1. soczewki- parametry soczewek, ogniskowa, zdolność skupiająca, od czego zależy zdolność skupiająca soczewki i układu soczewek, konstrukcja obrazów otrzymanych za pomocą soczewek skupiających i rozpraszających.

Soczewka - proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny lub kropli wody).Istotą soczewki jest to, że przynajmniej jedna z jej powierzchni roboczych jest zakrzywiona, np. jest wycinkiem sfery, innej obrotowej krzywej stożkowej jak parabola, hiperbola lub elipsa, albo walca.

Stopień uwodnienia Zawartość wody w materiale z których wykonane są soczewki miękkie wynosi od od 38% do 74%. Jest to dość istotny parametr, gdyż w pewnym stopniu determinuje on ilość tlenu przepuszczanego przez materiał (Dk). Generalnie im większe uwodnienie, tym większe Dk materiału.

Gazoprzepuszczalność Ilość tlenu dostarczana przez soczewkę kontaktową jest bardzo istotna gdyż rogówka nie jest unaczyniona i musi korzystać z tlenu zawartego w powietrzu. O ilości tlenu dostarczanego przez soczewkę do oka decyduje uwodnienie soczewki jak i jej grubość co wyraża wartość Dk/t, gdzie t jest grubością soczewki. Uważa się, że im wyższe uwodnienie materiału i im cieńsza soczewka, tym więcej tlenu dociera do rogówki. Należy jednak pamiętać o tym, że im im większe uwodnienie materiału, tym jest on bardziej wiotki i łatwiej traci kształt utrudniając prawidłowe założenie soczewki i późniejsze jej przyleganie. Dlatego też oba parametry: stopień uwodnienia i grubość soczewki (uzależniona również od rodzaju materiału) muszą być optymalnie dobrane, aby soczewka spełniała wymogi zdrowotne. Najnowsze badania naukowe zalecają 125 Dk/t jako bezpieczne minimum.

Moce optyczne należą do podstawowych parametrów soczewki.
Dla soczewek sferycznych (jednoogniskowych) podaje się moc sferyczną (PWR). Osoby dotychczas noszące okulary o mocy powyżej ± 4,0 D (dioptrie) zwykle potrzebują soczewek kontaktowych o nieco innej mocy. Różnica ta wynika z różnicy odległości między okiem a okularami, któraz zwykle wynosi od 10 do 16 mm w porównaniu do odległości między okiem a soczewką kontaktową wynoszącej 0 mm. W związku z tym osoby nadwzroczne potrzebują soczewek kontaktowych o mocy wyższej niż w okularach, a osoby krótkowzroczne soczewek o mocy niższej niż w okularach. Dla soczewek torycznych (cylindrycznych) stosowanych do korekcji astygmatyzmu podawana jest obok mocy sferycznej dodatkowo moc cylindryczna (CYL) i oś cylindra (AXE). Tak więc soczewki toryczne charakteryzujące się tym, że mają różne moce w dwóch prostopadłych do siebie przekrojach soczewki opisuje moc sferyczna (PWR), oraz moc cylindryczna (CYL) będąca różnicą między mocą sferyczną, a mocą w drugim przekroju. Kolejnym parametrem opisującym soczewki toryczne jest oś cylindra (AXE) określająca położenie geometryczne mocy sferycznej.

Promień krzywizny Kolejnym bardzo istotnym parametrem opisującym soczewki jest promień krzywizny bazowej oznaczany jako BC. Wartość ta mówi o geometrii powierzchni wewnętrznej, którą soczewka styka się z powierzchnią rogówki (oka). Dobierając soczewki należy zadbać o to, aby soczewka w miarę swobodnie poruszała się po powierzchni oka. Zbyt ciasna soczewka uniemożliwia swobodny przepływ łez między soczewką a rogówką co służy wypłukiwaniu spod soczewki ewentualnych zanieczyszczeń i złuszczonych komórek nabłonka komórki. Natomiast zbyt luźna soczewka o nadmiernej ruchomości na oku, może być przyczyną dyskomfort.

Średnica soczewki Soczewki opisane są za pomocą kolejnego parametru którym jest ich średnica (DIA), która musi być dostatecznie duża, aby soczewka w całości przykryła rogówkę.

Ogniskowa (odległość ogniskowa) (ang. focal length) - odległość pomiędzy ogniskiem układu optycznego a punktem głównym układu optycznego np. odległość środka soczewki od punktu, w którym skupione zostaną promienie świetlne, biegnące przed przejściem przez soczewkę równolegle do jej osi.

Dla układów soczewkowych wyróżnia się ogniskową przednią f i tylną F, spełniona jest równość:

gdzie n, N - współczynniki załamania światła dla ośrodków odpowiednio przed i za układem optycznym.

Jeśli układ znajduje się w jednorodnym ośrodku, to n = N, a więc również f = F. Odległość ogniskowa danego układu optycznego określa jego powiększenie.

Odwrotnością ogniskowej jest zdolność zbierająca układu optycznego.

Zdolność zbierająca układu optycznego - odwrotność ogniskowej tego układu. Czasami nazywana też zdolnością skupiającą.

gdzie D - zdolność zbierająca, f - ogniskowa.

Dodatnia zdolność zbierająca oznacza soczewkę skupiającą a ujemna - soczewkę rozpraszającą. Zerowa zdolność zbierająca oznacza brak zmiany toru promieni przechodzących przez soczewkę (obie powierzchnie robocze płaskie i równoległe do siebie - jak szyba w oknie).Zdolność zbierającą mierzymy w dioptriach [D].

Soczewka skupiająca

W tym punkcie skupimy się na przedstawieniu konstrukcji i cech obrazu otrzymanego a pomocą soczewki skupiającej.

Położenie przedmiotu: 0<x<f


Cechy obrazu:
- pozorny; utworzony przez przecięcie przedłużeń promieni świetlnych
- prosty, czyli nie odwrócony
- powiększony; p>1
Odległość obrazu:
- y<0

Położenie przedmiotu: x=f


Cechy obrazu:
- brak; obraz nie powstał. Promienie ani ich przedłużenia nie przetną się, ponieważ są do siebie równoległe.
Odległość obrazu:
- obraz nie powstał

Położenie przedmiotu: f<x<2f


Cechy obrazu:
- rzeczywisty; utworzony przez przecięcie promieni świetlnych
- odwrócony
- powiększony; p>1
Odległość obrazu:
- y>2f

Położenie przedmiotu: x=2f


Cechy obrazu:
- rzeczywisty; utworzony przez przecięcie promieni świetlnych
- odwrócony
- niepowiększony - rzeczywistych rozmiarów; p=1
Odległość obrazu:
- y=2f

Położenie przedmiotu: x>2f


Cechy obrazu:
- rzeczywisty; utworzony przez przecięcie promieni świetlnych
- odwrócony
- pomniejszony; p<1
Odległość obrazu:
- f<y<2f


Soczewka rozpraszająca

W tym punkcie skupimy się na przedstawieniu konstrukcji i cech obrazu otrzymanego a pomocą soczewki rozpraszającej. W przypadku soczewki rozpraszającej cechy obrazu zawsze są identyczne bez względu na odległość przedmiotu od soczewki (naturalnie wartość np. pomniejszenia ulega zmianie wraz ze zmianą odległości, jednak cechą obrazu zawsze będzie to, że jest pomniejszony; p<1)


Cechy obrazu:
- zawsze pozorny; utworzony przez przecięcie promienia świetlnego i przedłużenia promienia świetlnego
- zawsze prosty, czyli nieodwrócony
- zawsze pomniejszony; p<1
Odległość obrazu:
- obraz powstaje zawsze w odległości -f<y<0


Układ optyczny soczewka-soczewka

Układ optyczny soczewka-soczewka jak sama nazwa wskazuje składa się z dwóch soczewek. Na rysunku poniżej przedstawiliśmy przykładowy układ składający się z soczewki skupiającej i rozpraszającej.


Zdolność skupiająca takiego układu jest sumą zdolności skupiających wszystkich jego elementów. W tym przypadku:
Z_u=Z₁+Z₂
Należy jednak założyć, że elementy takiego układu leżą bardzo blisko siebie.

2. układ optyczny oka- budowa oka, wady wzroku, metody korekcji wad wzroku, zdolność rozdzielcza układu optycznego, zdolność skupiająca układu optycznego oka, zjawisko akomodacji.

Oko jako układ optyczny, składa się z: rogówki, cieczy wodnistej wypełniającej przednią komorę oka, soczewki i ciała szklistego.
Narząd wzroku
Jednak głównymi elementami załamującymi światło w oku człowieka (i innych ssaków) są: rogówka (o stałej zdolności zbierającej wynoszącej u człowieka 43 dioptrie) oraz soczewka oczna o zmiennej krzywiźnie powierzchni, zbudowana z warstw o różnych współczynnikach załamania n, średnio dla całej soczewki ocznej człowieka n=1,437.
Receptorem światła jest drgająca siatkówka tzn.: czopki i pręciki (jej drgania zapobiegają tzw. habituacji, czyli znieczuleniu na bodźce świetlne przy nie zmieniającym się obrazie). Przestrzeń pomiędzy soczewką a siatkówką wypełniona jest ciałem szklistym o współczynniku załamania 1,336.
Odległość ogniskowa przednia dla tzw. schematycznego oka człowieka (przy rozluźnionych mięśniach akomodacyjnych) wynosi 17,1 mm, odległość ogniskowa tylna równa jest 22,8 mm. Napięcie mięśni akomodacyjnych zmienia krzywiznę soczewki, a więc zmienia obie odległości ogniskowe. Średnica źrenicy zmienia się od ok. 2 do 8 mm.
Oko jest wrażliwym receptorem światła (najbardziej fotoczułym elementem siatkówki są pręciki, nie dające jednak wrażeń barwnych). Największą czułość oko ludzkie ma dla barwy żółtozielonej, reaguje już na energię światła równą 0,8·10^-17 J (niesioną przez ok. 20 fotonów). Powstający na siatkówce obraz jest pomniejszony, odwrócony i rzeczywisty.
Ze względu na względną prostotę układu optycznego oka obraz ten nie jest całkowicie wolny od aberracji chromatycznej i sferycznej, wady te są korygowane w mózgu (nerw czaszkowy II) podczas dalszego przetwarzania obrazu, wówczas też obraz jest odwracany, synchronizowany z obrazem z drugiego oka i stabilizowany (nie docierają do naszej świadomości drgania siatkówki).
Przy rozluźnionych mięśniach akomodacyjnych zdrowe oko daje na siatkówce ostry obraz przedmiotów nieskończenie odległych (u krótkowidzów obraz ten powstaje przed siatkówką, u dalekowidzów za nią - nadwzroczność). Częstą inną wadą oka jest niesferyczność powierzchni rogówki lub soczewki powodująca astygmatyzm.

