Линзы и очки
Главная часть очков — линзы — представляет собой прозрачные тела с двумя округлыми поверхностями, преломляющими свет. Очки придумал стеклянных дел мастер Сальвино Армати в 1285 г. Шлифуя стекло, он обнаружил, что выпуклые стеклянные изделия обладают увеличивающим свойством. Две выпуклые линзы он прикрепил спереди к полям шляпы и создал первые очки для людей с дальнозоркостью.
Украшение на пользу
Выпуклые линзы из прозрачных отшлифованных камней — горного хрусталя и берилла — находили при раскопках в Египте, Греции, Междуречье и Риме. Древнейшую хрустальную линзу сделали на о. Крит в 1600 г. до н. э.
В Междуречье, где раньше всех научились варить прозрачное стекло, в V-IV вв. до н. э. появились и первые стеклянные линзы. Удивительно, что и каменные, и стеклянные линзы в те времена служили только украшениями, люди не использовали их увеличивающие свойства. Даже то, что с помощью линзы можно разжечь огонь, открыли лишь в V в. до н. э. Впрочем, римляне всё же использовали линзы для улучшения зрения: известно, что близорукий император Нерон с трибуны разглядывал сражающихся гладиаторов через линзу из отшлифованного изумруда.
Итальянская мода
С падением Римской империи об увеличивающих линзах забыли, и это свойство стекла было заново открыто лишь в конце XIII в. Придуманные Армати очки на шляпе оказались не очень удобны. Линзы стали скреплять ремешками, которые обвязывали вокруг головы. К середине XIV в. появились очки в металлической оправе без дужек, державшиеся на носу. Польза от увеличительных стёкол была столь велика, что уже к началу XIV в. прибор для исправления зрения вошёл в моду и стал известен далеко за пределами Италии.
Линзы в помощь глазу
Наш глаз — это окружённый мышцами шар, в передней стенке которого располагается прозрачный хрусталик — природная линза. Лучи проходят через хрусталик и фокусируются на сетчатке — внутренней оболочке глаза, создавая там перевёрнутое изображение, как в камере-обскуре. Световые сигналы от сетчатки по зрительному нерву попадают в мозг, там переворачиваются, и мы видим правильную картину мира.
Хрусталик пластичен, и окружающие мышцы могут его сжимать, делая более выпуклым. Когда хрусталик расслаблен (наиболее плоский), расстояние от центра до сетчатки равно фокусному расстоянию хрусталика — т. е. параллельные лучи от дальних предметов в глазу сфокусируются строго на сетчатке. От ближних предметов лучи идут не параллельно, а под углом. Поэтому, чтобы сфокусировать свет от ближнего предмета на сетчатке, мышцы сжимают хрусталик, делая его более выпуклым и тем сокращая его фокусное расстояние, чтобы лучи снова сошлись на сетчатке.
С возрастом мышцы глаза слабеют, хрусталик теряет способность менять кривизну. Лучи от близких предметов, проходя через расслабленный хрусталик, фокусируются за пределами сетчатки, образуя на ней лишь расплывчатое изображение. Человек хорошо видит вдаль, но плохо различает предметы рядом с собой. Этот дефект зрения называется дальнозоркостью. Выпуклая собирающая линза очков меняет угол прохождения лучей через хрусталик, и фокус снова оказывается на сетчатке. Выпуклость линз компенсирует уплощённость хрусталика. Чем слабее мышцы сжимают хрусталик, тем более выпуклые линзы нужны для очков. При близорукости глазной шар вытягивается, расстояние от хрусталика до сетчатки удлиняется, и лучи от дальних предметов фокусируются, не доходя до сетчатки. Фокусное расстояние увеличивают с помощью вогнутых рассеивающих линз.
Развитие идеи
Создатели очков, ничего не зная о преломлении световых лучей и о строении глаза, опытным путём выяснили, что чем хуже человек видит вблизи, тем более выпуклыми надо делать линзы для его очков. Объяснил причину дальнозоркости и близорукости итальянский физик Ф. Мавролик в 1567 г. Он же предложил использовать вогнутые линзы для коррекции близорукости. Для людей, страдающих и близорукостью, и дальнозоркостью, нужны бифокальные очки, комбинирующие выпуклые и вогнутые линзы. Их в 1785 г. придумал американский учёный Б.Франклин.
Открытие свойств линз позволило изобрести множество приборов: лупу и бинокль телескоп и микроскоп, оптический прицел и фотокамеру.
