Budowa oka

Oko składa się z takich elementów jak rogówka, tęczówka, soczewka, ciało szkliste i płyn wodnisty. Światło, gdy wpada do oka musi przejść przez wszystkie te elementy. Każdy taki element składowy wykonuje pewne określone zadania, oraz niestety nie jest pozbawiony pewnych wad. Jednak ogólnie patrząc na oko, jest to naprawdę cudowny układ optyczny działający w wspaniały sposób. Do tej pory, w dobie ogromnego postępu technicznego człowiekowi nadal nie udało się stworzyć układu optycznego, który dorównałby ludzkiemu oku po względem elastyczności, funkcjonalności i sprawności. Jak wiemy zadaniem oka ludzkiego jest rejestracja obrazów z otaczającego go świata. Dzieje się tak poprzez rejestrację światła do niego wpadającego. Światło to najpierw pada na błonę ochronną oka - rogówkę. W dalszej kolejności przechodzi przez komorę przednią oka i następnie przechodzi przez otwór w tęczówce - przez źrenicę. Zadaniem źrenicy jest regulacja ilości światła wpadającego do wnętrza naszego oka. Jak sami możemy spostrzec obserwując nasze oko, w przypadku gdy mamy do czynienia z silnym źródłem światła, źrenica ulega skurczenia. Natomiast, gdy znajdujemy się w warunkach niedostatecznego oświetlenia znacząco się powiększa, tak, aby wpuścić jak największą ilość światła. Maksymalny rozmiar, jaki może źrenica przybrać to 7-8 mm, a minimalny to 2-3 mm. Jednak jeśli spojrzymy na zmianę natężenia światła, powstałą w wyniku zmniejszenia się szerokości źrenicy to zauważymy że zmaleje ono o ok. 12 dB. Jeśli porównać tą wartość całkowitego zakresu pracy systemu wzrokowego, który wynosi ok. 140 dB, to można dojść do wniosku, że głównym zadaniem źrenicy nie jest ograniczenie ilości światła wpadającego. Jest nim uzyskanie jak najlepszej głębi ostrości obrazu w danym panującym oświetleniu. Na wielkość źrenicy poza czynnikami związanymi z oświetleniem wpływa także stan układu nerwowego. Przyjmuje ona różne rozmiary w zależności od stanu emocjonalnego człowieka, a także od tego jaki jest jego stan psychiczny.

Gdy światło już przejdzie przez źrenicę i wniknie dalej w głąb oka, to natrafi następnie na soczewkę. Zadaniem soczewki jak łatwo jest się domyślić jest ogniskowanie wpadającego światła. Światło to jest ogniskowane na siatkówce. Jednak jak wiemy z optyki, przedmioty dalej położone ogniskowane są inaczej niż te położone w bliższej odległości. Problem ten natura rozwiązała w ten sposób, że istnieją pewne partie wyspecjalizowanych mięśni odpowiedzialne są za sterowanie grubością soczewki, dzięki czemu obraz pochodzący od przedmiotu położonego dalej lub bliżej jest odpowiednio ogniskowany. Zjawisko to jest określane mianem akomodacji oka, czyli zdolnością pozwalającą na uzyskanie ostrego obrazu przedmiotów daleko jak i blisko położonych. Odbywa się to głównie dzięki wysokiej sprężystości soczewki. Jej brzeg jest koncentrycznie połączony z wieloma wiązadłami. Gdy zostają one zwolnione, soczewka rozluźnia się i stara się przybrać kształt możliwie jak najbardziej kulisty. W ten sposób zwiększa się zdolność do skupiania promieni świetlnych. Wiązadła takie uwalniane są w wyniku skurczu mięśnia tzw. rzęskowego, który ma kształt pierścienia i otacza całą soczewkę. Jednak soczewka ta nie jest pozbawiona pewnych wad charakterystycznych dla soczewek, czyli aberracji chromatycznej i sferycznej. Dodatkowo także ulega procesowi starzenia się, dlatego też człowiek w podeszłym wieku znacznie gorzej widzi obiekty niż człowiek młody. Sam system ogniskowania obrazu odbywa się automatycznie, bez udziału naszej świadomości. Jednakże możemy sami nim sterować jeśli tylko tego chcemy, powodując w ten sposób zmianę ostrości obserwowanych przedmiotów.

