f

તમે પાછલા પ્રકરણમાં લેન્સ દ્વારા પ્રકાશના વક્રીભવન વિશે અભ્યાસ કર્યો છે. તમે લેન્સ દ્વારા રચાતા પ્રતિબિંબોની પ્રકૃતિ, સ્થિતિ અને સાપેક્ષ કદનો પણ અભ્યાસ કર્યો છે. આ વિચારો માનવ નેત્રના અભ્યાસમાં આપણી કેવી રીતે મદદ કરી શકે? માનવ નેત્ર પ્રકાશનો ઉપયોગ કરે છે અને આપણને આપણી આસપાસની વસ્તુઓ જોવા દે છે. તેની રચનામાં એક લેન્સ હોય છે. માનવ નેત્રમાં લેન્સનું કાર્ય શું છે? ચશ્મામાં વપરાતા લેન્સ દૃષ્ટિની ખામીઓ કેવી રીતે સુધારે છે? ચાલો આ પ્રકરણમાં આ પ્રશ્નો ધ્યાનમાં લઈએ.

અમે પાછલા પ્રકરણમાં પ્રકાશ અને તેના કેટલાક ગુણધર્મો વિશે શીખ્યા છીએ. આ પ્રકરણમાં, આપણે પ્રકૃતિમાં થતી કેટલીક પ્રકાશીય ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે આ વિચારોનો ઉપયોગ કરીશું. આપણે ઇન્દ્રધનુષની રચના, સફેદ પ્રકાશનું વિભાજન અને આકાશના વાદળી રંગ વિશે પણ ચર્ચા કરીશું.

10.1 માનવ નેત્ર

માનવ નેત્ર સૌથી મૂલ્યવાન અને સંવેદનશીલ ઇન્દ્રિયોમાંનું એક છે. તે આપણને અદ્ભુત વિશ્વ અને આપણી આસપાસના રંગો જોવા દે છે. આંખો બંધ કરીને, આપણે કોઈ હદ સુધી વસ્તુઓને તેમની ગંધ, સ્વાદ, અવાજ અથવા સ્પર્શ દ્વારા ઓળખી શકીએ છીએ. જો કે, આંખો બંધ કરીને રંગોને ઓળખવું અશક્ય છે. આમ, બધી ઇન્દ્રિયોમાંથી, માનવ નેત્ર સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે આપણને આપણી આસપાસનું સુંદર, રંગીન વિશ્વ જોવા દે છે.

આકૃતિ 10.1 માનવ નેત્ર

માનવ નેત્ર કેમેરા જેવું છે. તેની લેન્સ પ્રણાલી રેટિના નામના પ્રકાશ-સંવેદનશીલ પડદા પર પ્રતિબિંબ રચે છે. પ્રકાશ કોર્નિયા નામના પાતળા પડદા દ્વારા નેત્રમાં પ્રવેશે છે. તે આકૃતિ 10.1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે આંખના ગોળાની આગળની સપાટી પર પારદર્શક બહાર નીકળેલો ભાગ રચે છે. આંખનો ગોળો લગભગ ગોળાકાર આકારનો હોય છે જેનો વ્યાસ લગભગ $2.3 cm$ છે. આંખમાં પ્રવેશતા પ્રકાશ કિરણો માટેનું મોટાભાગનું વક્રીભવન કોર્નિયાની બાહ્ય સપાટી પર થાય છે. સ્ફટિકમય લેન્સ માત્ર રેટિના પર વિવિધ અંતરે વસ્તુઓને કેન્દ્રિત કરવા માટે જરૂરી કેન્દ્રલંબાઈના સૂક્ષ્મ સમાયોજન પૂરું પાડે છે. આપણે કોર્નિયાની પાછળ આઇરિસ નામની રચના જોઈએ છીએ. આઇરિસ એક ઘેરી સ્નાયુમય ડાયાફ્રામ છે જે પ્યુપિલના કદને નિયંત્રિત કરે છે. પ્યુપિલ આંખમાં પ્રવેશતા પ્રકાશની માત્રાને નિયમિત અને નિયંત્રિત કરે છે. નેત્ર લેન્સ રેટિના પર વસ્તુનું ઊલટું વાસ્તવિક પ્રતિબિંબ રચે છે. રેટિના એક નાજુક પડદો છે જેમાં પ્રકાશ-સંવેદનશીલ કોષોની અગણિત સંખ્યા હોય છે. પ્રકાશ-સંવેદનશીલ કોષો પ્રકાશિત થતાં સક્રિય થાય છે અને વિદ્યુત સંકેતો ઉત્પન્ન કરે છે. આ સંકેતો ઑપ્ટિક નર્વ દ્વારા મગજ સુધી મોકલવામાં આવે છે. મગજ આ સંકેતોનું અર્થઘટન કરે છે, અને અંતે, માહિતીની પ્રક્રિયા કરે છે જેથી આપણે વસ્તુઓને જેમ છે તેમ જોઈએ.

