שתי עדשות ומסך
העין היא כדור של ג’לי שקוף בקוטר של כ־24 mm, קצת קטן מכדור פינג־פונג, עם מערכת עדשות בחזית ומסך רגיש לאור שמצפה את הצד האחורי. הסצנה חוצה עין דרך מרכזה, כך שאתם מביטים בה מהצד, והכרטיס עומד לפניה משמאל.
אור מהכרטיס פוגש תחילה את הקרנית, הכיפה השקופה שבחזית. פני השטח המעוקלים שלה עושים כשני שלישים מהשבירה, כי האור מאט בחדות כשהוא עובר מהאוויר אל העין (אותה תופעה ששוברת קש בכוס מים; ראו שבירת אור). מאחורי הקרנית, הקשתית הצבעונית פותחת או סוגרת את האישון, החור שבמרכזה, כדי להכניס יותר או פחות אור. אחריה באה העדשה, דסקית שקופה וגמישה שעושה את שאר השבירה, ובניגוד לקרנית יכולה לשנות כמה.
יחד הן מחזירות את האור מכל נקודה בכרטיס אל נקודה על הרשתית, השכבה הדקה שמצפה את אחורי העין. זו עדשה שעושה מה שעושה זכוכית מגדלת כשהיא מטילה תמונה של חלון על הקיר, ומה שעושה עדשת מצלמה על החיישן שלה.
כוחה של עדשה נמדד בדיופטריות: אחד חלקי אורך המוקד שלה במטרים. הקרנית והעדשה יחד הן כ־60 דיופטריות, כלומר הן היו מביאות אור מקביל למוקד כ־17 mm מאחוריהן, או כ־22 mm בתוך הג’לי של העין, שבו האור נע לאט יותר. הרשתית נמצאת בדיוק שם.
למקד קרוב ורחוק
אור מעצם רחוק מגיע כמעט מקביל. אור ממשהו קרוב מתפזר יותר כשהוא מגיע לעין, וצריך שבירה חזקה יותר כדי לחזור לנקודה באותו מרחק. מצלמה מזיזה את העדשה שלה; העין משנה את צורת העדשה.
טבעת של שריר, השריר הריסני, מקיפה את העדשה, שתלויה בה על מאות סיבים דקים. כשהשריר רפוי, הטבעת רחבה, הסיבים נמתחים ומותחים את העדשה לצורה שטוחה: העין מכוונת לרחוק. כשהשריר מתכווץ, הטבעת מצטמצמת, הסיבים מתרופפים, והעדשה הגמישה קופצת לצורה עגולה יותר ששוברת את האור חזק יותר. זו התאמה (אקומודציה). כל דיופטרייה שהיא מוסיפה מקרבת את המוקד: 3 דיופטריות לספר במרחק שליש מטר, 10 לאצבע במרחק 10 cm.
יש לכך גבול. הנקודה הקרובה ביותר שהעין יכולה למקד בה היא הנקודה הקרובה שלה. העדשה של ילד בן עשר יכולה להוסיף כ־14 דיופטריות, מספיק כדי למקד במשהו במרחק 7 cm; בגיל 30 היא מוסיפה כ־7 דיופטריות, נקודה קרובה של 14 cm. קרוב מזה, האור היה נפגש מאחורי הרשתית, והכרטיס מיטשטש.
נסו: עם העין רגילה, לחצו על רחוק 6 m, ואז על קריאה 30 cm, וצפו בעדשה מתעגלת ובשריר הריסני מכהה כשהוא מתכווץ. אחר כך גררו את מרחק הכרטיס עד 0.1 m: העדשה בשיא עגלגלותה, והאור עדיין נפגש מאחורי הרשתית.
התמונה הפוכה
עקבו אחרי האור בצבע ענבר מראש האות ואחרי האור הכחול מתחתיתה. הם מצטלבים בתוך העין, כך שראש הכרטיס נוחת בתחתית הרשתית, וצדו השמאלי של הכרטיס בצד ימין. כל תמונה על הרשתית הפוכה.
שום דבר לא הופך אותה בחזרה. המוח אף פעם לא רואה את הרשתית; הוא מקבל ממנה אותות ובונה מהם את התחושה שלנו היכן נמצאים דברים, יחד עם מה שאנחנו נוגעים בו ואיך שאנחנו זזים. ב־1897 הרכיב הפסיכולוג ג’ורג’ סטרטון עדשה שהפכה את העולם למשך שמונה ימים. בהתחלה הוא גישש ומעד; תוך ימים ספורים הוא התנועה בקלות, ולקראת הסוף העולם אף נראה לו לפעמים ישר.