Światło po przejściu przez soczewkę propaguje się w ciele szklistym oka i następnie pada na siatkówkę. Siatkówka jest zaopatrzona w ogromną ilość elementów światłoczułych, które odpowiednio reagują na padające na nie światło. Soczewki mają to własność że powodują odwrócenie powstałego obrazu w stosunku do oryginału. Nie inaczej jest także w tym wypadku. Obraz powstały na siatkówce jest odwrócony o 1800.

Siatkówka znajduje się na tylniej stronie oka i jest wklęsłą powierzchnią, która pokryta jest warstwą tkanki złożoną z kilku warstw komórek. Jej zadanie sprowadza się do rejestracji padającego światła na nią, poprzez przekształcanie go na odpowiednie reakcje fizjologiczne, które z kolei przetwarzane są na odpowiednie impulsy nerwowe i transportowane do mózgu. W skład siatkówki wchodzą 3 warstwy komórek, których z kolei jest 5 rodzajów. Pierwszą warstwą jest warstwa złożona z tzw. komórek zwojowych i jest odpowiedzialna za transport impulsów nerwowych. Środkowa warstwa stanowi swoistego rodzaju łącznik pomiędzy warstwą pierwszą i trzecią i złożona jest z dwóch rodzajów komórek dwubiegunowych: horyzontalnych i amakrynowych. Dzięki niej istnieje połączenie pomiędzy komórkami zwojowymi i fotoreceptorami znajdującymi się w warstwie trzeciej. Warstwa ta, która jest już ostatnia złożona jest z dwóch rodzajów komórek - fotoreceptorów, są to tzw. pręcikiczopki. Pręciki są receptorami odpowiedzialnymi za rejestrację natężenia światła, a natomiast czopki za rozróżnianie poszczególnych barw. Jaki widzimy zanim światło dojdzie do warstwy komórek odpowiedzialnych za jego rejestrację musi pokonać dwie warstwy innych komórek. Tylko dzięki temu że warstwy te są przezroczyste światło dochodzi do receptorów nie ulegając znacznemu rozproszeniu i osłabieniu.

Dodatkowo na siatkówce można wyróżnić dwa charakterystyczne obszary: plamka żółta i plamka ślepa. Plamka żółta, która nazywana jest także dołkiem środkowym to obszar o średnicy ok. 1,5 mm, który odpowiada położeniu środka naszego widzenia. W tym miejscu występuje tylko jeden rodzaj receptorów - czopki, które są tu maksymalnie zagęszczone (jest ich tutaj ok. 2 milionów). Nie występują w tym miejscu w ogóle pręciki. Dlatego też plamka żółta to obszar odpowiedzialny za najostrzejsze widzenie.

Natomiast plamka ślepa jest miejscem położonym w odległości 160 od plamki żółtej i w którym to nerw wzrokowy wychodzi z naszego oka. Dlatego też w tym miejscu nie znajdują się żadne receptory, czyli jest to miejsce zupełnie ślepe na wpadające światło. Mimo że oko nie rejestruje żadnego obrazu w tym miejscu nie odczuwamy żadnego braku w czasie widzenia, a dzieje się to, dlatego, że mózg uzupełnia wynikłe braki.

Teraz warto się zastanowić ile receptorów znajduje się w naszym oku. Otóż znacznie więcej jest pręcików niż czopków. Pręcików jest 120 milionów, a czopków tylko 6 milionów. To świadczy o pewnej ogromnej rozdzielczości naszego oka. Jeżeli teraz porównamy ją sobie z np. rozdzielczością obrazu wyświetlanego na monitorze, to standardowo wynosi ona 1024x768 punktów, czyli w sumie ok. 768 tysięcy. Widać, że jest wartość bardzo mała w stosunku z tym co oferuje nam nasze oko.

Pręciki są receptorami odpowiedzialnymi za widzenie w warunkach niedostatecznego oświetlenia, dlatego też są to receptory bardzo czułe na światło i rozłożone są na zewnętrznej części siatkówki. Czopki natomiast to receptory mniej czułe i wrażliwe na docierające do nich światło i dlatego też odpowiedzialne są głównie za widzenie w dzień i za rozróżnianie barw. Rozmieszczone są one w centralnej części siatkówki. Co ważne gęstości receptorów nie jest jednolita na całej powierzchni siatków, istnieją obszary większej koncentracji czopków niż pręcików (tak jak to jest w przypadku plamki żółtej), a także na odwrót (w odległości 200 od plamki żółtej znajduje się miejsce gdzie gęstości pręcików wynosi 160 tysięcy/mm2)

Jednak co się dzieje z informacją dostarczaną przez receptory. Jak ona trafia do naszego mózgu. Otóż pośredniczy w tym kilka rodzajów komórek. Możemy je podzielić na dwa rodzaje, ze względu na to jakie są połączenia pomiędzy nimi, w zasadzie rozróżnienie to uwzględnia dwa rodzaje kierunków dróg wzrokowych.