BUDOWA Zbudowane jest z soczewki ze zmienną i regulowaną ogniskową, tęczówki (przesłony) regulującej średnicę otworu (źrenicy), przez którą wpada światło, oraz światłoczułej siatkówki w głębi oka. Podobnie jak w oku złożonym i plamce ocznej, w oku prostym również obecny jest czarny pigment. Komórki, które go zawierają, przylegają od tyłu do siatkówki (ta część oka nazywana jest naczyniówką, biegną tam także naczynia krwionośne). Służą one do absorbowania nadmiaru światła i zapobieganiu zacieraniu konturów tworzonego obrazu, co może się dziać przez odbijanie się światła wewnątrz oka. Oko proste jest dobrze ukrwione. Budowę oka prostego można skutecznie porównywać z budową aparatu fotograficznego.
Twardówka, czyli zewnętrzna warstwa gałki ocznej, jest mocną, matową, nieprzepuszczalną warstwą tkanki łącznej, która chroni oko wewnętrzne i nadaje mu konieczną sztywność. W przedniej części oka znajduje sie trochę cieńszy i przezroczysty obszar, zwany rogówką. Dalej, w komorze przedniej (pomiędzy rogówką a soczewką) oka znajduje się wodnisty płyn - ciecz wodnista oka. Większa komora tylna wypełniona jest ciałem szklistym. Ku przodowi naczyniówka wrasta do wnętrza oka w postaci ciała rzęskowego (zbudowanego z wyrostków rzęskowych i mięśnia rzęskowego). Kolejnym elementem budowy oka jest tęczówka, zbudowana z pierścienia mięśni gładkich o różnym kolorze (zależnie od rodzaju i ilości barwnika) - stąd tzw. "kolory oczu". Wyżej wymienioną naczyniówkę pokrywa siatkówka, zajmująca 2/3 powierzchni gałki ocznej. W niej znajdują się ogromne ilości komórek nerwowych, a za nimi kolejne rzesze komórek fotoreceptorowych (pręciki liczniejsze na peryferiach siatkówki i czopki skupione w niewielkim zagłębieniu w centrum siatkówki - plamce żółtej). Od powierzchni gałki ocznej odchodzi sześć mięśni, które ciągną się do różnych punktów w kostnym oczodole, dzięki temu gałka może się poruszać.

Wady ukladu optycznego u czlowieka:
Astygmatyzm (niezbornosc rogówkowa)
Astygmatyzm jest wada polegajaca na znieksztalceniu widzenia wskutek niesymetrycznosci rogówki oka. Jezeli promien krzywizny rogówki oka w plaszczyznie pionowej jest inny niz w plaszczyznie poziomej, to promienie swietlne padajace na rózne czesci rogówki zalamywane sa w róznym stopniu. Powoduje to, ze obraz widziany przez pacjenta jest nieostry. Czesto zdarza sie, ze gdy pokazuje sie pacjentowi znak krzyzyka, on widzi ostro tylko jedno jego ramie - pionowe lub poziome. Taki astygmatyzm nazywa sie regularnym, a oko takie posiada dwie ogniskowe. Aby skorygowac taka wade stosuje sie okulary z soczewkami cylindrycznymi. Oko ludzkie posiada zwykle tzw. niezbornosc fizjologiczna o wartosci do 0,5D, która nie wymaga korekcji. Urazy oka sa czesto przyczyna nierównej powierzchni rogówki, co powoduje astygmatyzm nieregularny, cechujacy sie wieksza iloscia ogniskowych. Aby skorygowac taka wade konieczne jest zastosowanie soczewek kontaktowych na powierzchni oka, lub specjalnych zeli okulistycznych wyrównujacych powierzchnie rogówki. Ponizej widzimy bieg promieni w oku z astygmatyzmem nieregularnym, wynik korekcji tej wady przez zastosowanie soczewki kontaktowej i wyglad oka z astygmatyzmem nieregularnym z soczewka kontaktowa.
Daltonizm
Oko ludzkie przystosowane jest do widzenia barw swiatla o dlugosci fali w zakresie od okolo 400 nm (barwa fioletowa) do okolo 700 nm (barwa czerwona).
Jedna z wad wzroku jest daltonizm polegajacy na zlym rozpoznawaniu barw. Nazwa wady pochodzi od nazwiska angielskiego fizyka i chemika J.Daltona, który jako pierwszy opisal slepote na barwy zielona i czerwona. Moze byc to wada wrodzona lub nabyta. Daltonizm wrodzony jest wada dziedziczna, na która cierpi w róznym stopniu 8% mezczyzn i 0,5% kobiet. Daltonizm nabyty moze byc wynikiem przejscia choroby siatkówki lub drogi wzrokowej.
Wada ta jest czesto definiowana jako slepota na barwe czerwono - zielona. Wystepuje takze slepota na barwe czerwona, rzadziej zielona i bardzo rzadko na fioletowa. W wiekszosci przypadków osoby zle rozrózniajace barwy od urodzenia nie zdaja sobie sprawy z istnienia tej wady, gdyz ostrosc wzroku jest zwykle u nich prawidlowa. Calkowita slepota na barwy jest wynikiem niedorozwoju czopków siatkówki i laczy sie ze znacznym obnizeniem ostrosci wzroku i trudnoscia przystosowania sie do swiatla.
Wade te wykrywa sie na podstawie specjalistycznych badan przy uzyciu tablic barwnych pseudoizochromatycznych. W razie koniecznosci wykonania dokladniejszych badan wykorzystuje sie przyrzad nazywany anomaloskop. Pacjent badany anomaloskopem ma za zadanie porównanie dwóch barw.
Osoby zle rozrózniajace barwy nie moga wykonywac wielu zawodów wymagajacych bezblednego rozpoznawania barw, np. kierowca, maszynista kolejowy, lotnik, itp.
Nadwzrocznosc (hyperopia)
Nadwzrocznosc to wada wzroku powstajaca na skutek dysproporcji pomiedzy moca ukladu optycznego oka a dlugoscia galki ocznej. W nadwzrocznosci moc ukladu optycznego oka jest zbyt mala lub oko jest za krótkie co w rezultacie powoduje, ze powstajacy obraz przedmiotów znajdujacych sie blisko i daleko jest zamazany. Dzieki mozliwosci dodania mocy przez uklad optyczny oka (akomodacja) osoba nadwzroczna zazwyczaj widzi wyraznie przedmioty znajdujace sie daleko a najwiecej dolegliwosci odczuwa przy pracy z bliska. Nadwzrocznosc wzrasta z wiekiem (starczowzrocznosc, prezbiopia) wskutek postepujacego oslabienia aparatu nastawczego oka, w wyniku zmniejszenia sprawnosci miesnia rzeskowego i elastycznosci soczewki.
W celu poprawy ostrosci widzenia dalekowidza stosuje sie okulary korekcyjne lub soczewki kontaktowe. Sa to soczewki skupiajace. Ich moc optyczna podaje sie w dioptriach dodajac znak plus (np. plus 3 dioptrie). Ponizszy rysunek przedstawia bieg promieni swietlnych w oku dalekowzrocznym skorygowanym soczewka skupiajaca.Brak korekcji u mlodych osób moze prowadzic do powstania tzw. zeza akomodacyjnego
Krótkowzrocznosc (myopia)
Krótkowzrocznosc to wada wzroku powstajaca na skutek dysproporcji pomiedzy moca ukladu optycznego oka a dlugoscia galki ocznej. W krótkowzrocznosci moc ukladu optycznego oka jest zbyt duza lub oko jest za dlugie co w rezultacie powoduje, ze powstajacy obraz przedmiotów znajdujacych sie w dali jest zamazany. Przedmioty znajdujace sie blisko sa przez osobe krótkowzroczna widziane wyraznie.
W celu poprawy ostrosci widzenia krótkowidza stosuje sie okulary korekcyjne lub soczewki kontaktowe. Sa to soczewki rozpraszajace. Ich moc optyczna podaje sie w dioptriach dodajac znak minus (np. minus 3 dioptrie).
Wyróznia sie trzy stopnie krótkowzrocznosci:
mala - w zakresie do - 3dpt.
srednia - ponizej - 6dpt.
wysoka - powyzej - 6dpt.
Przy wysokiej krótkowzrocznosci w pózniejszym okresie zycia moga wystapic zmiany zwyrodnieniowe naczyniówki, siatkówki i ciala szklistego.
Krótkowzrocznosc rozwija sie najczesciej w okresie dojrzewania plciowego.
Starczowzrocznosc(prezbiopia)
Starczowzrocznosc to postepujacy ubytek zdolnosci oka do zmiany swojej mocy. Starczowzrocznosc to proces naturalnego starzenia sie oka i dotyczy wszystkich ludzi, niezaleznie czy mieli wczesniej wade wzroku czy nie. Osoby w wieku 40 - 45 lat zaczynaja odczuwac trudnosci z czytaniem, w szczególnosci malego druku, objawiajace sie przede wszystkim koniecznoscia czytania w lepszym oswietleniu i oddalaniem czytanego tekstu od oczu. Objawy poczatkowej starczowzrocznosci sa bardziej dokuczliwe wieczorem gdy oczy sa zmeczone. Ten postepujacy proces „starzenia sie” oka doprowadza z czasem do braku mozliwosci czytania bez specjalnie do tego przeznaczonej korekcji. Proces postepowania krótkowzrocznosci konczy sie okolo 60 roku zycia. Starczowzrocznosc mozna korygowac za pomoca okularów dwu-ogniskowych lub progresywnych oraz dwuogniskowych lub progresywnych soczewek kontaktowych. Korygowanie starczowzrocznosci za pomoca dwuogniskowych soczewek kontaktowych ma bardzo wiele zalet.