קוצר ראייה ורוחק ראייה
עין רואה בחדות רק אם האור נפגש על הרשתית: מילימטר לכאן או לכאן משנה הכול. לרוב העיניים שצריכות משקפיים יש אופטיקה תקינה לגמרי; הן פשוט באורך הלא נכון בשבילה.
עין קוצרת ראייה (מיופיה) ארוכה מדי. עדשה רפויה מביאה אור מרחוק לנקודה לפני הרשתית, ועד שהאור מגיע לרשתית הוא כבר התפזר לכתם. רק דברים קרובים חדים: העין קוצרת הראייה בסצנה, ארוכה מדי ב־1.1 mm, רואה בחדות רק קרוב מכ־35 cm, וקרוב יותר מעין רגילה. היא צריכה משקפיים עם עדשה מפזרת, דקה יותר במרכז מבשוליים, שמפזרת מעט את האור לפני שהוא נכנס לעין: כאן מינוס 3 דיופטריות. קוצר ראייה מתחיל בדרך כלל בילדות, כשהעין גדלה, והוא נעשה נפוץ הרבה יותר; ילדים שמבלים יותר זמן בחוץ מפתחים אותו פחות.
עין רוחקת ראייה (היפרופיה) קצרה מדי. אפילו אור מרחוק היה נפגש מאחורי הרשתית, אלא אם העדשה ממקדת. עין צעירה רוחקת ראייה עושה בדיוק את זה, כל היום, וזה יכול לעייף אותה; ובעבודה מקרוב נגמרת לה יכולת המיקוד ראשונה. העין רוחקת הראייה בסצנה, קצרה מדי ב־1.6 mm, צריכה יותר ממחצית יכולת המיקוד שלה כדי לראות את הקיר הרחוק, ולא מצליחה למקד ספר קרוב מכ־45 cm. היא צריכה עדשה מרכזת, עבה יותר במרכז, שמתחילה את השבירה לפני שהאור נכנס לעין: כאן פלוס 4.5 דיופטריות.
משקפיים מסומנים לפי כוחם בדיופטריות, שלילי לקוצר ראייה וחיובי לרוחק ראייה. אופטומטריסט מוצא את הכוח בכך שהוא שם עדשות לפני העין עד שהשורות התחתונות בלוח חדות ביותר.
נסו: בחרו קוצרת ראייה ולחצו על רחוק 6 m. האור נפגש לפני הרשתית, ולוח הבדיקה שליד הסצנה מטושטש לגמרי. הפעילו את המשקפיים. אחר כך בחרו רוחקת ראייה, לחצו על קריאה 30 cm, וראו את האור המקווקו שהיה נפגש מאחורי הרשתית.
למה כולם מגיעים למשקפי קריאה
העדשה ממשיכה לגדול כל החיים, מוסיפה שכבות כמו בצל, ומתקשה בזמן הזה. בכל עשור השריר הריסני מצליח לסחוט ממנה פחות מיקוד. מתישהו בשנות הארבעים הנקודה הקרובה מתרחקת לכיוון אורך הזרוע, ואותיות קטנות מתחילות לדרוש מנורה חזקה וזרוע ארוכה. זו פרסביופיה, והיא קורה לכולם, לא משנה איך היו העיניים קודם.
העין המזדקנת בסצנה היא עין רגילה בגיל 60 שיכולה להוסיף רק קצת יותר מדיופטרייה אחת: היא רואה את הקיר הרחוק בצורה מושלמת, אבל שום דבר קרוב מכ־80 cm. משקפי קריאה של פלוס 2.5 דיופטריות עושים את המיקוד שהעדשה כבר לא מסוגלת לו, ומביאים דף במרחק 30 cm לפוקוס, אבל עכשיו העין רואה בחדות רק בין כ־28 cm לכ־41 cm. לכן אנשים מציצים מעל משקפי הקריאה, ולכן עדשות דו־מוקדיות ורב־מוקדיות שמות חלק חזק יותר בתחתית, שם אנחנו מביטים כשאנחנו קוראים.