Pierwszym rodzajem takiej organizacji (kierunku) jest organizacja pionowa. Jest ona odpowiedzialna za transportowanie otrzymanych sygnałów nerwowych od receptorów do mózgu. Drugim natomiast jest organizacja pozioma, która odpowiedzialna jest za wymianę informacji pomiędzy sąsiadującymi ze sobą komórkami. Jeśli chodzi o organizację pionową to transportowany impuls nerwowy przechodzi przez dwie synapsy. Pierwsza z nich jest położona pomiędzy receptorem, a komórką dwubiegunową (znajdującą się w warstwie środkowej siatkówki), natomiast druga znajduje się pomiędzy komórką dwubiegunową, a komórką zwojową (która znajduje się w pierwszej warstwie siatkówki). Jeśli chodzi o komórki zwojowe to ich aksony, stanowią trzon nerwu wzrokowego wychodzącego z oka. W przypadku organizacji poziomej, czyli odpowiedzialnej za przekaz informacji pomiędzy sąsiadującymi ze sobą komórkami, to informacja ta jest przekazywana za pomocą tzw. komórek horyzontalnych w przypadku samych receptorów. W wypadku komunikacji pomiędzy komórkami zwojowymi i dwubiegunowymi to wykorzystywane są tutaj komórki amakrynowe. Oba te rodzaje komórek, czyli komórki amakrynowe i horyzontalne odpowiedzialne są za to ile receptorów jest widocznych i odbieranych przez jedną komórkę zwojową. Jeszcze jedną różnicą pomiędzy komórkami amakrynowymi, a horyzontalnymi jest to, że te pierwsze zbierają informacje z obszarów bardziej odległych. Jednak ilość poziomych połączeń pomiędzy komórkami nie jest wszędzie taka sama i jest różni się w zależności od określonego obszaru siatkówki. I tak w przypadku regionów siatkówki odległych od środka oka, dana komórka zwojowa może zbierać informacje pochodzące od setek, a nawet od tysięcy receptorów. Jednak w przypadku obszarów siatkówki położonych na środku oka, czyli rejonu plamki żółtej pojedyncza komórka zwojowa pobiera informacje z jednego tylko czopka. Komórki tak bezpośrednio połączone ze sobą nazywane są komórkami dwubiegunowymi karłowatymi, lub komórkami karłowatymi zwojowymi, głównie ze względu na swoje niewielkie rozmiary. Biorąc pod uwagę to, że w przypadku obszaru plamki żółtej na każdą komórkę zwojową przypada tylko kilka receptorów - czopków, obszar ten jest określany jako pole widzenia ok. 0.03 stopnia. Natomiast w przypadku rejonów położonych na obrzeżach siatkówki, gdzie jak już powiedziano każda komórka zwojowa zbiera informacje od bardzo dużej ilości receptorów obszar ten jest określany jako pole widzenia ok. 3 stopni. Miejsca te znacząco wpływają na zdolność rozdzielczą naszego oka, oraz także na to jak wiele szczegółów jesteśmy w stanie dostrzec w zasięgu naszego pola widzenia. Komunikacja pomiędzy takimi komórkami jak komórki horyzontalne, dwubiegunowe czy receptory odbywa się za pomocą gradientowych zmian potencjału. Natomiast w przypadku pozostałych rodzajów komórek, czyli amakrynowych i zwojowych to komunikacja odbywa się poprzez wytwarzane potencjały czynnościowe. Użycie różnych typów zmian potencjałów ma swoje uzasadnienie w tym, że w przypadku potencjałów gradientowych umożliwiają one szybki przekaz informacji. Natomiast potencjały czynnościowe pozwalają na przekaz informacji na znaczne odległości, co jest niemożliwe do osiągnięcia przez zastosowanie potencjałów gradientowych.

