KNOWLEDGE HYPERMARKET


Око. Вади зору. Окуляри. Оптичні прилади

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас>> Фізика: Око як оптична система



  § 28. ОКО ЯК ОПТИЧНА СИСТЕМА
  ■ Ви вже знаєте, що більшу частину інформації про навколишній світ ми одержуємо завдяки зору. Органом зору людини є око — один із найдосконаліших і водночас найпростіших оптичних приладів. Як же влаштоване око? Чому деякі люди погано бачать і як скоригувати їхній зір? Як з особливостями людського ока пов'язане виробництво мультиплікаційних фільмів?


  1. Знайомимося з будовою ока
  Око людини має кулясту форму (рис. 3.66). Діаметр очного яблука близько 2,5 см. Іззовні око вкрите щільною непрозорою оболонкою — склерою. Передня частина склери переходить у прозору рогову оболонку — рогівку, що діє як збиральна лінза й забезпечує 75 % здатності ока заломлювати світло.
  Із внутрішнього боку склера вкрита судинною оболонкою, що складається з кровоносних судин, які живлять око. У передній частині ока судинна оболонка переходить у райдужну оболонку, яка неоднаково забарвлена в різних людей. У райдужній оболонці є круглий отвір —зіниця. Зіниця звужується в разі посилення інтенсивності світла й розширюється в разі ослаблення.
  Здатність ока пристосовуватися до різної яскравості предметів, що спостерігаються, називають адаптацією.
  За зіницею розташований кришталик, який являє собою двоопуклу лінзу. Кришталик, завдяки скріпленим із ним м'язам, може змінювати свою кривизну, а отже, і оптичну силу.
  Судинна оболонка з внутрішнього боку ока вкрита сітківкою — розгалуженнями світлочутливого нерва. Найчутливіша частина сітківки розташована прямо навпроти зіниці й називається жовтою плямою. Місце, де зоровий нерв входить в око, несприйнятливе до світла, тому дістало назву сліпа пляма.
  В утворенні зображення також бере участь склисте тіло — прозора драглиста маса, що заповнює простір між кришталиком і сітківкою. Світло, яке потрапляє на поверхню ока, заломлюється в рогівці, кришталику та склистому тілі. У результаті на сітківці виходить дійсне, перевернуте, зменшене зображення предмета (рис. 3.67).

Рис. 3.67.Зображення, що виходить на сітківці ока,— дійсне, перевернуте, зменшене



  2. Дізнаємося, чому людина бачить як віддалені предмети, так і ті, що розташовані поруч
Якщо людина має гарний зір, вона ба¬чить чіткими як далеко, так і близько розта¬шовані предмети. Це відбувається тому, що в разі зміни відстані до предмета кришталик ока змінює свою кривизну.
І
 Здатність кришталика змінювати свою кривизну в разі зміни відстані до предмета, який розгля¬даємо, називають акомодацією.
Якщо людина дивиться на досить відда¬лені предмети, в око потрапляють паралель¬ні промені — у цьому випадку око найкраще розслаблене. (Зауважте, що, замислившись, людина дивиться ніби вдалину!) Чим ближче розташований предмет, тим сильніше напру-жується око. Найменшу відстань, на якій око бачить предмет, практично не напружуючись, називають відстанню найкращого зору. Для людей із нормальним зором ця відстань дорів¬нює приблизно 25 см. Саме на такій відстані людина з добрим зором читає книжку.
©
З'ясовуємо, що таке короткозорість і далекозорість і якими с способи їх корекції
Щоб краще розібратися, що відбуваєть¬ся в оптичній системі ока в разі короткозорос¬ті й далекозорості і як коригуються ці вади зору, уявімо таку ситуацію. Троє людей, один із яких має нормальний зір, другий — корот¬козорість, а третій — далекозорість, дивляться на ті самі предмети, розташовані досить дале-ко, наприклад на зорі. (У цьому випадку ми можемо не брати до уваги акомодації, адже очі в усіх трьох розслаблені.)
У людини з нормальним зором фокус оп¬тичної системи ока в спокійному (ненапруже-ному) стані розташований на сітківці, тобто па¬ралельні промені, що потрапляють в око, після заломлення в оптичній системі ока збираються на сітківці (рис. 3.68), і зображення предметів на ній є чітким.