נסו: בחרו מזדקנת, בת 60 ולחצו על קריאה 30 cm, ואז הפעילו את המשקפיים. עכשיו לחצו על מצד שני של החדר 3 m כשהמשקפיים עדיין מורכבים, והשוו בין שני הפסים בתרשים.
קנים ומדוכים
העבירו את התקרבות לרשתית אל התמונה על הרשתית. האות שעל הכרטיס, בגודל של אות בשורה התחתונה של לוח בדיקת ראייה, יוצרת תמונה שרוחבה רק כמה מאיות המילימטר על הגומית, גומה קטנה במרכז הרשתית שבה הראייה שלנו חדה ביותר. התמונה הפוכה, חדה או מטושטשת לפי המיקוד.
המשיכו אל קנים ומדוכים. הרשתית מכוסה בתאים רגישים לאור משני סוגים. כ־6 מיליון מדוכים פועלים באור טוב ובאים בשלושה סוגים, הרגישים ביותר לאור אדום, ירוק או כחול; השוואת האותות שלהם נותנת לנו צבע. בגומית הם צפופים מאוד, במרחק של כשתיים וחצי אלפיות המילימטר זה מזה, כך שתמונת האות מכסה כעשרה מהם לרוחב, וכל אחד מדווח רק על האור שעל קצהו. זה מה שיוצר פרטים: תמונה מטושטשת מאירה את כל המדוכים באותה מידה, והאות אובדת. כ־100 מיליון קנים, מחוץ לגומית, רגישים הרבה יותר, רואים רק בגווני אפור ומשתלטים באור עמום; באור יום הם מוצפים.
הרשתית מחווטת הפוך. האור צריך לעבור דרך שכבות של תאי עצב לפני שהוא מגיע לקנים ולמדוכים שבצד האחורי ביותר. בגומית השכבות האלה נדחקות הצידה, וזה מה שיוצר את הגומה, כך שהאור מגיע שם אל המדוכים בלי הפרעה. תאי העצב אוספים את האותות של הקנים והמדוכים לכמיליון סיבים, שיוצאים יחד מהעין כעצב הראייה ונושאים דחפים כמו אלה של מערכת העצבים. במקום שבו הם יוצאים אין מקום לקנים או למדוכים, ולכן לכל עין יש נקודה עיוורת, כ־15 מעלות לצד המרכז, שאנחנו אף פעם לא מבחינים בה כי המוח ממלא אותה. איך המוח הופך את האותות האלה לתמונה שלפנינו, ואיך פועלים החושים האחרים, הם סיפורים למאמרים הבאים.
מה המודל הזה משמיט
העין בסצנה היא מודל פשוט: משטח שובר אחד של כ־60 דיופטריות לפני ג’לי, עדשה שמוסיפה מיקוד עד גבול קבוע, אישון שרוחבו תמיד 4 mm, ומיקוד חד בטווח של רבע דיופטרייה לכל כיוון. לעיניים אמיתיות יש משטחים שוברים שאינם כדורים מושלמים, עדשה שצפיפותה משתנה ממרכזה לשוליה, ואישון שמצטמצם באור חזק וכשאנחנו מביטים במשהו קרוב, מה שעוזר מעט לשמור על חדות מקרוב.
העיניים קוצרת הראייה ורוחקת הראייה שגויות רק באורכן; יש עיניים שקוצרות או רוחקות ראייה כי הקרנית או העדשה שלהן שוברות יותר מדי או פחות מדי, ולרבות יש קרנית שמעוקלת יותר בכיוון אחד מאשר באחר (אסטיגמטיזם), ומטשטשת קווים בכיוון אחד יותר מאחרים. לוח הבדיקה שליד הסצנה מיטשטש בפיזור חלק במקום הדסקה חדת השוליים שיוצר אישון אמיתי מחוץ לפוקוס, ומשמיט את המוח, שטוב בקריאת אות מטושטשת שהוא מצפה לה.
הקרניים מחוץ לעין יוצאות מכרטיס שמצויר קרוב בהרבה ממקומו האמיתי, והעין, התמונה וכל הבדל בין העיניים מצוירים גדולים מהמציאות כדי שאפשר יהיה לראות אותם. פיסת הרשתית אינה בקנה מידה: בגומית אמיתית האזור המרכזי בלי קנים רחב מכל הפיסה, והמדוכים שם דקים יותר.