SCAN0036

176 Rozdział 15

Współczynnik refrakcji

Współczynnik refrakcji (współczynnik załamania) określa prędkość, z jaką światło przechodzi przez dany ośrodek. Im mniejsza prędkość światła w danym ośrodku, tym większy współczynnik załamania tego ośrodka. Współczynnik załamania może być ustalony przez podzielenie prędkości światła w próżni przez prędkość światła w danym ośrodku. Prędkość światła w powietrzu jest podobna do prędkości w próżni, chociaż istnieją pewne różnice. Z tego powodu bardziej poprawne technicznie przy opisywaniu współczynnika refrakcji wyliczanego dla prędkości światła w powietrzu jest używanie określenia: względny współczynnik załamania. Na przykład jeśli prędkość światła w danym ośrodku wynosi 140 000 mil/sekundę i prędkość światła w próżni 186 000 mil/sekundę, to współczynnik załamania światła dla danego ośrodka równy jest 1,33 (186 000 podzielone przez 140 000).

Współczynnik refrakcji warunkuje załamanie światła podczas wejścia pod pewnym kątem do ośrodka. Światło padające prostopadle do powierzchni ośrodka nie ulega załamaniu, niezależnie od współczynnika refrakcji. Ośrodek o wysokim współczynniku refrakcji będzie silniej załamywał światło niż o ten współczynniku niższym. Dlatego światło biegnąc z próżni (współczynnik refrakcji 1,00) i wpadając do soczewki (współczynnik refrakcji wyższy niż 1,00) będzie załamywane ku dołowi (ryc. 15.1).

Siła mocy łamiącej danego ośrodka jest determinowana przez kształt ośrodka i jego współczynnik załamania światła, jak również przez otaczające ośrodki. Na przykład okrągły kawałek litego szkła posiada znaczną moc łamiącą. Moc łamiąca wydrążonego cylindra szklanego jest niewielka, ale gdy zostanie wypełniony wodą, nada jej swój kształt i uzyska moc łamiącą podobną do mocy litej szklanej tuby. Co więcej, soczewka może stracić swoją moc, gdy zostanie zanurzena w płynie o tym samym współczynniku refrakcji.

Moc łamiąca ośrodków optycznych

Całkowity współczynnik refrakcji oka wynosi 1,33. Oko jednak składa się z układu optycznego o różnych współczynnikach załamania: współczynnik refrakcji rogówki wynosi 1,376; cieczy wodnistej, łez i ciała szklistego - 1,3337; niezmętniała soczewka ma współczynnik załamania światła w jądrze 1,41, a w korze 1,38.

Średni promień krzywizny powierzchni przedniej rogówki wynosi 7,8 mm. Ta wypukła (plusowa) krzywizna wraz ze współczynnikiem załamania 1,376 daje moc centralnej przedniej powierzchni łamiącej rogówki równą 48,8 dioptrii. Powierzchnia tylna rogówki jest wklęsła (minusowa) i redukuje ogólną siłę łamiącą rogówki o 5,8 dioptrii. Tak więc średnia moc łamiąca rogówki wynosi 43 dioptrie. Oko pozbawione rogówki posiada niewielką moc łamiącą, ponieważ przednia i tylna krzywizna są podobne. Moc rogówki w przeważającej mierze wynika z kształtu nadawanego jej przez ciecz wodnistą.

Moc łamiąca soczewki, tak jak jej kształt i współczynnik refrakcji, ma tendencję do zmian z wiekiem. Przeciętna moc łamiąca soczewki wynosi 15 dioptrii. Moc ta ulega zmianom (czasowym), zależnym od akomodacji.