Рис. 3.68. у спокійному стані фо¬кус Р оптичної системи здорового ока розташований на сітківці. У цьому випадку на сітківці утворюється чітке зображення віддалених предметів
 
Рис. 3.69. У разі короткозорості в спокійному стані ока фокус Р оптичної системи ока розташова¬ний перед сітківкою (а). Зобра¬ження віддалених предметів на сітківці виходить нечітким. Для корекції короткозорості викорис¬товують окуляри з розсіювальни-ми лінзами (б)

Інакша ситуація в людей, котрі мають короткозорість чи далекозорість. Коротко-зорість — це вада зору, у разі якої фокус оп-тичної системи ока в спокійному (ненапруже-ному) стані розташований перед сітківкою (рис. 3.69, а). Це відбувається тому, що в разі короткозорості кут заломлення світлового пуч¬ка в оптичній системі ока виявляється біль¬шим, ніж у людини з нормальним зором. Тому зображення предметів на сітківці є нечітким, розмитим.
Відстань найкращого зору в разі коротко-зорості менша від 25 см. Саме тому короткозо¬ра людина, щоб роздивитися предмет у руках, підносить його близько до очей. Короткозорість коригується носінням окулярів із розсіюваль-ними лінзами (рис. 3.69, б).
Рис. 3.70.У разі далекозорості в спокійному стані ока фокус Р оптичної системи ока розташова¬ний за сітківкою [а). Зображення віддалених предметів на сітківці виходить нечітким. Для корекції далекозорості використовують збиральні лінзи (б)
Далекозорість — це вада зору, у разі якої фокус оптичної системи ока в спокійному (не-напруженому) стані розташований за сітків¬кою (рис. 3.70, а). Це відбувається тому, що в разі далекозорості кут заломлення світлово¬го пучка в оптичній системі ока виявляється меншим, ніж у людини з нормальним зором. Зображення предметів на сітківці також буде нечітким, розмитим.
Відстань найкращого зору в разі далекозо-рості більша, ніж 25 см, тому, роздивляючись предмет у руках, людина відсуває його від очей. Далекозорість коригується носінням оку¬лярів зі збиральними лінзами (рис. 3.70, б).
ф Знайомимося * інерцією гору
Якщо швидко переміщувати в темряві «бенгальський вогонь», то спо-стерігач побачить світні фігури, утворені «вогняним контуром». Різнобарвні лампочки каруселі під час швидкого обертання, зливаючись, утворюють кільця. Наші очі весь час кліпають, а оскільки ці рухи є доволі швидкими, ми не помічаємо, що у певний проміжок часу предмет, на який ми дивимося, стає невидимим.
Усі ці явища можна пояснити так званою інерцією зору. Річ у тому, що після того, як зображення предмета зникає із сітківки ока (предмет прибирають, перестають його освітлювати, затуляють непрозорим екра¬ном тощо), зоровий образ, викликаний цим предметом, зберігається про¬тягом 0,1 с.
Зорову інерцію широко використовують в анімаційному кіно. Картин¬ки на екрані дуже швидко (24 рази за секунду) змінюють одна одну, під

час їх зміни екран не освітлюється, але гля¬дач цього не помічає — він просто бачить низ¬ку картинок, що чергуються. У такий спосіб на екрані створюється ілюзія руху. (А тепер уявіть, скільки картинок потрібно намалюва¬ти художникам, щоб одержати повнометраж-ний мультиплікаційний фільм!)
На інерції зору також базується застосу¬вання стробоскопа. (Стробоскоп являє собою джерело світла, що випромінює світлові спа¬лахи через певні, дуже малі проміжки часу.) Під час фотографування об'єктів, що освітлені стробоскопом, ми отримуємо стробоскопічні фотографії (рис. 3.71).
 