10.1.1 સમાયોજન શક્તિ

નેત્ર લેન્સ તંતુમય, જેલી જેવી સામગ્રીનું બનેલું છે. સિલિયરી સ્નાયુઓ દ્વારા તેની વક્રતા કેટલીક હદ સુધી સુધારી શકાય છે. આમ, નેત્ર લેન્સની વક્રતામાં ફેરફાર તેની કેન્દ્રલંબાઈ બદલી શકે છે. જ્યારે સ્નાયુઓ શિથિલ હોય છે, ત્યારે લેન્સ પાતળું બને છે. આમ, તેની કેન્દ્રલંબાઈ વધે છે. આ આપણને દૂરની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે જોવા દે છે. જ્યારે તમે આંખની નજીકની વસ્તુઓ જોઈ રહ્યાં હોવ, ત્યારે સિલિયરી સ્નાયુઓ સંકોચાય છે. આ નેત્ર લેન્સની વક્રતા વધારે છે. નેત્ર લેન્સ પછી જાડું બને છે. પરિણામે, નેત્ર લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ ઘટે છે. આ આપણને નજીકની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે જોવા દે છે.

નેત્ર લેન્સની તેની કેન્દ્રલંબાઈ સમાયોજિત કરવાની ક્ષમતાને સમાયોજન કહેવામાં આવે છે. જો કે, નેત્ર લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ એક ચોક્કસ ન્યૂનતમ મર્યાદા કરતાં ઓછી કરી શકાતી નથી. છાપેલા પાનાને તમારી આંખોની ખૂબ નજીક રાખીને વાંચવાનો પ્રયાસ કરો. તમે પ્રતિબિંબ ધૂંધળું જોઈ શકો છો અથવા આંખમાં તણાવ અનુભવી શકો છો. કોઈ વસ્તુને આરામથી અને સ્પષ્ટપણે જોવા માટે, તમારે તેને આંખોથી લગભગ $25 cm$ દૂર રાખવી જોઈએ. ન્યૂનતમ અંતર, જેના પર વસ્તુઓ તણાવ વિના સૌથી સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકાય છે, તેને સ્પષ્ટ દ્રષ્ટિનું ન્યૂનતમ અંતર કહેવામાં આવે છે. તેને આંખનું નજીકનું બિંદુ પણ કહેવામાં આવે છે. સામાન્ય દ્રષ્ટિ ધરાવતા યુવા પુખ્ત વ્યક્તિ માટે, નજીકનું બિંદુ લગભગ $25 cm$ છે. આંખ જેના સુધી સ્પષ્ટપણે વસ્તુઓ જોઈ શકે છે તે સૌથી દૂરનું બિંદુ આંખનું દૂરનું બિંદુ કહેવાય છે. સામાન્ય આંખ માટે તે અનંત છે. તમે અહીં નોંધ લઈ શકો છો કે સામાન્ય આંખ $25 cm$ અને અનંત વચ્ચેની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે જોઈ શકે છે.

કેટલીકવાર, વૃદ્ધાવસ્થામાં લોકોનું સ્ફટિકમય લેન્સ દૂધિયું અને ધૂંધળું બને છે. આ સ્થિતિને મોતિયાબિંદુ કહેવામાં આવે છે. આના કારણે દ્રષ્ટિનું આંશિક અથવા સંપૂર્ણ નુકસાન થાય છે. મોતિયાબિંદુની શસ્ત્રક્રિયા દ્વારા દ્રષ્ટિ પુનઃસ્થાપિત કરવી શક્ય છે.