BUDOWA OKA;
Gałka oczna = rogówka, tęczówka, soczewka, ciało szkliste, siatkówka, twardówka i nerwy wzrokowe.
Działanie oka- oko składa się z trzech elementów: układu optycznego w gałce ocznej, nerwów wzrokowych przekazujących obraz do mózgu i układu pomocniczego, umożliwiającego sprawne funkcjonowanie oka i poruszanie nim. Działanie oka można porównać do działania aparatu fotograficznego.
UKŁAD OPTYCZNY-gałka oczna mająca 2,5 cm średnicy, otoczona trzema błonami-twardówką, naczyniówką i siatkówką. Do zewnętrznej- twardówki- przyczepionych jest sześć mięśni, które kierują okiem. Z przodu twardówka przechodzi w przezroczystą rogówkę. Rogówka, wypełnione przezroczystym płynem wodnistym gałki ocznej oraz soczewka mają działanie obiektywu w aparacie fotograficznym. Przed soczewką oka znajduje się tęczówka ze źrenicą. Przy silnym świetle zwęża się chroniąc w ten sposób niezwykle wrażliwe komórki wzrokowe. Od znajdujących się w tęczówce barwników zależy „kolor oczu”. Za soczewką znajduje się ciałko szkliste. W naczyniówce znajdują się naczynia krwionośne, które doprowadzają składniki pokarmowe do komórek oka. Najbardziej wysuniętą jej częścią jest tęczówka ze źrenicą w środku. W siatkówce są zakończenia nerwów wzrokowych i na niej to powstaje obraz.
NERWY WZROKOWE znajdują się z tyłu gałki ocznej w siatkówce, na której umieszczone są właściwe komórki wzrokowe; miliony „pręcików” i „czopków”. Pręciki odpowiadają za widzenie o ciemku, a czopki za postrzeganie barw i ostrość widzenia przy dobrym oświetleniu. Najwrażliwsza na barwę i światło jest umieszczona centralnie na siatkówce plamka żółta. Po drodze do mózgu nerwy obu oczu krzyżują się. Obrazy są projektowane jeden na drugim, dzięki czemu możliwe jest widzenie przestrzenne,
NARZĄDY POMOCNICZE powieki wraz z rzęsami chronią oko przed urazami. Brwi zatrzymują kropelki potu spływającego z czoła. Gruczoły łzowe wydzielają łzy, których zadaniem jest ochrona przed kurzem i brudem. Powieki rozprowadzają łzy na rogówce, dzięki czemu pozostaje ona czysta i wilgotna oraz nie jest szorstka i nie mętnieje.
WADY I SCHORZENIA OCZU;
¬ ASTYGMATYZM inaczej Niezborność- to wiązka światła wpadająca
równolegle do oka, ogniskowana jest przez rogówkę i soczewkę do jednego punktu na siatkówce. Powstaje wtedy odwrócony obraz, który zostaje przekazywany i opracowywany jest następnie przez nerw wzrokowy i mózg. Astygmatyzm polega na tym, że nie następuje prawidłowe zogniskowanie padających wiązek światła. Przyczynę stanowi nieprawidłowa krzywizna rogówki, która nie pozwala na punktowe połączenie promieni światła. Zamiast tego powstaje pogrubiona wiązka promieni, co sprawia, że osoba dotknięta niezbornością nie otrzymuje wyraźnego obrazu. Astygmatyzm to najczęściej wada wrodzona, a jej przyczyną jest nieprawidłowa krzywizna rogówki, która nie pozwala promieniom świetlnym spotkać się w jednym punkcie.
Odbiegająca od normy krzywizna rogówki może mieć różne przyczyny, w związku z tym astygmatyzm dzieli się na „regularny” i „nieregularny”.
ASTYGMATYZM REGULARNY jest powszechnie spotykaną formą tego schorzenia. Najczęściej zdarza się u noworodków i zazwyczaj jest dziedziczony. - PRZYCZYNA- Szczególnie charakterystyczna jest nieprawidłowo zakrzywiona rogówka, choć jej krzywizna jest regularna. Mimo to, wszystkie padające promienie nie mogą spotkać się w jednym punkcie na siatkówce.
ASTYGMATYZM NIEREGULARNY, w tym przypadku powierzchnia rogówki nie ma równego sklepienia, co powoduje, że nieprawidłowa z zasady krzywizna jest dodatkowo sama w sobie nierówna. Nieregularna niezborność zazwyczaj pojawia się w latach późniejszych życia.
- PRZYCZYNY- Może być konsekwencją uszkodzenia rogówki, na której pojawiły się blizny. Zdarza się, że do jego powstania przyczynia się tzw. stożek rogówki- chorobliwe stożkowate uwypuklenie rogówki.
-OBJAWY- Dorośli powinni udać się do lekarza okulisty zawsze wtedy, gdy zauważą, że pogarsza się u nich ostrość widzenia oraz gdy męczącym staje się dla nich oglądanie przedmiotów z bliska, a także czytanie i pisanie.
-KORYGOWANIE - nieostre widzenie spowodowane jest często równoczesnym wystąpieniem astygmatyzmu z nadwzrocznością lub krótkowzroczności. Istnieją także formy mieszane -tzn. takie, kiedy w jednym oku na różnych płaszczyznach rogówki występuje zarówno krótkowzroczność jak i nadwzroczność. Lekką niezborność koryguje się szkłami cylindrycznymi. Są one tak szlifowane, aby padające światło załamywało się pod kątem i umożliwiło punktowe odbicie obrazu na siatkówce. Jeżeli wada jest bardzo silna i nie pomagają szkła korekcyjne, jedynym wyjściem jest transplantacja rogówki. Pobiera się wtedy od dawcy [osoby zmarłej] fragment rogówki wielkości około 4-5 milimetrów i umieszcza oku pacjenta. Odpowiedni „materiał” można znaleźć w „Banku Dawców”.
Trudno mówić o typowym przebiegu tej choroby, ale jedno jest pewne; im wcześniej zostanie ona rozpoznana, tym lepsze są możliwości korekcji wzroku. Niestety, nawet nosząc okulary można z czasem odczuć pogorszenie widzenia, szczególnie przy astygmatyzmie nieregularnym.
¬ ZAĆMA inaczej Katarakta, może wystąpić u człowieka w każdym wieku.
Przy zaćmie soczewka traci swą elastyczność, która jest odpowiedzialna za ostrość widzenia. Wszelkie urazy, skaleczenia i stany zapalne mogą powodować zmętnienie soczewki i pogorszenie widzenia.
-PRZYCZYNA - najczęstszą przyczyną zmętnienia soczewki są procesy degeneracyjne, starzenia się organizmu. Zaćma może być również skutkiem leczenia preparatami sterydowymi, może towarzyszyć cukrzycy, być efektem wtórnym jaskry lub pojawić się pod wpływem silnego promieniowania radioaktywnego lub ultrafioletowego, albo też uwarunkowana genetycznie lub powstać wskutek infekcji podczas ciąży, palenie papierosów, alkoholizm oraz niedobór witamin również zaliczają się do czynników powstawania zaćmy.
-OBJAWY- to między innymi, stopniowe pogorszenie się zdolności widzenia, nieostre widzenie, zwłaszcza przy ostrym świetle, zmętnienie soczewki i utrata jej zdolności przestawiania się z dali na bliż i odwrotnie.
-KORYGOWANIE- w początkowym stadium choroby można podjąć działania, które pozwolą na jakiś czas zachować zdolność widzenia. Mowa tu o częstej zmianie i dopasowywaniu szkieł optycznych. W późniejszym stadium rozwoju zaćmy, soczewka zostaje operacyjnie usunięta, a jej funkcja zastąpiona w sposób sztuczny. Obok noszenia okularów lub soczewek kontaktowych, istnieje możliwość wszczepienia sztucznej soczewki podczas jednej operacji [usunięcie soczewki i wszczepienie sztucznej]. Operacja ta pozwala uniknąć noszenia grubych i niewygodnych szkieł optycznych. Po operacji zaćmy mogą wystąpić powikłania w postaci astygmatyzmu, jak i może wystąpić również zaćma wtórna spowodowana zmętnieniem pozostałych w oku resztek soczewki. Do leczenia zaćmy wtórnej wykorzystuje się techniki laserowe.
¬ KRÓTKOWZROCZNOŚĆ -Nadwzroczność w oku krótkowidza
Soczewka staje się zbyt okrągła, co powoduje, że promienie świetlne przy patrzeniu w dal zbiegają się przed siatkówką, zamiast na plamce żółtej. Rozerwanie siatkówki nie jest bolesne, ale jest skutkiem krótkowzroczności.
-KORYGOWANIE [leczenie] - rozerwanej siatkówki polega na zastosowaniu lasera. Krótkowzroczność koryguje się za pomocą okularów lub soczewek rozpraszających [minus] wklęsłych po obu stronach.
¬ DALEKOWZROCZNIŚĆ inaczej Hiperopia i Nadwzroczność, jest wadą
wzroku. Jej istota polega na tym, że promienie świetlne ogniskują się poza siatkówką. W efekcie obraz znajdujący się w pobliżu przedmiotów jest zawsze niewyraźny.
-PRZYCZYNY- Dalekowzroczność spowodowana jest zbyt małym wymiarem przednio-tylnim gałki ocznej oraz zmniejszeniem elastyczności soczewki i zbyt małym jej uwypukleniem.
¬ STARCZOWZROCZNOŚĆ to odmiana nadwzroczności zwana również
Prezbiopią; starczowzroczność, wada ta polega na tym, że w zdrowym oku promienie świetlne padają równolegle i zbiegają się w jednym punkcie na siatkówce.
-PRZYCZYNA- do starczowzroczności dochodzi na skutek naturalnego twardnienia soczewki i w konsekwencji do zmniejszenia zdolności nastawniczej tzn. akomodacji oka. Dalekowzroczność spowodowana jest zbyt małym wymiarem przednio-tylnim gałki ocznej oraz zmniejszeniem elastyczności soczewki i zbyt małym jej uwypukleniem. Wzmagające się z wiekiem trudności widzenia z bliska powodują, że punkt bliższy oku stale się oddala. Jest to najbliższy oku punkt, który oko postrzega wyraźnie.
-OBJAWY- Pogorszenie widzenia (czytany test trzeba odsunąć lub przysunąć, ciągle zwiększając lub zmniejszając odległość), bóle głowy, uczucie zmęczenia bólu oczu na skutek ciągłego dostosowywania się soczewek.
KORYGOWANIE - przyczyn obu wad, dalekowzroczności i starczowzroczności nie można usunąć ani lekami, ani za pomocą chirurgii. Jedynym wyjściem są szkła wypukłe [soczewki skupiające -plus]. Od 60 roku życia należy zmieniać okulary, co dwa- trzy lata, ponieważ punkt bliższy nieustannie się oddala.
¬ ZEZ - ruchem oka kieruje sześć mięśni znajdujących się w
Oczodole. Nieprawidłowe ich działanie może być przyczyną między innymi zeza. Zez polega na tym, że przy patrzeniu w dal osie widzenia nie są ustawione równolegle, a przy patrzeniu na punkt bliski nie przecinają się w tym punkcie. W medycynie wyróżnia się kilka rodzajów zeza; utajony lub pozorny, występujący zazwyczaj przejściowo, który może się jednak przekształcić w wadę stałą. Kolejny to zez jednooczny, dotyczący tylko jednego oka, zez obuoczny oraz towarzyszący, przy którym oko zezujące towarzyszy ruchom zdrowego oka.
-PRZYCZYNA- w pierwszych miesiącach życia zezowanie występuje u niemal wszystkich dzieci. Dopiero w wieku 5 lat, pewne ośrodki mózgowe są już na tyle rozwinięte, że potrafią koordynować nadesłane obrazy. Tego rodzaju zez u dzieci znika zazwyczaj sam. Jest jednak pewna forma wrodzona zeza. Polega ona na tym, że mózg, aby nie otrzymywać stale podwójnego obrazu, jakby wyłącza funkcje jednego oka. Skutkiem tego jest osłabienie zdolności widzenia jednego oka lub nawet całkowita jej utrata. Przyczyną zeza w starszym wieku są najczęściej choroby oczu takie jak na przykład zapalenie, uszkodzenie mięśni oka.
-OBJAWY- to niesymetryczne ustawienie gałek ocznych, krzywe ułożenie głowy oraz zderzanie się jedną stroną ciała z przedmiotami.
-KORYGOWANIE- im wcześniej zostanie rozpoczęta terapia, tym większe są szanse na wyleczenie. Wadę tę można usunąć tylko w określonej, krótkiej fazie jej rozwoju. Dotyczy to również niemowląt, u których zaobserwowano zbyt częste lub stałe zezowanie. Najlepsze wyniki w leczeniu otrzymuje się, gdy dziecko nie ukończyło sześciu lat. Zeza koryguje się za pomocą specjalnych ćwiczeń wzrokowych. Jeśli doszło już do osłabienia wzroku, stosuje się metodę przysłonięcia okularem zdrowego oka, przez co zmusza się chore oko do pracy. Jeżeli te środki nie pomagają wówczas stosuje się zabiegi chirurgiczne mające na celu naprężenie lub rozluźnienie odpowiednich mięśni oka. Wprowadzono również nową bezoperacyjną metodę leczenia zeza. Polega ona na wstrzykiwaniu toksyny botulinowej A, tzw. „Oculinum” do mięśni zewnętrznych oka. Metoda ta jest bezpieczna i wygodna dla pacjenta, ponieważ nie wymaga hospitalizacji.
Nie leczony zez jest przyczyną upośledzenia zdolności widzenia, co w wieku dorosłym utrudnia na przykład podjęcie pracy w wielu zawodach oraz wykonywanie czynności wymagających widzenia przestrzennego. Oprócz tego może powodować skrzywienie kręgu szyjnego i nieprawidłowe ustawienie głowy
¬ ŚLEPOTA ZMIERZCHOWA popularnie zwana Kurzą ślepotą i
Niedowidzeniem zmierzchowym. Najważniejszą zdolnością ludzkiego oka jest umiejętność dostosowania się do różnych stopni natężenia światła. Na siatkówce umieszczone są komórki światłoczułe dwojakiego rodzaju- czopki i pręciki.
Czopki odpowiadają za widzenie w świetle dziennym, zawierają trzy rodzaje pigmentów wzrokowych [substancje wrażliwe na światło], natomiast pręciki tylko jeden - czerwień wzrokową [rodopsynę]. Substancja ta umożliwia widzenie o zmroku i w ciemności. Jeżeli oko nie dysponuje odpowiednią ilością rodopsyny [pigment z pręcika], to o zmierzchu i ciemności zaczyna brakować wzrokowi bystrości, co może prowadzić do całkowitej ślepoty.
-PRZYCZYNĄ ślepoty zmierzchowej- czerwień wzrokowa pręcików składa się z ciała białkowatego [opsyny] i substancji pokrewnej karotynie i witaminie A [retyniny]. Pod wpływem światła rodopsyna na drodze licznych reakcji, w trakcie, których powstaje impuls nerwowy, ulega rozkładowi na opsynę i retyninę. Aby bodźce wzrokowe mogły być ponownie odebrane, musi dojść do ponownej regeneracji rodopsyny. Jeżeli występuje brak witaminy A lub jej ilość jest niewystarczająca, ponowne złożenie czerwieni wzrokowej zostaje zahamowane. Dochodzi do ślepoty zmierzchowej. Przyczyny niedoboru witaminy A są bardzo różne. Ślepota zmierzchowa jest też uwarunkowana genetycznie, może być także następstwem niewłaściwego odżywiania. Dochodzi również do niej wtedy, kiedy przyswajanie witaminy A jest zakłócone i gdy ma miejsce przewlekły nieżyt żołądka lub przewlekłe schorzenia wątroby. Przytrafia się także przy okazji wielu innych chorób oczu.
- OBJAWY- pierwszym z objawów jest złe widzenie o zmroku i w ciemności, później pełna ślepota, wysychanie skóry i jej rogowacenie w niektórych częściach ciała, np.: na ramionach, udach i pośladkach, plecach czy brzuchu oraz skłonność do biegunek.
