясному видению различно удаленных предметов) и адаптации, а также дал научное объяснение действия линз и очков. Изучение же бинокулярного зрения привело его в 1500 году к созданию стереоскопа.

Дело великого Леонардо продолжил итальянский математик, физик и астроном Франческо Мавролик. В результате его оптических изысканий был объяснен механизм преломления света в человеческом глазу и установлено, что выпуклые линзы являются собирающими, а вогнутые — рассеивающими. Но в то же время, рассматривая хрусталик глаза как линзу, Мавролик никак не мог согласиться с тем, что изображение проецируется в перевернутом виде. Несколько затянувшихся опытов, призванных доказать, что изображение получается прямым, оказались, естественно, неудачными, а в результате его научный труд так и остался неопубликованным.

Первого серьезного успеха в деле развития прикладных оптических приборов удалось добиться итальянскому астроному и физику Галилео Галилею. Путем логических рассуждений он пришел к выводу о том, что для получения эффекта увеличения необходимо одновременно использовать как выпуклые, так и вогнутые линзы. Усовершенствование технологии изготовления линз для очков и зрительных труб позволило ему добиться 32-кратного увеличения изображения. В дальнейшем в развитие оптики как науки неоценимый вклад внесли такие талантливейшие ученые, как Эванджелиста Торричелли, Иоганн Кеплер, Рене Декарт и Исаак Ньютон. Их открытия позволили создать приборы, с помощью которых стало возможным исправлять большинство дефектов зрения. Изготавливались очки в основном в Венеции и в городах южной Германии, славящихся мастерами, умеющими варить и обрабатывать стекло. Ведь качество линз всецело зависело от квалификации шлифовщиков. Правда, из-за дороговизны очков иметь их могли себе позволить только зажиточные люди. В высшем обществе очки, вставленные в дорогую оправу, считались признаком не только образованности, но и элегантности.

В России первые очки с заушниками, которые называли мелкозорами, начали изготавливать только с середины XVIII века. Приблизительно в это же время были изобретены бифокальные очки, верхняя часть которых предназначалась для рассматривания удаленных предметов, а нижняя — для чтения.

Разрешающая способность зрения, то есть способность воспринимать раздельно две точки при минимальном расстоянии между ними, называется остротой зрения. Мерой остроты зрения считается угол, образованный лучами, идущими от краев рассматриваемого предмета к узловой точке глаза, причем, чем он меньше, тем выше острота зрения. К тому же он напрямую зависит от рефракции глаза. Рефракция (от лат. «refractio» — преломление) — преломляющая сила сложной оптической системы глаза. Она обусловлена анатомическими особенностями его строения.

При исследованиях значение имеет положение главного фокуса, расположенного на точке пересечения лучей, проходящих через оптическую систему глаза, параллельно его оптической оси по отношению к сетчатке.

Существует два вида клинической рефракции: соразмерная, называемая эмметропией, когда главный фокус совпадает с сетчаткой (1) , и несоразмерная — аметропия, когда главный фокус расположен впереди или позади сетчатки. Так вот, если фокус впереди (2A) , говорят о миопии, или близорукости, если же позади (3A) — то о гиперметропии, или дальнозоркости. При близорукости человек, глаз которого обладает избыточной преломляющей силой, может отчетливо видеть предметы только вблизи. А вот для того, чтобы хорошо видеть вдаль, ему необходимо пользоваться рассеивающей линзой (2B) , превращающей расходящиеся перед сетчаткой лучи в параллельные. При дальнозоркости для рассматривания близких предметов необходимо использовать собирательную линзу (3B) . Степень аметропии измеряется силой линзы, которая ее компенсирует, и выражается в диоптриях. Близорукость обозначается знаком «минус», дальнозоркость — знаком «плюс». Аметропию, находящуюся в диапазоне от ± 0,25 до ± 3,0 диоптрии, относят к слабой; от ± 3,25 до ± 6,0 — к средней; свыше ± 6,0 — к высокой.

Для изготовления могут использоваться самые различные материалы, в том числе и дерево. Хотя такие экзотичные экземпляры обычно выполняются по индивидуальным заказам и вручную. Для массового же производства очковых оправ используют в основном ударопрочную пластмассу, легкий металл или их комбина- ции. Кроме алюминия, латуни и стали большой популярностью пользуются сплавы, такие как нейзильбер (медь, никель, цинк) и константан (медь, никель, марганец), характеризующиеся высокой коррозийной стойкостью, упругостью и пластичностью. Для защитно-декоративных целей применяют хром, никель, а также золото.

Для очковых линз используют бесцветное и цветное оптическое стекло, а также прозрачные полимерные материалы. Сегодня благодаря высоким технологиям, позволяющим увеличить коэффициент преломления материала, появилась возможность делать очковые линзы существенно тоньше тех, что производились еще несколько лет назад. Линзы из оптических полимеров, или пластика, в 2,5 раза легче стеклянных, поэтому они наиболее пригодны для ношения людям с высокой рефракцией. Асферические очковые линзы, имеющие плоскую и, соответственно, более тонкую поверхность, позволяют обеспечивать по всей их поверхности минимальное искажение.