10.2 દ્રષ્ટિની ખામીઓ અને તેમનું સુધારણું

કેટલીકવાર, આંખ તેની સમાયોજન શક્તિ ધીમે ધીમે ગુમાવી શકે છે. આવી પરિસ્થિતિઓમાં, વ્યક્તિ વસ્તુઓને સ્પષ્ટપણે અને આરામથી જોઈ શકતી નથી. આંખના વક્રીભવન દોષોને કારણે દ્રષ્ટિ ધૂંધળી બને છે.

દ્રષ્ટિની મુખ્યત્વે ત્રણ સામાન્ય વક્રીભવન ખામીઓ છે. આ છે (i) માયોપિયા અથવા નજીકની દ્રષ્ટિ, (ii) હાઇપરમેટ્રોપિયા અથવા દૂરની દ્રષ્ટિ, અને (iii) પ્રેસ્બાયોપિયા. આ ખામીઓ યોગ્ય ગોળાકાર લેન્સના ઉપયોગ દ્વારા સુધારી શકાય છે. અમે નીચે આ ખામીઓ અને તેમના સુધારણા વિશે ચર્ચા કરીએ છીએ.

આકૃતિ 10.2 (a), (b) માયોપિક આંખ, અને (c) અંતર્ગોળ લેન્સ સાથે માયોપિયા માટે સુધારણા

(a) માયોપિયા

માયોપિયાને નજીકની દ્રષ્ટિ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. માયોપિયા ધરાવતી વ્યક્તિ નજીકની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે જોઈ શકે છે પરંતુ દૂરની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે જોઈ શકતી નથી. આ ખામી ધરાવતી વ્યક્તિનું દૂરનું બિંદુ અનંત કરતાં નજીક હોય છે. આવી વ્યક્તિ થોડા મીટરના અંતર સુધી સ્પષ્ટપણે જોઈ શકે છે. માયોપિક આંખમાં, દૂરની વસ્તુનું પ્રતિબિંબ રેટિનાની સામે [આકૃતિ 10.2 (b)] અને રેટિના પર જ રચાતું નથી. આ ખામી (i) નેત્ર લેન્સની અતિશય વક્રતા, અથવા (ii) આંખના ગોળાના લંબાવાને કારણે ઊભી થઈ શકે છે. આ ખામી યોગ્ય શક્તિના અંતર્ગોળ લેન્સનો ઉપયોગ કરીને સુધારી શકાય છે. આ આકૃતિ 10.2 (c) માં દર્શાવેલ છે. યોગ્ય શક્તિનું અંતર્ગોળ લેન્સ પ્રતિબિંબને રેટિના પર પાછું લાવશે અને આમ ખામી સુધરી જશે.

(b) હાઇપરમેટ્રોપિયા

હાઇપરમેટ્રોપિયાને દૂરની દ્રષ્ટિ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. હાઇપરમેટ્રોપિયા ધરાવતી વ્યક્તિ દૂરની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે જોઈ શકે છે પરંતુ નજીકની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે જોઈ શકતી નથી. વ્યક્તિ માટે નજીકનું બિંદુ, સામાન્ય નજીકના બિંદુ $(25 cm)$ થી દૂર હોય છે. આવી વ્યક્તિએ આરામદાયક વાંચન માટે વાંચન સામગ્રીને આંખથી $25 cm$ થી વધુ દૂર રાખવી પડે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે નજીકની વસ્તુમાંથી પ્રકાશ કિરણો આકૃતિ 10.3 (b) માં બતાવ્યા પ્રમાણે રેટિનાની પાછળ એક બિંદુ પર કેન્દ્રિત થાય છે. આ ખામી ક્યાં તો (i) નેત્ર લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ ખૂબ લાંબી હોવાને કારણે, અથવા (ii) આંખનો ગોળો ખૂબ નાનો બની ગયો હોવાને કારણે ઊભી થાય છે. આ ખામી યોગ્ય શક્તિના બહિર્ગોળ લેન્સનો ઉપયોગ કરીને સુધારી શકાય છે. આ આકૃતિ 10.3 (c) માં દર્શાવેલ છે. કન્વર્જિંગ લેન્સવાળા ચશ્મા રેટિના પર પ્રતિબિંબ રચવા માટે જરૂરી વધારાની ફોકસિંગ શક્તિ પૂરી પાડે છે.