Komórki zwojowe dodatkowo sprzężone są z tzw. polami recepcyjnymi, które są specjalnymi miejscami na siatkówce. Miejsce to powoduje w przypadku gdy światło na nie pada zmianę aktywności komórki zwojowej, która jest sprzężona z tym obszarem. W ten sposób jeżeli przesuwamy promieniem światła po siatkówce możemy doprowadzić do dwóch rodzajów zmian aktywności komórek zwojowych. Możemy doprowadzić do pobudzenia jej, lub też zahamowania. Czynnikiem odpowiedzialnym za rodzaj reakcji, jest sposób połączenia tychże komórek zwojowych z receptorami na siatkówce. Zmiana aktywności danej komórki zwojowej wiąże się ze zmianą w liczbie potencjałów czynnościowych generowanych w jednostce czasu. Zmiany te pozwalają na określenie jasności obserwowanego obiektu w stosunku do otoczenia. Dzięki takiemu mechanizmowi jesteśmy w stanie określić brzeg i kontury określonego przedmiotu, co z kolei pozwala na skompresowanie i uproszczenie przekazywanej informacji.

Jak już wspomnieliśmy na początku, mimo tego, że oko jest wspaniałym narzędziem optycznym, to bardzo często zdarza się, że nie jest ono pozbawione pewnych wad. Wady takie występują w budowie oka, przyczyniają się do obniżenia zdolności akomodacyjnych soczewki, a także rogówki i prowadzą do powstania pewnych wad wzroku, takich jak krótkowzroczności, dalekowzroczność, astygmatyzm i innych. Można niwelować te wady poprzez zastosowanie dodatkowych układów optycznych w postaci szkieł korekcyjnych (okulary, szkła kontaktowe).

Krótkowzroczność - jest to problem związany z tym, że gałka oczna nie ma idealnie kulistego kształtu, bowiem jest ona w pewnym stopniu wydłużona. Dlatego też promienie świetlne pochodzące od przedmiotów odległych nie zostają skupione dokładnie na siatkówce i rejestrowany obraz jest nieostry. Taki rodzaj wady koryguje się poprzez zastosowanie dodatkowej soczewki wklęsłej. Soczewka taka poprzez swoje zdolności do rozpraszania promieni świetlnych pozwala soczewce na ich odpowiednie zogniskowanie na siatkówce.

Dalekowzroczność - ten problem także dotyczy kształtu gałki ocznej, a mianowicie jest ona w tym wypadku za krótka. Promienie świetlne zostają ogniskowane w miejscu położonym za siatkówką, co także prowadzi do rejestracji rozmytego obrazu otoczenia. W tym wypadku aby dokonać korekty takiej wady należy zastosować soczewkę wypukłą, która to powoduje że promienie świetlne przez nią przechodzące stają się bardziej zbieżne i w następstwie przechodząc przez soczewkę oka, są prawidłowo ogniskowane na siatkówce.

Astygmatyzm - wada ta związana jest z tym, że soczewka oka nie pewne nieregularności w swojej krzywiźnie, przez co nie ogniskuje promienie świetlne biegnące w różnych płaszczyznach w różnych punktach, jest to załamanie światła niesferyczne. W wyniku tego mechanizmu powstałe obrazy są zniekształcone - są poszerzone lub wydłużone. Aby pozbyć się takiej wady wzroku stosuje się dodatkowe soczewki cylindryczne umożliwiające odpowiednie skupienie się promieni słonecznych w wymaganych płaszczyznach.

Zaćma - jest to dolegliwość, która bardzo często prowadzi do całkowitej utraty wzroku. Jest to nic innego jak zmętnienie soczewki oka, które z kolei spowodowane jest chorobą, urazem, lub po prostu wynika z procesu starzenia się. Rozwiązaniem tego problemu jest wymiana takiej soczewki na sztuczną protezę. Proces ten jest stosunkowo prosty, lecz nie zawsze ostateczny. Bardzo często zdarza się tak, że nowo wstawiona proteza "porasta" w komórki, które pozostały w oku po zabiegu. Komórki te mnożą się przez co prowadzą do wtórnej zaćmy. Procesowi temu można zapobiec stosując laseroterapię, która niestety jest zabiegiem bardzo kosztownym. Jednak ostatnio brytyjskim naukowcom udało się znaleźć tanie rozwiązanie tego problemu. Dokonali tego poprzez powleczenie protezy soczewki przez substancję otrzymaną z zioła, jakim jest barszcz. Taki zabieg prowadzi do zahamowania wchłaniania wapnia przez komórkę, co z kolei prowadzi do zatrzymania namnażania się komórek.