-KORYGOWANIE-ślepotę zmierzchową nie zawsze da się wyleczyć lub ograniczyć to schorzenie. Ogólnie rzecz biorąc leczenie polega jedynie na dostarczeniu organizmowi odpowiedniej dawki witaminy A. Dokonuje się tego za pomocą leczenia podstawowych dolegliwości [np. schorzeń żołądkowo-jelitowych] lub dzięki preparatom witaminy. Dostarczenie witaminy A czy prowitaminy karotyny działa często zaskakująco szybko.
¬ JASKRA to choroba, przy której dochodzi do niebezpiecznego
Zwiększenia ciśnienia we wnętrzu gałki ocznej. Skutkiem tego jest uszkodzenie nerwów wzrokowych oraz zmniejszenie pola widzenia. Jaskra może występować w postaci przewlekłej i ostrej. W postaci ostrej jaskra atakuje zazwyczaj tylko jedno oko. Ciśnienie bardzo szybko wzrasta, pojawia się ból i zaczerwienienie oka. Jaskra przewlekła z początku jest prawie niezauważalna. Zdolność widzenia obojga oczu zmniejsza się stopniowo w miarę upływu czasu, a proces ten trwa przez wiele lat. Pierwszym zauważalnym objawem jest pojawienie się przezroczystej mgiełki w oku. Nienaturalnie powiększa się też tzw. Ślepy punkt, czyli obszar, którego oko nie obejmuje swoim zasięgiem. W przedniej komorze oka, leżącej przed soczewką, dochodzi do wzrostu ciśnienia. Znajduje się tutaj wodnista, uboga w białko ciecz, którą oczy ciągle wydzielają do swoich komór. Aby uniknąć wzrostu ciśnienia w oku, nadmierna jej ilość jest odprowadzana z oka maleńkimi kanalikami.
-PRZYCZYNA- prawdopodobną przyczyną jaskry jest niedostateczny dopływ wodnistej cieczy, przez co wzrasta ciśnienie w oku. Dochodzi wówczas do uszkodzenia nerwów wzrokowych, a nawet do ich obumierania.
-OBJAWY- jako jeden z pierwszych to ograniczenie pola widzenia, „luki” w obrazach odbieranych przez oko, bóle głowy i oczu, łzawienie oczu, widzenie jakby przez mgłę, nudności oraz widzenie kolorowych pierścieni przy patrzeniu w kierunku światła.
-JAK LECZYĆ JASKRĘ? Podczas leczenia pacjent otrzymuje leki, które zmniejszają lub wydzielanie wodnistej cieczy lub zwiększają proces jej odpływu z oka. W przypadku jaskry przewlekłej chory musi przyjmować leki do końca swego życia. Czasem w celu usunięcia jaskry konieczny jest zabieg operacyjny. Polega on na wykonaniu niewielkiego nacięcia tęczówki, co umożliwia odpływ wodnistej cieczy. Na szczęście w większości przypadków wystarcza zażywanie odpowiednich leków obniżających ciśnienie cieczy. Nie można jej zapobiec, a nieleczona może być przyczyną utraty wzroku. Rozpoczęcie leczenia we wczesnym etapie jej rozwoju zazwyczaj przynosi całkowite wyleczenie.
¬ MROCZKI W POLU WIDZENIA są typowym, wczesnym
Symptomem jaskry, ale i innych chorób takich jak na przykład: nowotwory mózgu. Pole widzenia to obszar widziany nieporuszającym się okiem podczas patrzenia na wprost. Zwężenie pola widzenia może wystąpić tylko w jednym oku i wtedy zawęża się w określonych miejscach, podczas gdy oko zdrowe widzi cały obszar. Zwężenie pola widzenia może ograniczyć się tylko do określonych kolorów i wtedy pacjent w pewnym obszarze nie widzi np. barwy zielonej.
-PRZYCZYNY- Siatkówka wyściełająca wnętrze gałki ocznej jest zaopatrzona w czopki i pręciki [wyspecjalizowane nerwy-receptory], które przejmują obraz z zewnątrz i przekazują go poprzez nerw wzrokowy do mózgu. U osób starszych dochodzi do odwarstwienia siatkówki. Oderwany obszar jest bezużyteczny i dlatego pole zwęża się, występują mroczki przed okiem i „migotanie” przedmiotów. Choroba ta występuje najczęściej u krótkowidza. Odwarstwienia siatkówki mogą towarzyszyć również takim chorobą jak; powodującym uszkodzenie naczyń krwionośnych np. cukrzyca lub nadciśnienie. Również urazy oka, jaskra, nowotwory a także zaburzenia pracy nerwu wzrokowego.
-OBJAWY- pewne obszary, które wcześniej znajdowały się w polu widzenia, teraz są niewidoczne lub widoczne jak przez mgłę.
-KORYGOWANIE- Przy leczeniu mroczków w polu widzenia stosuje się głównie metody operacyjne, polegające na zmniejszeniu gałki ocznej tak, aby wyściełająca ją siatkówka skleiła się z podstawą. W tym celu stosuje się także leczenie laserem. W przypadku nowotworów mózgu powodujących mroczki w polu widzenia leczenie jest przede wszystkim skierowane na usunięciu guza.
¬ GUZY OKA: NOWOTWORY OCZODOŁU -guzy tego rodzaju nie
należą do nowotworów oka ,prowadzą jednak do poważnych problemów związanych z tym narządem. Poza łagodnymi guzami gałki ocznej takimi jak: znamiona, naczyniaki, nerwiaki czy gruczolaki, występują również nowotwory złośliwe jak; siatkówczak- nowotwór siatkówki i czerniak- nowotwór środkowej błony gałki ocznej.
-PRZYCZYNY- jak w przypadku wszystkich nowotworów, tak i na rozwój guzów oka mają wpływ różne czynniki.
-OBJAWY- siatkówczak zarodkowy; nieruchome, rozszerzone źrenice, połyskujące od barwy żółtoszarej do czerwonej dna oka- podczas badania, zez.
-LECZENIE- pierwszym krokiem przy leczeniu nowotworów jest zawsze próba operacyjnego usunięcia guza. W przypadku złośliwych guzów takich jak siatkówczak i czerniak, konieczne jest często usunięcie oka, aby można było uratować ludzkie życie. W dalszym leczeniu raka stosuje się chemioterapię i naświetlania jak również wykorzystuje się technikę laserową.
DALTONIZM - oko człowieka odbiera fale światła widzialnego w postaci różnych kolorów. Łącząc barwy podstawowe tj. czerwoną, zieloną i niebieską można otrzymać różnorodne odcienie kolorów. Za odbiór kolorów odpowiadają czopki znajdujące się na siatkówce oka. Trzem podstawowym barwom przypisane są trzy rodzaje czopków, które rozróżniają różne długości fal. Widzenie barwne jest możliwe tylko w oświetleniu. Z widzenie w ciemności, tzw. widzenie czarno-białe odpowiadają, pręciki, które rozróżniają tylko stopień natężenia jasności.
-PRZYCZYNY- źródłem zaburzeń w rozpoznawaniu barw jest najczęściej defekt genetyczny np. w przypadku ślepoty na barwę zieloną [Deuteranopia]-uszkodzenie chromosomu X. Daltonizm jest najczęściej uwarunkowany genetycznie, natomiast jako wada nabyta powstaje wskutek procesów degeneracyjnych plamki żółtej.
-OBJAWY- to zmęczenie oczu pod wpływem barwnych bodźców.
DALTONIZMU NIE MOŻNA KORYGOWAĆ.
WADY I SCHORZENIA NARZĄDÓW POMOCNICZYCH OKA
¬ JĘCZMIEŃ I GRADÓWKA to ropne stany zapalne gruczołu
łojowego lub potowego, pojawiające się na górnej lub dolnej powiece. Można wyróżnić;
Zewnętrzny jęczmień-zapalenie dotyczy wtedy gruczołu mieszka włosowatego rzęsy. Jęczmień zewnętrzny opróżnia się na zewnątrz.
Jęczmień wewnętrzny-, czyli infekcję gruczołu łojowego rzęsy [gruczoł Meiboma]. Jęczmień ten pęka do worka spojówkowego.
Podobnie jak przy jęczmieniu, tak i przy gradówce zainfekowane są gruczoły Meiboma. Zapalenie przyjmuje postać przewlekłą.
Gradówka w przeciwieństwie do ostrej infekcji ropnej, powstaje w wyniku zamknięcia przewodu odprowadzającego wydzielinę łojową z gruczołu. Towarzyszy temu niewielki stan zapalny, który prowadzi do obrzęku a następnie do tworzenia twardego, niebolesnego guzka pod skórą powieki.
Podobnie jak przy jęczmieniu, tak i przy gradówce zainfekowane są gruczoły Meiboma. Zapalenie przyjmuje postać przewlekłą.
- PRZYCZYNY- Stany zapalne tego typu związane są najczęściej z obniżoną odpornością organizmu. Jęczmień spowodowany jest ostrą infekcją bakteryjną i powstaje w gruczole łojowym lub potowym powiek.
Gradówka w przeciwieństwie do ostrej infekcji ropnej, powstaje w wyniku zamknięcia przewodu odprowadzającego wydzielinę łojową z gruczołu. Towarzyszy temu niewielki stan zapalny, który prowadzi do obrzęku a następnie do tworzenia twardego, niebolesnego guzka pod skórą powieki
-OBJAWY- bolesne zaczerwienienie i obrzęk, uczuci napięcia, wytworzenie się małego czopu ropnego, obrzęk limfatyczny w okolicy ucha
-LECZENIE- przy leczeniu jęczmienia i gradówki, stosuje się suche, ogrzewane powietrze [przy użyciu lampy podczerwieni lub poduszki elektrycznej] można przyspieszyć kolejne fazy zapalenia, uzyskując szybsze dojrzewanie i samoistne opróżnianie ropnia. Ulgę przyniosą również ciepłe kompresy. Z reguły zdrowienie następuje szybko, bez tworzenia się blizny. Przy gradówce szansa na samoistne wyleczenie jest nikła, w większości wypadków wykonuje się niewielki zabieg operacyjny polegający na wyłuskaniu guzka.
¬ NIEPRAWIDŁOWE USTAWIENIE POWIEK najczęstszą wadą
Nieprawidłowe ustawienia powiek jest;
Ektropia -wywinięcie powieki na zewnątrz. Wywinięta powieka powoduje utratę łez i wysychanie gałki ocznej. Ponieważ spojówka nie jest dostatecznie nawilżona dochodzi do jej zapalenia.
Entropia, -czyli podwinięcie powieki do wewnątrz, jest o wiele rzadsza. W takim ustawieniu rzęsy są zwrócone w kierunku gałki ocznej. Cały czas ocierając o spojówkę powodują jej zapalenie.
-PRZYCZYNY- Wywinięcie powieki spowodowane przez osłabienie mięśni i tkanki łącznej. Dlatego występuje najczęściej u osób w starszym wieku. Przyczyną wywinięcia powieki może być również blizna po urazie lub porażenie nerwów twarzy.
Podwinięcie powieki do wewnątrz także często występuje u starszych osób. Powieki zawierają mięsień okrężny oka, który w takim przypadku kurczy się. Włókna mięśniowe znajdujące się w powiece z latami skracają się i wywijają powiekę do wewnątrz. Również blizny po oparzeniu termicznym lub chemicznym mogą powodować podwinięcie powieki.
-OBJAWY- wywinięcie na zewnątrz; wywinięta dolna powieka, zaczerwienienie i ból spojówek ( zapalenie spojówek)i ciągłe łzawienie. Podwinięcie do wewnątrz; podwinięta dolna powieka, rzęsy dotykają gałki ocznej oraz zaczerwienienie i ból spojówek.
-KORYGOWANIE- początkowo leczenie ma na celu uniknięcie operacji. Stosując krople do oczu można zapobiec rozprzestrzenianiu się zapalenia spojówek. Przy podwinięciu powieki do wewnątrz można spróbować odwinąć ją stosując specjalny plaster utrzymujący powiekę we właściwym miejscu. Dawny kształt powieki na ogół może być przywrócony tylko poprzez zabieg operacyjny. Przy wywinięciu trzeba usunąć fragment dolnej powieki. Dzięki temu uzyskuje się naprężenie i prawidłowe jej ustawienie. Także podwinięcie powieki do wewnątrz można leczyć operacyjnie. Mięśnie powieki zostają rozdzielone, natomiast mięśnie znajdujące się nieco dalej od powieki są napinane.
Przy wywinięciu powieki na zewnątrz operacja nie jest tak pilna jak przy podwinięciu do wewnątrz. W tym ostatnim przypadku mechaniczne drażnienie spojówki i rogówki może wywołać duże szkody, prowadzące nawet do utraty wzroku. Na ogół przebieg choroby jest dość łagodny.
¬ CHOROBY GRUCZOŁÓW ŁZOWYCH - narząd łzowy składa się z
gruczołu łzowego i dróg łzowych. Gruczoł łzowy umiejscowiony jest w górnej-bocznej części oczodołu, a ujście jego przewodu wyprowadzającego znajduje się w zewnętrznym kąciku oka, w worku spojówkowym. Drogi łzowe mają swoje ujście na brzegach powiek. Poza tym w spojówce oka są jeszcze inne mniejsze gruczoły, których wydzielina zawiera pewien enzym nawilżający rogówkę. W ten sposób oko jest stale oczyszczane i chronione przed ewentualnym zapaleniem. Ruch powieki zapewnia równomierne rozprowadzanie płynu na całej powierzchni oka.
-PRZYCZYNA- systemem tym mogą zachwiać najróżniejsze czynniki, które spowodują zbyt małą lub zbyt dużą produkcję cieczy łzowej. Przyczyną chorób gruczołów łzowych jest postępująca z wiekiem mniejsza niż normalnie ilość wydzieliny. Ten sam problem mogą wywołać u kobiet zmiany hormonalne w okresie menopauzy. Chorobliwe zmniejszanie produkcji łez jest charakterystyczne dla tzw. zespołu Sjogrena. Jest to przewlekła choroba typu reumatycznego, objawiająca się miedzy innymi zmianami w śluzówce oka.
Zwiększenie ilości wydzielanych łez następuje, podczas płaczu. Taką samą reakcję wywołuje podrażnienie oka, np. ciałem obcym, krojenie cebuli, zranienie i zadrapanie, silne światło słoneczne lub zimno. Ostry stan zapalny gruczołów łzowych może występować w ramach innych chorób jak zapalenie przyusznic, szkarlatyna lub grypa. Bezbolesne, ale długotrwałe obrzmienie gruczołów świadczy o chorobie chronicznej, np. o gruźlicy lub o chorobie węzłów chłonnych i komórek krwi.
-OBJAWY- to obrzmienie powieki górnej, bolesne przy zapaleniu, podczas innych chorób przewlekłych nie powoduje bólu. Uczucie „mokrego oka”, tarcia i piasku pod powiekami.
-LECZENIE chorób gruczołów łzowych - mniejszą ilość łez uzupełnia się stosując maści lub krople. Ten tak zwany film należy aplikować kilka razy dziennie do worka spojówkowego; kolejne mrugnięcia powieką rozprowadzają lekarstwo równomiernie na spojówce i pacjent nie odczuwa już podrażnienia i pozbywa się uczucia ciała obcego. Zapalenie gruczołów łzowych leczy się okładami z substancji dezynfekujących i aplikowaniem do worka spojówkowego maści z antybiotykiem.
Chroniczne choroby, powodują zmniejszenie ilości wydzieliny łzowej i bezbolesne obrzmienia trwają bardzo długo i są uciążliwe. Samo tylko zapalenie gruczołów łzowych, prawidłowo leczone zaraz po wystąpieniu objawów, ustępuje dość szybko- nie leczone może prowadzić do uszkodzenia wzroku.
Z chorobami oczu nie ma żartów. Należy być wręcz przesadnie ostrożnym i w razie najmniejszych zaburzeń udać się do lekarza. Dotyczy to szczególnie chorych na cukrzycę, dzieci i osoby starsze, ale i osoby młode powinny, co jakiś czas badać wzrok, bo wiele chorób może wystąpić niezależnie od wieku. W wypadku jakichkolwiek zaburzeń wzrokowych czy innych objawów należy jak najszybciej udać się do lekarza, bowiem ewentualne wady mają szanse być wtedy stwierdzone odpowiednio wcześnie i można zacząć im przeciw działać a wszelkie schorzenia mogą być całkowicie wyleczone.