(c) પ્રેસ્બાયોપિયા

આંખની સમાયોજન શક્તિ સામાન્ય રીતે વૃદ્ધાવસ્થા સાથે ઘટે છે. મોટાભાગના લોકો માટે, નજીકનું બિંદુ ધીમે ધીમે પાછું હટે છે. તેઓને સુધારણાત્મક ચશ્મા વિના નજીકની વસ્તુઓ આરામથી અને સ્પષ્ટપણે જોવી મુશ્કેલ લાગે છે. આ ખામીને પ્રેસ્બાયોપિયા કહેવામાં આવે છે. તે સિલિયરી સ્નાયુઓના ધીમે ધીમે નબળા પડવા અને નેત્ર લેન્સની લવચીકતા ઘટવાને કારણે ઊભી થાય છે. કેટલીકવાર, એક વ્યક્તિ માયોપિયા અને હાઇપરમેટ્રોપિયા બંન્નેથી પીડિત હોઈ શકે છે. આવા લોકોને ઘણીવાર દ્વિ-ફોકલ લેન્સની જરૂર પડે છે. દ્વિ-ફોકલ લેન્સનો એક સામાન્ય પ્રકાર બંને અંતર્ગોળ અને બહિર્ગોળ લેન્સનો બનેલો હોય છે. ઉપરનો ભાગ અંતર્ગોળ લેન્સનો બનેલો હોય છે. તે દૂરની દ્રષ્ટિને સરળ બનાવે છે. નીચેનો ભાગ બહિર્ગોળ લેન્સ છે. તે નજીકની દ્રષ્ટિને સરળ બનાવે છે.

આજકાલ, કોન્ટેક્ટ લેન્સ અથવા શસ્ત્રક્રિયાકીય દખલગીરી દ્વારા વક્રીભવન ખામીઓને સુધારવાનું શક્ય છે.

આકૃતિ 10.3 (a), (b) હાઇપરમેટ્રોપિક આંખ, અને (c) હાઇપરમેટ્રોપિયા માટે સુધારણા

$N=$ હાઇપરમેટ્રોપિક આંખનું નજીકનું બિંદુ.

$N^{\prime}=$ સામાન્ય આંખનું નજીકનું બિંદુ.

ચિંતન કરો

તમે જે અદ્ભુત વસ્તુઓ જુઓ છો તેની વાત કરો,
તમે કહો છો કે સૂર્ય તેજસ્વી ચમકે છે;
મને તેની ગરમી અનુભવાય છે, પરંતુ તે કેવી રીતે કરી શકે છે
અથવા દિવસ અથવા રાત્રિ બનાવે છે?

શું તમે જાણો છો કે આપણી આંખો આપણા મૃત્યુ પછી પણ જીવી શકે છે? આપણા મૃત્યુ પછી આપણી આંખો દાન કરીને, આપણે એક અંધ વ્યક્તિના જીવનને પ્રકાશિત કરી શકીએ છીએ.

વિકાસશીલ દુનિયામાં લગભગ 35 મિલિયન લોકો અંધ છે અને તેમાંના મોટાભાગના ઇલાજ કરી શકાય છે. કોર્નિયલ અંધત્વ ધરાવતા લગભગ 4.5 મિલિયન લોકોને દાન કરાયેલી આંખોના કોર્નિયલ પ્રત્યારોપણ દ્વારા ઇલાજ કરી શકાય છે. આ 4.5 મિલિયનમાંથી, $60 %$ 12 વર્ષથી નીચેના બાળકો છે. તો, જો આપણને દ્રષ્ટિની ભેટ મળી છે, તો તેને કોઈ એવા વ્યક્તિને કેમ ન આપીએ જેની પાસે તે નથી? જ્યારે આંખો દાન કરવાની હોય ત્યારે આપણે શું ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ?