0 ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
З погляду фізики, око являє собою оптичну систему, основними еле-ментами якої є рогівка, кришталик та склисте тіло.
У результаті заломлення світла в цій оптичній системі на світлочутливій поверхні очного дна — сітківці — утворюється зменшене, дійсне, переверну¬те зображення предмета.
Якщо оптична система ока збирає промені перед сітківкою, то зображен¬ня предмета на сітківці буде розмитим — такий дефект зору називається короткозорістю. Короткозорість коригують носінням окулярів із розсію-вальними лінзами.
Якщо оптична система ока слабко заломлює промені, то продовження променів перетинаються за сітківкою — такий дефект зору називається да-лекозорістю. Далекозорість коригують носінням окулярів зі збиральними лінзами.
Після того як зображення предмета зникає із сітківки ока, зоровий об¬раз, викликаний цим предметом, зберігається у свідомості людини протя¬гом 0,1 с. Цю властивість називають інерцією зору.
ф9 Контрольні запитання •
1. Опишіть будову людського ока та призначення окремих його елементів. 2. Які характеристики має зображення, що виникає на сітківці ока? 3. Як змінюється діаметр зіниці в разі зменшення освітленості? 4. Чому людина з нормальним зором може однаково чітко бачити як далеко, так і близько розташовані предмети? 5. Чому дорівнює відстань найкращого зору для людини з нормальним зором? б. Який дефект зору називається короткозорістю? Як його можна відкоригувати? 7. Який дефект зору називається далеко¬зорістю? Як його можна відкоригувати? 8. Яку властивість зору на¬зивають інерцією зору?

Рис. 3.71. Стробоскопічна фо¬тографія гімнаста, який виконує вправи на поперечці




Вправи ==г^====================:^=====^
1. Чому кривизна кришталика ока риби більша, ніж у людини?
2. Оптична сила нормального ока змінюється від 58,6 до 70,6 дптр. Ви-значте, у скільки разів змінюється при цьому фокусна відстань ока.
3. На якій мінімальній відстані від ока слід розташувати дзеркальце, щоб побачити чітке зображення ока?
4. Оптична сила лінз бабусиних окулярів -2,5 дптр. Якою є фокусна відстань цих лінз? Який дефект зору має бабуся?
5. Чому, щоб краще бачити, короткозора людина мружить очі?
6. Чому навіть у чистій воді людина без маски погано бачить?
7*.Хлопчик читає книжку, тримаючи її на відстані 20 см від очей. Визначте оптичну силу лінз, які необхідні хлопчику для читання на відстані найкращого зору (за умов нормального зору).
Експериментальні завдання
1. Запропонуйте спосіб, за допомогою якого можна визначити, який дефект зору (короткозорість чи далекозорість) коригують ті або інші окуляри. Постарайтеся знайти кілька різних окулярів (попросіть у до¬машніх, сусідів і т. д.) і переконайтесь у правильності свого способу.
2. Перевірте на досліді властивість ока змінювати діаметр зіниці за-лежно від освітленості об'єкта розглядання. Для спостерігання змін діаметра зіниці скористайтеся дзеркалом.
 
Фізика й техніка в Україні
 
Наприкінці минулого століття вченим вдалося вста¬новити, що заломлення світлового променя, який по¬трапляє в око, різне у різних точках ока через те, що поверхня рогівки не є ідеально гладенькою, а кришта¬лик не є однорідним (див. рисунок).
Для виправлення зору було запропоновано методи¬ку згладжування поверхні рогівки за допомогою лазер¬ного випромінювання. Однак щоб ця технологія дійсно запрацювала, треба було знати, яку саме кількість ре¬човини кришталика слід видалити в конкретному місці. Тобто було необхідно виміряти реальний профіль кришталика. Проте око не стоїть спокійно, отже, треба було зробити це вимірювання дуже швидко (за частки секунди).
У Німеччині, Японії, Іспанії та США розпочалося шалене змагання вчених та інженерів за створення такого вимірювального приладу. Однак перший у світі рейтрейсинговий абе-рометр був створений колективом українських учених під керівництвом професора Василя Молебного.





Підручники та книги по всім предметам, плани конспектів уроків з фізики, реферати та конспекти уроків з фізики 8 класу



Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам



Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум