Оптические методы исследования в офтальмологии

Зависимость скорости плоской волны в анизотропной среде от направления распространения и характера поляризации приводит к тому, что лучи света, преломляясь на поверхности среды, раздваиваются. Это явление называют двойным лучепреломлением.

Анизотропия среды может быть обусловлена как анизотропией молекул, составляющих ее, так и характером их взаимного расположения. Однако нет прямой зависимости анизотропии среды от анизотропных свойств элементов, составляющих ее.

Существуют среды, состоящие из анизотропных элементов, являющиеся изотропными. Обычно при хаотической ориентации молекул вещество является изотропным или почти изотропным.

Оптической анизотропией обладают многие биологические ткани и, даже, целые организмы. Выраженной анизотропией обладают, например, мышечная и костная ткань. Миофибриллы поперечнополосатых мышечных волокон при микроскопии в поляризованном свете обнаруживают двулучепреломление.

Оптической анизотропией обладают волокна некоторых растений, отдельные части клеток, хлоропласты. Структура биологических объектов сложнее кристаллической, это не простая периодичность элементов, а сложная картина двулучепреломления, меняющаяся в процессе жизнедеятельности структур и различная в разных частях этих структур.

Наибольший интерес представляет анизотропия, вызванная механическими деформациями (растяжением, сжатием, тугим зажатием в оправу). При этом изотропные тела становятся оптически анизотропными, а анизотропные - меняют свою анизотропию.

Это явление названо фотоупругостью или пъезооптическим эффектом. Физическая причина фотоупругости заключается в деформации электронных оболочек атомов и молекул, ориентации оптически анизотропных молекул, раскручивании и ориентировании значительных участков полимерных цепей, ориентации кристаллических участков и проч.

При исследовании оптически анизотропных сред в поляризованном белом свете на них наблюдаются ярко окрашенные интерференционные картины в виде цветных полос, форма которых зависит от характера анизотропии.

Всем точкам среды, в которых величина напряжений будет одинаковой, будет соответствовать одна и та же разность хода для света любой длины волны, окраска изображения для всех таких точек будет одинаковой.

Геометрическое место таких точек называется изохромой

. Темные полосы, пересекающие интерференционную картину, называются изоклинами

.

Анализируя форму изохром и изоклин, можно получать информацию о характере оптической анизотропии вещества.

Большой интерес представляет исследование тканей глаза в поляризованном свете, поскольку все они, в большей или меньшей степени, обладают оптической анизотропией, которая проявляется при их взаимодействии с поляризованным светом.

Своими анизотропными свойствами роговица, склера и сосудистая оболочка глаза обязаны коллагеновым волокнам. Коллаген является регулярной структурой с упорядоченным расположением волокон, что обусловливает его оптические свойства.

Нерегулярные коллагеновые волокна, идущие параллельно поверхности глазного яблока, были обнаружены в эписклере. В склеральной строме поляризованный свет дал возможность проследить направление нервов, обладающих не большим двулучепреломлением.

Установлено, что волокна соединительных и нервных тканей, состоящие из сочетания протеиновых цепей в форме мицелл, обладают двойным лучепреломлением, причем оптическая ось параллельна оси волокна.

Впервые оптическая анизотропия роговой оболочки глаза была описана Д. Брюстером в 1815 году. В 1861 году было произведено первое детальное изучение изолированной роговицы в скрещенных поляроидах и описана интерференционная картина на ней в виде темного креста по центру и цветных колец по периферии.