Daltonizm czyli ślepota barwna - może występować jako częściowa lub całkowita, jednak w każdej odmianie jest dolegliwością nie pozwalającą człowiekowi na rozróżnianie barw. Całkowity daltonizm objawia się tym, że człowiek widzi otaczający go świat tylko w odcieniach szarości - achromatycznie. W przypadku częściowego daltonizmu występuje brak jednego rodzaju czopków w oku. Wtedy to rozróżnia się następujące odmiany daltonizmu:

- deuteranopia - człowiek nie rozróżnia barwy zielonej

- protanopia - człowiek nie rozróżnia barwy czerwonej

- tritanopia - człowiek nie rozróżnia barwy fioletowej.

Częściowy daltonizm może także objawiać się tym, że człowiek znacznie słabiej odczuwa różnice kolorystyczne niż człowiek pozbawiony tego schorzenia.

Jaskra - jest to schorzenie wynikające ze zwiększenia się ciśnienia panującego w gałce ocznej. Ciśnienie w gałce ocznej może także maleć, także w sposób nagły i gwałtowny. Ma to miejsce w przypadku przeprowadzania różnego rodzaju operacji w czasie, których do oka wpuszcza się pewne ilości substancji ciekłych. Jednak zazwyczaj po kilkudziesięciu minutach sytuacja wraca do normy.

Narzędzia optyczne.

Lupa - jest to nic innego jak soczewka, której ogniskowa jest stosunkowo krótka. Jeśli chodzi o komplikacje budowy, jest to najprostszy przyrząd optyczny jaki można sobie wyobrazić. Oprócz tego, że składa się z soczewki, to wyposażona jest jeszcze w uchwyt umożliwiający jej odpowiednie trzymanie. Soczewka zastosowana jest typu skupiającego, powoduje powstanie pozornego, powiększonego, prostego obrazu obserwowanego przedmiotu. Dla lepszego efektu oglądany przedmiot powinien znajdować się w bliskiej odległości od lupy. W praktyce największe powiększenie oferowane przez lupy jest 10 krotne.

Mikroskop - w przypadku lupy możliwości powiększenia obrazu są raczej niewielkie. Jeśli jednak potrzebujemy obejrzeć dokładnie bardzo małe przedmioty, czy substancje, to idealnym do tego narzędziem jest mikroskop. Dzięki niemu można dostrzec rzeczy, które gołym okiem są niewidoczne. Historia mikroskopu sięga roku 1600, kiedy to został on po raz pierwszy skonstruowany przez holenderskiego optyka van Jansena. Wówczas był to dosyć prosty przyrząd, a w zasadzie tak trochę lepsza lupa, pozwalająca na oglądanie bakterii, czy jaj owadów. Mikroskop o konstrukcji podobnej do dzisiejszych mikroskopów powstał w 1665 roku i skonstruowała go Robert Hook - angielski fizyk. Mikroskop ten składał się z dwóch systemów optycznych - okularu i obiektywu. Układ ten jako całość działał jak bardzo silna lupa. Dzięki tak skonstruowanemu urządzeniu Hook mógł prowadzić dokładne badania nad budową komórek roślinnych i ludzkich. W dzisiejszych czasach konstruowane mikroskopy optyczne pozwalają powiększać obrazy do 1800 razy. Obraz w mikroskopie powstaje w następujący sposób: preparat który jest obserwowany zostaje oświetlony przez światło odbite od lusterka; w pobliżu preparatu znajduje się obiektyw układ soczewek, który daje obraz preparatu w pobliżu okularu - kolejnego układu soczewek; okular dodatkowo powiększa powstały obraz preparatu.

Głównymi elementami mikroskopu są:

- obiektyw - jest to element zbudowany z soczewki, której ogniskowa wynosi kilka milimetrów. Soczewka ta powoduje powstanie we wnętrzu mikroskopu silnie powiększonego obrazu preparatu. Obecne mikroskopy najczęściej wyposażone są w wiele obiektywów.

- okular - jest to układ kilku soczewek, służy do obserwacji obrazu wytworzonego przez obiektyw. Obraz ten jest także powiększany, przez co obraz preparatu ulega jeszcze silniejszemu powiększeniu. Okulary najczęściej w obecnych mikroskopach można wymieniać.