Zdolność rozdzielcza układu optycznego-Najmniejsza odległość dwóch punktów, które przez układ optyczny są jeszcze widziane jako oddzielne.

Zdolność skupiająca -Zdolność skupiająca układu optycznego jest równa odwrotności ogniskowej obrazowej wyrażonej w metrach

Akomodacja - Zdolność przystosowania oka normowzrocznego do ostrego widzenia z bliska. zjawisko dostosowania się oka do oglądania przedmiotów znajdujących się w różnych odległościach. Dostosowanie to polega na odpowiednim doborze ostrości widzenia.

Istnieją dwa zasadnicze mechanizmy akomodacji:

• zmiana kształtu soczewki oka, a wskutek tego zmiana jej ogniskowej i co za tym idzie zmiana jej zdolności zbierającej

• zmiana odległości soczewki od siatkówki.

Ten pierwszy mechanizm występuje u ssaków, a drugi u ryb. U ptaków występują oba mechanizmy, a u stawonogów zjawisko akomodacji w ogóle nie występuje.

Elastyczna soczewka oka może zmieniać swój kształt dzięki mięśniom rzęskowym.

Zakres akomodacji (odległość między punktem bliży i dali wzrokowej) oka człowieka

• Punkt bliży wzrokowej - najbliższy punkt, jaki oko jest w stanie ostro widzieć dzięki akomodacji soczewki (ok. 10 cm).

• Punkt dali wzrokowej - najbliższy punkt powyżej którego soczewka nie akomoduje (ok. 6 m)

2. biofizyka narządu słuchu- subiektywne i obiektywne cechy dźwięku, ucho środkowe jako wzmacniacz ciśnienia akustycznego, rola ucha wewnętrznego w analizie częstotliwości.

Dźwięk - fala akustyczna rozchodząca się w danym ośrodku sprężystym (ciele stałym, płynie, gazie) zdolna wytworzyć wrażenie słuchowe, które dla człowieka zawarte jest w paśmie między częstotliwościami granicznymi od ok. 16 Hz do 20 kHz.

Gdybyśmy w pewnej fazie dźwięku "zajrzeli do wnętrza" gazu w którym rozchodzi się dźwięk, to zauważylibyśmy, obszary rozmieszczone przemiennie obszary większej i mniejszej gęstości cząsteczek.

Drgania akustyczne, których częstotliwość jest tak mała, że nie są słyszalne nazywamy infradźwiękami (niższe niż 16 Hz), zaś których częstotliwość jest tak duża, że również nie są słyszalne nazywamy ultradźwiękami(wyższe od 20kHz). Dźwięk, jako drgania cząsteczek, może rozchodzić się tylko w ośrodku sprężystym. Wynika z tego, że mamy do czynienia z ruchem falowym, który charakteryzuje się tym, iż cząsteczka pobudzona przekazuje energię cząstce sąsiedniej, a sama drga wokół własnej osi. Mamy trzy ośrodki sprężystości:

• gazowy

• ciekły

• stały

W potocznym znaczeniu dźwięk to każde rozpoznawalne przez człowieka pojedyncze wrażenie słuchowe.

Barwa dźwięku to jedna z podstawowych cech wrażeniowych dźwięku pozwalająca na szeregowanie dźwięków pod względem ich ostrości, jasności, dźwięczności itd. oraz ich rozróżnianie mimo jednakowej wysokości, głośności i czasu trwania. Barwa dźwięku może być wielowymiarowa, np. dźwięki mogą być jednocześnie ostre, jasne i chropowate.

Wysokość dźwięku czyli subiektywna ocena częstotliwości dźwięku, określoną wysokość dźwięku można przypisać tonowi (lub dźwiękom zbliżonym do tonu).

Głośność to wielkość charakteryzująca subiektywne odczuwanie natężenia dźwięku przez człowieka, zależy od natężenia i częstotliwości dźwięku. Przy stałym natężeniu jako najgłośniejsze odbierane są dźwięki o częstotliwości 3-4 kHz, zaś jako najmniej głośne dźwięki o częstotliwości poniżej 100 Hz oraz powyżej 10000 Hz. Jednostką głośności jest son.

Subiektywne cechy dźwięku
• wysokość - zależy od częstotliwości drgań źródła ( dźwięki o wyższej częstotliwości słyszalne są jako wyższe )
• barwa ( brzmienie ) - cecha charakterystyczna danego źródła dźwięku, pozwalająca określić, co wydaje dźwięk
• głośność ( siła brzmienia ) - wrażenie słuchowe uzależnione również od częstotliwości dźwięku ( głośność jest wyrażana w fonach )

Obiektywne wielkości charakteryzujące dźwięk
• prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej - zależy od właściwości fizycznych ośrodka. W powietrzu w warunkach normalnych dźwięk rozchodzi się z prędkością 330 m/s. W próżni dźwięk się nie rozchodzi - brak ośrodka
• długość fali dźwiękowej - w powietrzu długość fali dźwiękowej wynosi od 1,7 cm do 21 m
• ciśnienie akustyczne - dodatkowe ciśnienie ponad ciśnienie równowagi ośrodka wywołane rozchodzeniem się fali dźwiękowej
L = 20log *( P/P0 )
• częstotliwość - liczba okresów drgań przypadająca na 1 s - im wyższa jest częstotliwość tym dźwięk jest wyższy
• natężenie - stosunek energii przechodzącej w jednostce czasu, czyli mocy akustycznej do pola powierzchni ustawionej prostopadle do kierunku rozchodzenia się dźwięku
• ton - nazywamy dźwięk wytwarzany przez źródło drgające ruchem harmonicznym
• echo - nazywamy falę dźwiękową odbitą od przeszkody
• dudnienie - zjawisko okresowej zmiany amplitudy w wyniku nakładania się fal o mało różniących się częstotliwościach
• rezonans - polega na pobudzaniu do drgań drugiego ciała o tej samej częstotliwości drgań własnych

Za błoną bębenkową znajduje się ucho środkowe. Tam , na obszarze jamy bębenkowej zlokalizowane są kosteczki słuchowe. Są to : młoteczek, kowadełko i strzemiączko. Ponieważ młoteczek połączony jest z błoną bębenkową dlatego gdy zostanie ona wprawiona w drgania pod wpływem fali akustycznej drgania są przekazywane na młoteczek. Młoteczek natomiast przekazuje je na pozostałe kosteczki słuchowe. Ostatnia kosteczka słuchowa czyli strzemiączko zamyka tzw. okienko owalne. Podstawa strzemiączka wykazuje trzy rodzaje ruchów: tłokowy, wahadłowy i obrotowy.