• આંખના દાતા કોઈપણ વય જૂથ અથવા લિંગના હોઈ શકે છે. જે લોકો ચશ્માનો ઉપયોગ કરે છે, અથવા જેમની મોતિયાબિંદુની શસ્ત્રક્રિયા થઈ છે, તેઓ હજુ પણ આંખો દાન કરી શકે છે. જે લોકો મધુમેહથી પીડિત છે, ઉચ્ચ રક્તચાપ ધરાવે છે, દમના દર્દીઓ અને જેમને સંક્રામક રોગો નથી તેઓ પણ આંખો દાન કરી શકે છે.
• આંખો મૃત્યુ પછી 4-6 કલાકની અંદર દૂર કરવી જોઈએ. તરત જ નજીકની આંખ બેંકને જાણ કરો.
• આંખ બેંકની ટીમ મૃત વ્યક્તિના ઘરે અથવા હોસ્પિટલમાં આંખો દૂર કરશે.
• આંખ દૂર કરવામાં માત્ર 10-15 મિનિટ લાગે છે. તે એક સરળ પ્રક્રિયા છે અને તે કોઈ વિકૃતિ તરફ દોરી જતી નથી.
• જે વ્યક્તિઓ એડ્સ, હેપેટાઇટિસ બી અથવા સી, રેબીઝ, તીવ્ર લ્યુકેમિયા, ટેટનસ, કોલેરા, મેનિન્જાઇટિસ અથવા એન્સેફાલાઇટિસથી સંક્રમિત હતા અથવા તેના કારણે મૃત્યુ પામ્યા હતા તેઓ આંખો દાન કરી શકતા નથી.

એક આંખ બેંક દાન કરાયેલી આંખો એકત્રિત કરે છે, મૂલ્યાંકન કરે છે અને વિતરિત કરે છે. દાન કરાયેલી બધી આંખો કડક તબીબી ધોરણોનો ઉપયોગ કરીને મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે. પ્રત્યારોપણ માટે અયોગ્ય જોવા મળેલી દાન કરાયેલી આંખોનો ઉપયોગ મૂલ્યવાન સંશોધન અને તબીબી શિક્ષણ માટે થાય છે. દાતા અને પ્રાપ્તકર્તા બંનેની ઓળખ ગુપ્ત રહે છે.

એક જોડી આંખો ચાર કોર્નિયલ અંધ લોકો સુધી દ્રષ્ટિ આપે છે.

10.3 પ્રિઝમ દ્વારા પ્રકાશનું વક્રીભવન

તમે શીખ્યા છો કે કેવી રીતે પ્રકાશ લંબચોરસ કાચના સ્લેબ દ્વારા વક્રીભવન પામે છે. સમાંતર વક્રીભવન સપાટીઓ માટે, જેમ કે કાચના સ્લેબમાં, નિર્ગમન કિરણ આપાત કિરણની સમાંતર હોય છે. જો કે, તે થોડું પાર્શ્વવર્તી વિસ્થાપિત થાય છે. પારદર્શક પ્રિઝમ દ્વારા પ્રકાશ કેવી રીતે વક્રીભવન પામશે? ત્રિકોણાકાર કાચના પ્રિઝમને ધ્યાનમાં લો. તેનો બે ત્રિકોણાકાર આધાર અને ત્રણ લંબચોરસ પાર્શ્વ સપાટીઓ છે. આ સપાટીઓ એકબીજા તરફ ઝુકેલી છે. તેના બે પાર્શ્વ ચહેરા વચ્ચેના ખૂણાને પ્રિઝમનો ખૂણો કહેવામાં આવે છે. ચાલો હવે ત્રિકોણાકાર કાચના પ્રિઝમ દ્વારા પ્રકાશના વક્રીભવનનો અભ્યાસ કરવા માટે એક પ્રવૃત્તિ કરીએ.

પ્રવૃત્તિ 10.1

• ડ્રોઇંગ પિનનો ઉપયોગ કરીને ડ્રોઇંગ બોર્ડ પર સફેદ કાગળની શીટ ફિક્સ કરો.
• તેના પર કાચનું પ્રિઝમ એવી રીતે મૂકો કે તે તેના ત્રિકોણાકાર આધાર પર આરામ કરે. પેન્સિલનો ઉપયોગ કરીને પ્રિઝમની રૂપરેખા દોરો.
• પ્રિઝમની એક વક્રીભવન સપાટી, ધારો કે $AB$, તરફ ઝુકેલી સીધી રેખા PE દોરો.
• બે પિન, ધારો કે બિંદુઓ $P$ અને $Q$ પર, રેખા $PE$ પર ફિક્સ કરો જેમ કે આકૃતિ 10.4 માં બતાવ્યા છે.
• $P$ અને $Q$ પર ફિક્સ કરેલી પિનની છબીઓ, બીજા ચહેરા AC દ્વારા જુઓ.
• બે વધુ પિન, બિંદુઓ $R$ અને $S$ પર, એવી રીતે ફિક