- soczewka polowa - bardzo często w mikroskopach w miejscu powstania obrazu wytworzonego przez obiektyw wstawia się soczewkę polową. Jej zadaniem jest skupianie promieni biegnących od obiektywu, tak aby dawały odpowiedni obraz na okularze.

- lusterko - służy do dobrego oświetlenia preparatu, odbija światło pochodzące od lampy, lub okna.

- kondensator - układ soczewek, które mają na celu skupianie światła pochodzące od lusterka, w celu lepszego oświetlenia preparatu.

Aparat fotograficzny - urządzenie wykorzystywane do zapisywania obrazów w kolorze, lub odcieniach szarości. Obrazy te rejestrowane są na tzw. błonie fotograficznej. Historia aparatu fotograficznego sięga roku 1939, kiedy to 7 stycznia w czasie posiedzenia Akademii Francuskiej zaprezentowano pierwszą technikę fotograficzną - dagerotypię. Głównymi elementami z jakich zbudowany jest aparat fotograficzny są: obiektyw, przesłona, migawka, celownik, system wymiany materiału światłoczułego. W nowszych aparatach fotograficznych możemy dodatkowo spotkać dalmierz, światłomierz, licznik wykonanych fotografii, wizjer, czy lampę błyskową, oraz szereg innych usprawnień. Przyjrzyjmy się po kolei tym elementom:

- Obiektyw - jest to najważniejszy element aparatu fotograficznego. Jest on wbudowany w nieprzepuszczającą światło obudowę urządzenia. Zbudowany jest najczęściej z kilku soczewek, które jako całość działaj tak jak soczewka skupiająca. W wyniku działania obiektywu, obraz który chcemy uwiecznić jest skupiany na błonie fotograficznej. Obraz tak powstały jest pomniejszony i odwrócony.

- Przesłona - jest to element, który ma na celu regulację ilości światła jaka pada na obiektyw. Przesłona jest zbudowana z wielu metalowych blaszek, których układ umożliwia zmianę średnicy przesłony - wielkość apertury. Dzięki czemu można regulować ilość światła jaka przechodzi do obiektywu. Maksymalna wielkość apertury powoduje wpuszczenie maksymalnej ilości światła do wnętrza aparatu fotograficznego.

- Migawka - jest to mechaniczny, lub elektroniczny system określający jak długo powinna być otwarta droga na światło, czyli jak długo powinna być naświetlana klisza fotograficzna.

- Celownik - to element usprawniający wykonywanie zdjęć, bowiem umożliwia on obserwację obrazu który chcemy sfotografować.

Opisując działanie aparatu fotograficznego, można je przedstawić w ten sposób, że migawka otwiera drogę światłu na określony czas, światło to po przejściu przez przesłonę (która dodatkowo ogranicza jego ilość) pada na obiekty, gdzie następnie jest skupiana na materiale światłoczułym (klisza fotograficzna) powodując w ten sposób jego naświetlenia.

Luneta - w odróżnieniu od mikroskopu, który pozwalał na obserwację obiektów znajdujących się w bardzo bliskiej odległości, to luneta pozwala na obserwację obiektów znajdujących się w znacznej odległości. Luneta wygląda ja długa rurka, a jej głównymi jej elementami, podobnie jak w mikroskopie, są także obiektyw i okular. Umieszczone są one na wspólnej osi, biegnącej wzdłuż rurki i znajdują się na przeciwległych jej końcach. Długość rury, a także soczewki obiektywu i okularu są tak dobrane, aby obraz skupiany przez obiekty znajdował się w ognisku okularu. Tak więc luneta jest typem układu bezogniskowego, a to znaczy tyle, że w przypadku równoległej wiązki światła wchodzącej do obiektywu, to wychodzi ona z okularu, także jako równoległa wiązka. Luneta nie jest układem optycznym, który powoduje powstanie powiększonego obrazu obserwowanego przedmiotu. Jej działanie opiera się na zwiększeniu kąta pod jakim obserwujemy przedmiot. Efektem tego zabiegu jest to, że wydaje się nam, iż dany obiekt jest znacznie bliżej. Do końca nie wiadomo kto tak naprawdę jako pierwszy skonstruował lunetę. Sądzi się iż był to XII wynalazek angielskiego filozofa Rogera Bacona, ale bardziej prawdopodobnym jest fakt iż jako pierwsi dokonali tego arabscy uczeni.