Dzięki uchu środkowemu dochodzi zatem do przetworzenia drgań fali akustycznych rozchodzących się w powietrzu na drgania kosteczek słuchowych. Dzięki drganiom docierającym do podstawy strzemiączka może dojść do pobudzenia cieczy wypełniających ślimak. Jest to tzw. dopasowanie impedancji. Dochodzi do zwiększenia wartości ciśnienia akustycznego , które jest wywierane na ciecz ślimaka przez podstawę strzemiączka w stosunku do ciśnienia jakie jest wywierane na błonę bębenkową. Gdyby nie dochodziło do dopasowania impedancji wówczas tylko niespełna 1 procent energii akustycznej mógłby być przenoszony na ciecze ślimaka. Proces dopasowania impedancji jest najbardziej efektywny dla częstotliwości z przedziału od 1 do 4 kHz.

Podstawowym elementem składowym ucha wewnętrznego jest ślimak. Ma on postać rurki o kształcie skorupy ślimaka, stąd jego nazwa. Początkowy element ślimaka to wspomniane wcześniej okienko owalne. Ślimak podzielony jest przez dwie błony : podstawną i przedsionkową na trzy komory. Są to : schody bębenka, schody przedsionka i przewód ślimakowy. Komory wypełnione są cieczami. W schodach bębenka i schodach przedsionka znajduje się perylimfa, natomiast w przewodzie ślimakowym obecna jest endolimfa. Na końcu ślimaka w miejscu zwanym szparą osklepka dochodzi do połączenia się schodów bębenka i schodów przedsionka.

Do okienka owalnego przylega ostatnia kosteczka słuchowa czyli strzemiączko. W momencie gdy dochodzi do

przekazywania drgań i strzemiączko wychyla się w kierunku ślimaka wówczas dochodzi do lokalnego wzrostu gęstości płynu w ślimaku. Następnie to lokalne zagęszczenie zaczyna się przemieszczać w kierunku szpary osklepka. Następnie schodami bębenka dociera do okienka okrągłego. Okienko to zlokalizowane jest poniżej okienka owalnego. To zaburzenie gęstości w płynie ślimaka generuje powstawanie fali biegnącej w błonie podstawnej ślimaka. Fala ta powoduje tworzenie się odkształceń błony. Odkształcenia te podążają za zaburzeniami gęstości. Okazuje się , że amplituda odkształceń na danym fragmencie błony podstawnej jest uzależniona od natężenia dźwięku. Natomiast to , w której części błony powstaną największe odchylenia zależy od częstotliwości wpadającego do ucha dźwięku.

Długość błony podstawnej wynosi około 33- 35 mm. Okazuje się, że własności tej błony na całej jej długości nie są takie same. Na początku (idąc od okienka owalnego) błona ta ma małą szerokość i charakteryzuje się dużą sztywnością. W miarę posuwania się dalej wzdłuż ścian ślimaka sztywność maleje a błona zdecydowanie się poszerza. Stąd właśnie wynika zależność miejsca wychylenia od częstotliwości. Dźwięki, które charakteryzują się dużą częstotliwością będą chętnie wzbudzały obszary zlokalizowane w pobliżu okienka owalnego. Natomiast w okolicach szpary osklepka położona jest ta część błony podstawnej, która jest wzbudzana przez dźwięki o małych wartościach częstotliwości. Ślimak wiec w pewnym sensie dokonuje analizy dźwięku pod względem częstotliwości. Dźwięki , które wpadają do ucha rzadko stanowią pojedyncze tony. Raczej składają się z tonów o różnych częstotliwościach. Ucho potrafi odseparować te tony. Zjawisko to nosi nazwę selektywności częstotliwościowej. Jednak nie jest to proces doskonały. Jeśli różnice w częstotliwości między tonami są małe wówczas oba tony słyszane są jako jeden dźwięk. Dla błony podstawnej wyznacza się tzw. krzywe strojenia. Krzywą taką konstruuje się dla pojedynczego punktu błony na podstawie jego reakcji na tony o różnych częstotliwościach. Natężenie tych tonów jest tak dobrane, aby amplituda wychylenia miała zawsze taką samą wartość. Tak więc krzywe strojenia odzwierciedlają zdolność błony do separacji dźwięków pod względem częstotliwości.

W uchu wewnętrznym istnieje jeszcze mechanizm zwany wzmacniaczem ślimakowym. Chodzi o to, że w ślimaku dochodzi do wzmacniania drgań , które maja najmniejsze amplitudy.

Wzdłuż błony podstawnej ślimaka zlokalizowany jest bardzo ważny element jeśli chodzi o proces słyszenia. Jest to organ Cortiego. W jego skład wchodzą komórki rzęskowe zewnętrzne i wewnętrzne. Położone są one po obu stronach tunelu Cortiego. Nad organem znajduje się błona pokrywkowa. Liczba wewnętrznych komórek rzęskowych wynosi około 3500. każda komórka rzęskowa kontaktuje się z 20 neuronami, które wchodzą w skład drogi słuchowej. W momencie gdy przez błonę podstawną przechodzi odkształcenie wówczas dochodzi do cyklicznego zbliżania się organu Cortiego i błony pokrywkowej. Rzęski w tym procesie zaczynają wychylać się w dwie strony. W tym samym czasie dochodzi do zamykania się i otwierania kanałów jonowych . Dzięki nim z endolimfy ślimaka do wnętrza rzęsek napływają jony potasu. W ten sposób zostają wywołane chwilowe zmiany potencjału. Na zmiany te reagują zakończenia komórek nerwowych, które powstałe pobudzenie przekazują dalej do wyższych pięter układu słuchowego.

Liczba zewnętrznych komórek rzęskowych wynosi około 25000. Komórki te kontaktują się z neuronami , które uczestniczą w przewodzeniu sygnałów z mózgu. Pod wpływem zmiany potencjału następuje kurczenie się tych komórek. I tak w czasie przemieszczania się wychylenia błony podstawnej następuje otwieranie kanałów jonowych. W związku z tym do wnętrza komórki rzęskowej zewnętrznej przedostają się jony dodatnie z endolimfy. Proces ten prowadzi do wzrostu potencjału komórki i równoczesnego jej skrócenia. Tam gdzie amplituda wychylenia błony podstawnej jest największa tam komórki są najbardziej skrócone.

Skrócenie komórek rzęskowych zewnętrznych powoduje , że błona pokrywkowa i komórki rzęskowe wewnętrzne mogą się do siebie maksymalnie zbliżyć co jest związane z większym stopniem ich pobudzenia.

Dzięki własności kurczliwości zewnętrznych komórek rzęskowych możliwy jest odbiór najcichszych dźwięków. Gdy zatracą one swoją funkcję wówczas dochodzi do upośledzenia wzmacniania ślimakowego. Jest to tzw. odbiorcze uszkodzenie słuchu. Znacznie podwyższony jest próg słyszalności tak że dźwięki o zbyt małych natężeniach nie są słyszane.

Odbierany dźwięk jest przekazywany w postaci impulsu z wewnętrznych komórek rzęskowych do neuronów. W zależności od częstotliwości dźwięku pobudzeniu ulega określona grupa neuronów kontaktujących się z komórkami rzęskowymi wewnętrznymi w określonym obszarze błony podstawnej. Natomiast informacje o tym jakie jest natężenie odbieranego dźwięku niesie częstotliwość impulsów neuronowych czyli ilość impulsów przypadających na sekundę.

Najmniejszy poziom natężenia dźwięku , który jest w stanie wywołać wrażenie słyszenia nosi nazwę progu słyszalności. Dźwięki słyszalne mieszczą się w zakresie częstotliwości od 16 Hz do 20 kHz. Czułość ucha ludzkiego nie jest jednakowa dla wszystkich dźwięków lecz zmienia się wraz z częstotliwością. Największą czułość ucho wykazuje na dźwięki z zakresu 0.5 - 5 kHz.

4.

5.ciecz idealna i rzeczywista- prawa rządzące przepływem cieczy idealnej i cieczy lepkiej przez przewody, przepływ laminarny i burzliwy, od czego zależy współczynnik lepkości cieczy i współczynnik

Przepływ cieczy doskonałej- Równanie ciągłości

Ciecz nazywamy idealną, jeśli jest całkowicie nieściśliwa i pozbawiona lepkości. W rzeczywistości takiej cieczy nie ma. Ciecz idealna jest tylko lepszym lub gorszym przybliżeniem cieczy rzeczywistych. Równania otrzymane dla cieczy idealnej tylko w przybliżeniu tym oddają rzeczywistość, pozwalają jednak na zrozumienie zjawisk, a w większości przypadków dają zadowalające wyniki. Rozważmy przepływ cieczy przez rurociąg o zmiennej średnicy. Wybierzmy 2 prostopadle przekroje rury S₁ i S₂, ponieważ dla strumienia cieczy ograniczonego ścianką nie może z zewnątrz wyniknąć żadna ciecz, ani tez żadna ciecz nie może wypłynąć, przeto w jednostce czasu przez przekrój S₁ przepłynie tyle samo cieczy, co przez przekrój cieczy S₂. objętość cieczy, jaką przepłynie w jednostce czasu przez przekrój S₁ jest S₁*V₁ - gdzie V₁ jest prędkością przepływu cieczy w miejscu, w którym przeprowadzono przekrój S₁. Przez przekrój S₂ przepłynie w jednostce czasu objętość S₂*V₂ gdzie V₂ jest prędkością cieczy w miejscu przekroju S₂.dla cieczy niewłaściwej objętości te będą równe S₁*V₁= S₂*V₂. Ponieważ równanie jest słuszne dla dowolnie 2 przekrojów strugi prądu, możemy napisać ogólnie: SV= const. Zależność ta nazywana jest równaniem ciągłości: Dla cieczy nieściśliwej iloczyn prędkości przepływu i pola przekroju jest wielkością stałą. W czasie t przepływa ciecz o objętości V= SVt.

Przepływ laminarny jest to przepływ uwarstwiony (cieczy lub gazu), w którym kolejne warstwy płynu nie ulegają mieszaniu (w odróżnieniu od przepływu turbulentnego, burzliwego). Przepływ taki zachodzi przy małych prędkościach przepływu, gdy liczba Reynoldsa nie przekracza tzw. wartości krytycznej.

Turbulencja, przepływ burzliwy - w mechanice ośrodków ciągłych, reologii i aerodynamice - określenie bardzo skomplikowanego, nielaminarnego ruchu płynów. Ogólniej termin ten oznacza złożone zachowanie dowolnego układu fizycznego, czasem zachowanie chaotyczne. Ruch turbulentny płynu przejawia się w występowaniu wirów, zjawisku oderwania strugi, zjawisku mieszania. Dziedzinami nauki, które analizują zjawiska związane z turbulencją, są: hydrodynamika, aerodynamika i reologia. Model matematyczny turbulencji próbuje się tworzyć na bazie teorii układów dynamicznych i teorii chaosu.

Typowym przykładem utraty stabilności ruchu przez przepływ jest unoszący się znad papierosa dym. Początkowo układa się on w pasma (ruch laminarny), by ok. 10 cm nad papierosem wytworzyć początkowe zawirowania, które w końcu tracą uporządkowana strukturę. Innym przykładem ruchu słabo turbulentnego, a właściwie wirowego, jest smuga dymu za wysokimi kominami przemysłowymi: dym układa się w łańcuszek wirów zwany ścieżką von Karmanna.