Благодаря просветляющему (антибликовому) покрытию линз поток отраженного света существенно уменьшается, а светопропускная способность увеличивается, к тому же повышается четкость восприятия изображения. Такие очки, значительно уменьшающие количество ненужных для глаз световых раздражителей и снижающие напряжение, в первую очередь необходимы людям, проводящим много часов за компьютером.

В качестве альтернативы традиционным очкам применяют контактные линзы. Первые упоминания об этом корректирующем зрение приспособлении относятся к середине XIX века, но мягкие контактные линзы появились лишь в 70-х годах прошлого столетия.

Различаются три основных вида контактных линз — жесткие, полужесткие и мягкие. Жесткие и полужесткие изготавливают из полиметилметакрилата и целлюлозоацетатбутирата, мягкие — из гидрогелевого и силиконового материалов. Жесткие и полужесткие линзы по сравнению с мягкими меньше в диаметре и не затрагивают ореола вокруг роговой оболочки глаза. Они нуждаются в очень бережном обращении, так как их легко поцарапать или разбить, к тому же легко всасывают жиры и масла, содержащиеся в слезной жидкости, коже или косметике. Но в то же время они гораздо меньше обрастают белковыми отложениями и редко вызывают аллергию.

Добавленный в жесткие линзы силикон, с одной стороны, обеспечивает хорошую проницаемость для кислорода, а с другой — способствует появлению белкового налета, то есть образованию мутных пятен, делая линзы абсолютно нефункциональными. Эта проблема отчасти решается путем добавления фтора, который не только уменьшает количество белкового налета, но и создает на поверхности линзы отрицательный заряд, притягивающий кислород.

Наибольшее распространение получили мягкие контактные линзы, имеющие пористую структуру и поглощающие большое количество воды. Податливая и эластичная структура материала таких линз максимально пригодна для контакта с живой тканью.

При очень ярком солнечном свете глаза подвергаются воздействию двух типов излучения — инфракрасного и ультрафиолетового. Избыток ультрафиолета зачастую приводит к поражению поверхностных и глубоких тканей глазного яблока, что влечет за собой развитие катаракты. Инфракрасные лучи, воздействующие на глубокие ткани, вызывают ожоги сетчатки. Вот почему солнцезащитные очки совершенно необходимы, причем не только летом, но и зимой. Ведь когда выпадает снег, отражающая способность солнца существенно повышается, а значит, повышается и риск повреждения глазных тканей.

Качественные линзы для солнцезащитных очков могут быть изготовлены из минерального стекла, пластика или ламинатного стекла (гибрид стекла и пластика).

Максимально комфортны для глаз очки темно-серого или темно-зеленого цвета. Именно эти цвета способны отфильтровывать наибольшее количество ультрафиолетового и инфракрасного излучений. Желтые линзы, обладающие более низкой фильтрационной способностью, увеличивают контрастность, поэтому их уместнее применять для улучшения видимости в пасмурные дни. Кстати, именно эта особенность и сделала желтые линзы очень популярными среди спортсменов.

Фотохромные стекла, или «хамелеоны», темнеющие при увеличении освещения, чаще всего бывают серого или коричневого цвета. Правда, защита от инфракрасного излучения у этих очков не высока. А так как наибольшее затемнение вызывает низкая температура, они лучше всего подходят для защиты от зимнего солнца.

Солнцезащитные очки с поляризующими линзами убирают световые блики и уменьшают яркость отражающих поверхностей. Линзы таких очков состоят из нескольких защитных слоев, поглощающих ультрафиолет, а между ними — слой поляризующей пленки. В последнее время люди, носящие корректирующие очки, также получили возможность защитить свои глаза от солнца. Для этого на линзы с диоптриями наносится любой выбранный вами цветовой оттенок, причем, опять же, любой выбранной вами плотности, с последующим покрытием их особым материалом, предохраняющим от повреждения поверхности и отражения бликов.

Принцип действия стереоскопических очков основан на методе цветных анаглифов (от греч. «anaglyphos» — рельефный), благодаря которому создается иллюзия объемного трехмерного изображения двух, наложенных друг на друга с некоторым смещением, изображений одного и того же объекта. Изображение, предназначенное для рассмотрения правым глазом, окрашено в красный цвет, а левым — в сине-зеленый. При рассмотрении такой картинки линза для правого глаза должна быть сине-зеленого цвета, а для левого — красного. В результате каждый глаз будет видеть только серый цвет. Эти два раздельных серых изображения в сознании человека сливаются в единый зрительный образ и воспринимаются уже как единое черно-белое объемное изображение.

Символы на очках

СЕ Соответствие качества Европейским стандартам

UV400 Линзы таких очков защищают от световых волн длиной менее 400 нанометров, включая ультрафиолетовые лучи

UV95% Международный стандарт для солнцезащитных очков, указывающий на то, что линзы поглощают 95% ультрафиолетовых лучей

CR39 Фирменное название органического стекла, которое при наличии специального покрытия не пропускает ультрафиолет. Часто используется для рефракционных очков.

Елена Никитенко