Rozróżnia się dwa typy lunet

- luneta Keplera - określana także jako luneta astronomiczna, została po raz pierwszy opisana przez Keplerea w 1611 roku. Dzięki niej można prowadzić obserwacje gwiazd, planet, czy innych ciała niebieskich. Jest zbudowana z dwóch soczewek, które pełnią rolę obiektywu i okularu. Obiektyw skupia promienie świetlne pochodzące od odległego obiektu. Skupia je w miejscu ogniska soczewki okularu, przez co tak powstały obraz jest obserwowany przez okular. Pomiędzy obiektyw, a okular wstawia się także dodatkową soczewkę - soczewkę polową, której zadaniem jest kierowaniem promieni świetlnych na okular, przez co osiąga się jeszcze lepsze kątowe powiększenie obrazu. Jeśli zastosujemy obiektyw o większej ogniskowej to osiągniemy większe powiększenie kątowe obrazu, czyli im dłuższa luneta, tym bardziej odległe obiekty możemy oglądać. Luneta astronomiczna jest obecnie szeroko wykorzystywana do prostych obserwacji nieba.

- luneta Galileusza - jest to luneta, której konstrukcje wymyślił Galileusz. Skonstruował ją po to aby móc prowadzić dokładniejsze badania nieba. W tym typie lunety głównymi elementami są także dwie soczewki. Jednak jedna z nich jest soczewką skupiającą, a druga rozpraszającą. W wyniku takiego układu, powstały obraz obiektu, jest obrazem powiększonym i prostym. Dzięki swemu urządzeniu Galileusz dokonał wielu rewolucyjnych odkryć w astronomii, min. dostrzegł, iż Słońce podobnie jak Ziemia także obraca się wokół własnej osi. Zasada budowy lunety Galileusza znalazła obecnie zastosowanie w lornetkach operowych, gdzie wykorzystuje się dwie takie lunety.

Teleskop - jest to urządzenie, który wykorzystywane jest do dokładnych obserwacji ciał niebieskich. Służy do skupiania promieni świetlnych pochodzących od bardzo odległych obiektów, tak aby otrzymać ich rzeczywisty obraz. Są dwa rodzaje teleskopów: reflektory i refraktory. Reflektory to teleskopy tzw. zwierciadłowe, w których do skupiania wiązki promieni świetlnych wykorzystuje się zwierciadła wklęsłe. Refraktory to teleskopy tzw. soczewkowe, w których skupianie wiązki światła uzyskuje się dzięki zastosowaniu soczewki skupiającej. Budowa teleskopu soczewkowa jest identyczna jak lunety Galileusza. W teleskopie zwierciadlanym natomiast, wiązka promieni świetlnych jest kierowana na zwierciadło wklęsłe, a następnie skupiana w ognisku. W ognisku może znajdować się już układ rejestrujący obraz, ale także może się znajdować tam dodatkowe lusterko wyprowadzające światło poza obszar zwierciadła. Obecnie stosowane teleskopy zwierciadlane posiadają zwierciadła o średnicy kilku - kilkunastu metrów, których waga może wynosić kilkaset ton.

Projektoskop - jest to urządzenie którego zasada działania jest bardzo podobna do zwykłego projektora wyświetlającego na ekranie obraz z przeźroczy. Jednak w tym przypadku nie stosuje się małych slajdów a odpowiednie duże folie, które najczęściej są rozmiarów kartki A4. Wyposażony jest on także w lampę dającą bardzo mocne silne światło, które to podświetla informacje zawarte na folii. Głównym elementem takiego urządzenia jest soczewka tzw. schodkowa, której zadaniem jest odpowiednie oświetlenie folii i skierowanie wiązki światła na obiekty. W obiektywie światło to jest odbijane od zwierciadła płaskiego i kierowane na ekran.

Lornetka pryzmatyczna - jest to urządzenie, które pozwala na oglądnie odległych przedmiotów za pomocą obu naszych oczu. Urządzenie to tak naprawdę połączone ze sobą dwie lunety. W przypadku lornetki pryzmatycznej głównymi jej elementami są obiektyw i okular. Oba te układy mają dodatkową ogniskową. Pomiędzy nimi znajduje się jeszcze pryzmat, którego zadaniem jest odwrócenie obrazu pochodzącego z obiektywu. Dzięki czemu obraz ten po przejściu przez okular jest obrazem prostym.