Turbulencja ma liczne i ważne zastosowania. Wyniki jej badań są istotne m.in. w analizie procesów spalania gazów i cieczy, znajdując zastosowanie w budowie układów wtrysku paliwa i układów tłokowych w samochodach. Zastosowania turbulencji obejmują także konstrukcje przyrządów pomiarowych pozwalających np. mierzyć stan zastawek sercowych czy prędkości przepływu krwi w żyłach na podstawie widma akustycznego szumów turbulentnie płynącej krwi.

Przy przepływie wszystkich cieczy rzeczywistych ujawniaja sie wieksze lub mniejsze

siły tarcia. W przeciwienstwie do ruchu ciał stałych, w którym tarcie wystepuje tylko

na powierzchni, w cieczach i w gazach ujawnia sie ono w całej objetosci. Jest wiec

zwane tarciem wewnetrznym lub lepkoscia.

Przypuscmy, ze mamy dwie płaskie płytki o powierzchni S, a pomiedzy nimi ciecz,

tak jak to przedstawiono na rysunku Rys.1. Jezeli jedna z płytek bedzie sie poruszac

wzgledem drugiej z niewielka predkoscia v, to siła potrzebna do podtrzymania ruchu

bedzie proporcjonalna do powierzchni S i predkosci v, a odwrotnie proporcjonalna do

odległosci płytek d

F = _

Sv

d

. (13.1)

Stała _ nazywamy współczynnikiem lepkosci. Jednostka _ w układzie SI jest [Pa·s].

Rys. 1. Rysunek pomocniczy do definicji współczynnika lepkosci

Zjawisko lepkosci wykazuja wszystkie ciecze i gazy. (Jednym dosc szczególnym wyjatkiem

jest ciekły hel, który w temperaturach bliskich zera bezwzglednego wykazuje

zjawisko nadciekłosci czyli zupełne znikniecie lepkosci.) Lepkosc zalezy w duzym stopniu

od temperatury. Dla gazów rosnie proporcjonalnie do temperatury bezwzglednej.

Dla cieczy zmniejsza sie znacznie ze wzrostem temperatury. Bardzo silna zaleznosc

temperaturowa obserwuje sie dla cieczy o duzej lepkosci jak np. dla gliceryny (patrz

dane w tabeli 1) czy dla olejów silnikowych.

Spadanie kuli w cieczy lepkiej w zakresie opływu laminarnego

Lepkosc płynów (cieczy i gazów) jest odpowiedzialna za wystepowanie oporów

ruchu ciała poruszajacego sie w płynie. Trajektorie czastek cieczy wokół poruszajacej

sie kuli przedstawia rysunek

Jest to przykład opływu laminarnego, wystepujacego przy małych predkosciach,

kiedy ciecz opływajaca kule nie tworzy jeszcze zadnych wirów czy turbulencji. W

analogii do równania (13.1) siła oporu lepkiego działajacego na dowolny przedmiot w

zakresie opływu laminarnego jest proporcjonalna do współczynnika lepkosci i predkosci

kuli. Siłe oporu ruchu działajaca ze strony cieczy na poruszajaca sie w niej kulke

wyraza wzór Stokesa_

F = 6__rv, (13.2)

gdzie:

v - predkosc kulki,

r - promien kulki.

Wzór ten jest słuszny, gdy kulka porusza sie w nieograniczonej objetosci cieczy. W

przypadku, gdy ruch kulki odbywa sie wzdłuz osi cylindra o promieniu R wzór (13.3)

przybiera postac

F = 6__rv_1 + 2, 4

r

R_. (13.3)

Jesli kulka spada w cieczy pod wpływem grawitacji, działaja na nia nastepujace trzy

siły (rys.2):

1. F = mg - siła ciezkosci,

2. Fw = mwg = _V g - siła wyporu Archimedesa,

gdzie:

_ - gestosc cieczy,

V - objetosc kulki,

3. F0 = Kv - siła oporu (siła Stokesa),

gdzie K = 6__r_1 + 2, 4

r

R_.

Zgodnie z II zasada dynamiki równanie ruchu kulki ma postac

ma = F − Fw − F0 (13.4)

lub

m

dv

dt

= F − Fw − Kv.

Jest to równanie rózniczkowe pierwszego rzedu ze wzgledu na predkosc v.

Jezeli w chwili poczatkowej t = 0 predkosc v = v0, to po scałkowaniu dostajemy

zaleznosc predkosci od czasu w postaci

v(t) = vgr + (v0 − vgr) exp _t

_ _, (13.5)

gdzie wielkosc _ = m/K nazywamy stała czasowa.

Zaleznosc predkosci od czasu dla kulki poruszajacej sie w cieczy lepkiej przedstawia

rysunek Rys.3. Drugi wyraz po prawej stronie wzoru (13.5) maleje eksponencjalnie

z czasem, wiec dla dostatecznie duzego t jest on zaniedbywalnie mały.

_G.G. Stokes (1819-1903), fizyk i matematyk angielski. W kursie matematyki poznajemy twierdzenie

Stokesa dotyczace całek krzywoliniowych i powierzchniowych.

13-3

Skutkiem tego ruch kulki po czasie rzedu 3_ staje sie jednostajny z predkoscia

graniczna równa

vgr =

F − Fw

K

=

(m − _V )g

6__r(1 + 2, 4

r

R

)

(13.6)

Pomiar predkosci spadania kulki w cieczy stanowi jedna z metod wyznaczania

współczynnika lepkosci cieczy. Droga jaka przebedzie kulka przed osiagnieciem predkosci

granicznej wynosi około 3_vgr. Pomiar predkosci granicznej wykonac nalezy na

odcinku drogi (rys.5), na której kulka osiagneła juz ustalona predkosc. Ze wzoru (13.6)

otrzymujemy

_ =

(m − _V )g

6_rvgr(1 + 2, 4

r

R

).

(13.7)

Wyznaczenie lepkosci metoda Stokesa polega na bezposrednim pomiarze wszystkich

wielkosci wystepujacych po prawej stronie wzoru (13.7). Zamiast kul wykonanych

z ciała stałego wykorzystac tez mozna kuliste krople cieczy o wiekszej gestosci, spadajace

w cieczy badanej.

Zakres stosowalnosci wzoru Stokesa

Wzór Stokesa jest słuszny tylko dla przepływów laminarnych. Parametrem, który

decyduje o charakterze opływu cieczy wokół ciała jest liczba Reynoldsa, dana wzorem

ogólnym

Re =

vl_

_

, (13.8)

gdzie:

_ - gestosc cieczy,

l - wymiar liniowy poruszajacego sie ciała mierzony w kierunku

prostopadłym do wektora v.

W przypadku kulki przyjmujemy l = 2r.

Jak dotad nie ma teorii pozwalajacej w sposób scisły opisac odstepstwa od wzoru Stokesa

ze wzrostem liczby Reynoldsa. Badania doswiadczalne wskazuja, ze odstepstwa

pojawiaja sie juz dla Re < 1, i narastaja w sposób ciagły tak, ze nie sposób podac

okreslona wartosc liczby Reynoldsa, ponizej której wzór Stokesa jest w pełni dokładny.

Jest to sytuacja odmienna od przypadku przepływu cieczy przez rure, kiedy to

ostre przejscie od przepływu laminarnego do turbulentnego pojawia sie dopiero przy

Re _= 2000.

Ze wzgledu na ograniczony zakres stosowalnosci wzoru Stokesa, metoda spadania

kulki nadaje sie do wyznaczania _ dla cieczy o stosunkowo duzej lepkosci.

1. Współczynnik lepkości zależy od temperatury

2. Współczynnik lepkości η nazywamy dynamicznym współczynnikiem lepkości w odróżnieniu od kinematycznego współczynnika lepkości definiowanego jako η/ρ (ρ → gęstość cieczy)

Lepkość krwi

1. Krew jest cieczą nieniutonowską → nie jest spełniona relacja

2. Lepkość krwi zależy od hematokrytu

3. Przy stałym hematokrycie lepkość krwi zależy od agregacji i deformacji krwinek

IV. Charakterystyka laminarnego i turbulentnego przepływu cieczy.

Oddziaływania między cząsteczkami cieczy (których natura jest w zasadzie elektryczna)

powodują, Ŝe w kaŜdej cieczy rzeczywistej, w odróŜnieniu od jej modelowego odpowiednika -

cieczy idealnej - występuje tarcie wewnętrzne, zwane teŜ lepkością. Lepkość charakteryzuje opór

cieczy przeciw płynięciu pod działaniem sił zewnętrznych. Wpływ lepkości w cieczach ujawnia

się w całej ich objętości. RozwaŜmy warstwę cieczy o grubości h , zawartą między dwiema płaskimi

i równoległymi płytkami np. P i P' (o powierzchni S kaŜda), z których P spoczywa, a P'

przemieszcza się z prędkością vo pod wpływem stycznej siły zewnętrznej o F

r

( rys.1 ). Tarcie

wewnętrzne powoduje powstanie między dwiema sąsiednimi warstwami cieczy, poruszającymi

się z niejednakową prędkością, sił stycznych do powierzchni tych warstw i skierowanych odwrotnie

do ich prędkości względnej. Prędkość płytki P' - vo , jest stała, o ile siła tarcia wewnętrznego

cieczy T (tzw. opór lepki), występująca między drobinami cieczy, a w szczególności w warstwie

przylegającej do płytki P', równowaŜy siłę zewnętrzną: T F

r r

  . Cząsteczki cieczy przylegające

do płaszczyzny P' przesuwają się wraz z nią z prędkością vo , natomiast cząsteczki cieczy

przylegające do płytki P (spoczywającej) mają prędkość zerową. W tej sytuacji, i pod warunkiem,

Ŝe odkształcenie postaciowe cieczy jest jednorodne, w kierunku prostopadłym do powierzchni

płytek (np. w kierunku osi z), w polu przekroju poprzecznego strugi ustala się prze

pływ cieczy o róŜnych lokalnych prędkościach, zmieniających się liniowo w przedziale od o v

r

=

0 (dla z = 0) do o v

r

= vo ( dla z = h ).

Rys.1 Rozkład wektora prędkości cieczy rzeczywistej (lepkiej) zawartej między

dwiema płytkami równoległymi P i P' , z których płytka P spoczywa.

Stan taki opisuje się gradientem prędkości o jednej nie znikającej wartości w kierunku osi z :

dv/dz = vo/h. W przypadku gdy odkształcenie postaciowe cieczy, pod wpływem stycznej siły

zewnętrznej Fo jest jednorodne, współczynnik lepkości cieczy , będący miarą oporu lepkiego

cieczy, wylicza się ze wzoru Newtona [1]:

dt

d

S

Fo

v 

  ( 1 )

W układzie SI jednostką lepkości jest 1 Pa·s (paskalosekunda). We wzorze (1) wyraŜenie

t = Fo/S oznacza działające na płytę napręŜenie styczne. Takie napręŜenie działa teŜ na kaŜdą

równoległą do płytki warstwę cieczy, która porusza się z prędkością róŜną od prędkości warstwy

sąsiedniej. Wobec tego, Ŝe cząsteczki płynącej cieczy rzeczywistej (lepkiej), w sąsiednich warstwach,

poruszają się z róŜnymi prędkościami, przepływ jej wygodnie jest scharakteryzować podając

średnią prędkość ruchu. Przy małych średnich prędkościach, tory cząsteczek cieczy są liniami

gładkimi, linie prądu są równoległe i nie mieszają się. Taki przepływ nazywa się regularnym,

warstwowym lub laminarnym. Ze wzrostem średniej prędkości przepływu tory cząsteczek

cieczy nabierają charakteru nieuporządkowanego, burzliwego. W cieczy tworzą się zawirowania

i występują nieregularności przepływu strug cieczy. Taki ruch cieczy nazywany jest turbulentnym.

W przypadku gdy przepływ cieczy jest laminarny, współczynnik lepkości  ma charakter

stałej fizycznej cieczy. Nie zaleŜy on od grubości warstwy ośrodka lepkiego ani od rozmiarów

płytek. Nie zaleŜy teŜ od napręŜenia stycznego.

Ze wzrostem średniej prędkości przepływu i w warunkach jego złoŜonej geometrii, moŜe

nastąpić zmiana charakteru przepływu z laminarnego w turbulentny.

W takiej sytuacji pojęcie oporu lepkiego naleŜy zastąpić pojęciem oporu turbulentnego.

V. Prawa przepływu cieczy

V.1 Ciecz idealna.

Podstawową zasadą fizyczną, rządzącą przepływem cieczy idealnej (nielepkiej, nieściśliwej,

niewaŜkiej) przez przewody o róŜnych przekrojach poprzecznych jest "zasada ciągłości strugi".

Jeśli w miejscu gdzie przekrój strugi jest A, prędkość płynącej cieczy jest v, a w innym miejscu

strugi odpowiednio przekrój poprzeczny wynosi A' i prędkość przepływu wynosi v', to zasada ta

pozwala zapisać równanie:

A A      v v ( 2 )

Prawo to, jakkolwiek sformułowane dla cieczy idealnej, moŜna stosować do przepływu cieczy

rzeczywistej, jeśli przez v i v' rozumieć będziemy średnie prędkości przepływu w obszarach

strugi cieczy o przekrojach odpowiednio A i A' oraz o ile moŜna uznać, Ŝe prędkość cieczy jest

stała.

Drugim podstawowym prawem przepływu cieczy idealnej jest "zasada Bernoulliego", którą

dla określonej strugi, wyodrębnionej w płynącym płynie, ujmuje równanie:

. gh const v p    ρ ρ 2

2

1 ( 3 )

gdzie ρ jest gęstością cieczy, h - wysokością wybranego przekroju poprzecznego strugi cieczy

ponad poziom odniesienia, v - lokalną prędkością przepływu, p - ciśnieniem w danym przekroju

poprzecznym strugi cieczy, g - wartością przyspieszenia ziemskiego.

V.2 Ciecz rzeczywista przepływająca przez kapilarę.

Podczas laminarnego wypływu cieczy rzeczywistej przez kapilarę (o długości l, której promień

wewnętrzny przekroju kołowego jest R), spowodowanego róŜnicą ciśnień na jej końcach

(p1 - p2 ), tory cząsteczek cieczy są prostoliniowe i równoległe do osi rurki. JednakŜe prędkości

ich, w punktach wzdłuŜ średnicy kapilary ( pokrywającej się np. z osią r ), są zróŜnicowane co do

wartości. Największą prędkość mają cząsteczki na osi kapilary ( r = 0 ), natomiast drobiny przylegające

do ścianek wewnętrznych rurki ( r = R ) mają prędkość równą zeru. Symetria zagadnienia

pozwala wyodrębnić w płynie współśrodkowe cylindry o promieniu r ( dla 0 < r < R ) i grubości

dr na tyle małej, Ŝe prędkość drobin cieczy w zakresie wybranego cylindra jest stała i wynosi

v(r) (rysunek 2).

Rys.2 Rozkład prędkości przepływu cieczy lepkiej w rurce o promieniu

R pod wpływem róŜnicy ciśnień p1 - p2 .

JeŜeli przepływ jest laminarny, to jedynie ruch cieplny cząsteczek powoduje wymianę pędu zachodzącą

poprzez ścianki tak pomyślanych walców. Ten ruch cieplny ma tendencję do wyrównywania

prędkości cząsteczek z sąsiednich obszarów. Ilościowo proces ten opisuje się siłą tarcia

wewnętrznego T, proporcjonalną do powierzchni bocznej walców oraz do gradientu prędkości:

dr

) r ( d

S T

v    ( 4 )

r + dr r

R

p1 p2

l

) ( v r

r

gdzie  jest współczynnikiem lepkości.

W warunkach przepływu laminarnego, siła tarcia T i siła zewnętrzna F wynikająca (w tym przypadku)

z róŜnicy ciśnień na końcach kapilary ( F = r2 (p1 - p2) ), równowaŜą się:

0   F T

r r

( 5 )

Odpowiednie przekształcenia równania (5), przeprowadzone dla warunków brzegowych: v(r

= 0) = vo i v(r = R) = 0, pozwalają wyprowadzić funkcję opisującą zaleŜność prędkości drobin

cieczy od promienia cylindra:

) r R (

l

) p p (

) r ( 2 2 2 1

4









v ( 6 )

Rysunek 2 ilustruje tę zaleŜność (kwadratową) dla omawianego przypadku. Wzór (6) umoŜliwia

obliczenie średniej prędkości laminarnego wypływu cieczy przez rurkę. Jeśli przez V oznaczymy

objętość cieczy wypływającej w czasie t, to natęŜenie prądu cieczy opisuje wzór zwany teŜ równaniem

Hagena-Poiseuille'a:

l

R ) p p (

t

V

 8

4

2 1   ð

( 7 )

Natomiast średnia prędkość wypływu wody przez kapilarę wynosi:

t

V

R

v    2

1

ð

( 8 )

NaleŜy podkreślić, Ŝe równanie (7) ma zastosowanie wyłącznie do przepływu laminarnego.

W przepływie cieczy lepkiej energia kinetyczna Ek cieczy jest mniejsza od pracy W siły zewnętrznej

F poruszającej płyn ( Ek < W ). Obliczenia energii kinetycznej cieczy prowadzą do

wyniku [2]:

12 2 1

2 R R

) p p ( R Ek 



 



ρv

ð ( 9 )

We wzorze (9) wyraŜenie:



ρ R

Re

v

 ( 10 )

nazywa się liczbą Reynoldsa. Jest to wielkość bezwymiarowa. Wprowadził ją w 1883 r. O. Reynolds.

Znaczenie tej liczby nie ogranicza się tylko do analizowanego w tym opracowaniu przypadku.

Jej stałość dla róŜnych przepływów równowaŜna jest tzw. podobieństwu przepływu. Na

podstawie doświadczeń nad ruchem płynów, Reynolds stwierdził, Ŝe jeśli mamy róŜne ciecze

płynące z róŜnymi prędkościami w róŜnych przewodach, to charakter ruchu tych cieczy będzie

jednakowy przy jednakowych wartościach liczby Re dla tych przepływów.

Korygując nieco wyraŜenie dla Re podane np. w [2], moŜna zapisać:

cieczy obj. tej zeniu przemieszc przy lepkości oporu sil pokonanie na zuŜyta praca

v prędkości do cieczy objętości zadanej enie przyspiesz na zuŜyta praca  e R (11)

Z powyŜszego wyraŜenia wynika, Ŝe wzrost liczby Re oznacza zwiększenie roli pracy zuŜytej na

przyspieszenie cieczy, natomiast spadek jej wartości oznacza zwiększenie roli pracy zuŜytej na

pokonanie oporu lepkości.

Laminarnym przepływom cieczy rzeczywistych przez przewody odpowiada wartość liczby

Re mniejsza od pewnej wartości krytycznej Re. Przy wzroście prędkości przepływu cieczy następuje

przekroczenie krytycznej wartości liczby Reynoldsa. Odpowiada to zmianie charakteru wypływu

cieczy, z laminarnego w turbulentny. O ile ruch laminarny odpowiada stanowi pewnej

równowagi dynamicznej, i przy wartościach Re mniejszych od minimalnej wartości krytycznej

równowaga ta jest trwała, to przy Re większych od niej powstaje stan równowagi chwiejnej. Przy

minimalnym zaburzeniu zostaje on zniszczony, co powoduje przejście ruchu laminarnego w turbulentny.

JeŜeli natomiast nie ma zaburzenia, to stan równowagi chwiejnej moŜe się utrzymywać.

Doświadczalnie stwierdzono, Ŝe wartość Re zaleŜy od sposobu przeprowadzenia doświadczenia,

między innymi od nierówności powierzchni rury, sposobu wpływania cieczy do rury. JeŜeli ciecz

wpływająca do rury jest słabo zaburzona, to ruch przejdzie z laminarnego w turbulentny przy

duŜej wartości Rek sięgającej kilkudziesięciu tysięcy i odwrotnie, zaburzenia ruchu pociągają za

sobą małe wartości Rek [3].

6. przeciążenia: Przeciążenie - pozorne zwiększenie się ciężaru (najczęściej u członka załogi samolotu, szybowca, statku kosmicznego, pasażera rollercoastera), w sytuacji gdy na jego ciężar nakłada się przyśpieszenie (zarówno liniowe jak i odśrodkowe) związane z manewrem pojazdu. Do takich manewrów zaliczamy zmiany prędkości, wysokości i kierunku (kursu).

W locie ustalonym na stałej wysokości, przy stałej prędkości i bez zmiany kursu - przeciążenia nie występują.

Wielkość przeciążenia określa się przy pomocy wielokrotności stałej g, która mówi ile razy wartość przyśpieszeń przekracza przyspieszenie ziemskie. 1 g = 9,8 m/s²

Przeciążenia mogą być dodatnie (gdy działają w kierunku od głowy do nóg) i ujemne (w kierunku przeciwnym). Gdy działają w kierunku poziomym, o dodatnim mówi się, kiedy oddziałuje w kierunku klatka piersiowa - plecy; ujemne zwrócone jest przeciwnie.

Największe, jednak najkrócej działające, przeciążenia występują w trakcie katapultowania (rzędu 40 g), podczas wyczynowej akrobacji lotniczej, podczas walki powietrznej samolotu myśliwskiego (do 10 g). Człowiek w stanie spoczynku poddany jest przyspieszeniu 1g, a 0g w stanie nieważkości.

Długotrwałe przeciążenie doprowadza do zaburzeń widzenia (krew odpływa z siatkówki oka), a im większa jest wartość przeciążenia - tym krócej może ono działać na organizm np. pilota bez obawy o niekorzystny wpływ na stan zdrowia.

Organizm człowieka dużo lepiej znosi przeciążenia dodatnie niż ujemne.

Skutki przeciążenia można zmniejszać np. poprzez skafander przeciwprzeciążeniowy czy leżącą pozycję pilota. Ważną rolę odgrywa systematyczny trening i dobra sprawność fizyczna pilota.

W warunkach ziemskich stanu przeciążenia można doświadczyć w windzie ruszającej do góry. Duże przeciążenia, głównie w celu badania ich wpływu na pilotów i astronautów, uzyskuje się w wirówce przeciążeniowej.

Opis tej samej sytuacji w układzie nieinercjalnym, związanym z samochodem.

W układzie nieinercjalnym związanym z samochodem sytuację widzimy jakby od środka (np. jako sam samochód). W tym układzie samochód i kierowca mają prędkość równą zero; przyspieszenie wypadkowe też wynosi zero (w końcu samochód nie porusza się względem jego kierowcy).

Teraz mamy aż 4 siły działające na kierowcę - 3 siły wymienione poprzednio i jedna nowa - siła bezwładności:

	Siła ciężkości
	Siła reakcji podłoża równoważąca siłę ciężkości
	Siłę hamująca
	Dodatkowo występuje siła bezwładności równoważąca siłę hamującą

Narysuję te siły jeszcze raz, sprowadzając ludzika do punktu.

W układzie nieinercjalnym wszystkie działające siły równoważą się. W szczególności siła bezwładności równoważy siłę hamującą.

Mimo tego, że siły są inne niż poprzednio, to II zasada dynamiki dalej jest spełniona - bo wypadkowa siła jest równa zero, ale także przyspieszenie w układzie obserwatora jest równe zero. Czyli równanie II zasady dynamiki (
) jest zachowane, jako że a = 0 i F = 0.

---