Сообщение по физике глаз и зрение

Обновлено: 03.05.2024

Большую часть информации, которая поступает из окружающей среды, человек получает с помощью зрения. Глаз человека — сложная и совершенная оптическая система. Давайте рассмотрим, как он устроен.

Склера (от греч. σκληρός — твёрдый) — наружная белочная оболочка глаза, защищающая от повреждений, задняя часть фиброзной оболочки.

Роговица — наиболее выпуклая часть глаза, прозрачная светопреломляющая среда, передняя часть фиброзной оболочки.

За роговицей располагается радужная оболочка. В радужной оболочке есть круглое отверстие — зрачок . Радужная оболочка способна деформироваться и таким образом менять диаметр зрачка. Изменение это происходит рефлекторно (без участия сознания), в зависимости от количества света, попадающего в глаз. Это свойство называется адаптацией.

Внутри глаза, непосредственно за зрачком, расположен хрусталик , представляющий собой прозрачное упругое тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Кривизна поверхностей хрусталика может меняться, благодаря чему изменяется оптическая сила. Это помогает регулировать расстояние от хрусталика до изображения предмета, которое должно попасть на сетчатку. Сетчатка глаза — это его внутренняя оболочка, состоящая из разветвлённых нервных волокон и сосудов.

Аккомодация — способность человеческого глаза преломлять световые лучи таким образом, чтобы видеть одинаково хорошо как на близких, так и на средних и дальних расстояниях.

В получении изображения также принимает участие стекловидное тело — прозрачная студенистая масса, которая заполняет пространство между хрусталиком и сетчаткой. Свет, попадающий на поверхность глаза, преломляется в роговице, хрусталике и стекловидном теле. В результате на сетчатке получается действительное, перевёрнутое, уменьшенное изображение предмета.

Глаз — орган зрения животных и человека. Глаз человека состоит из глазного яблока, соединенного зрительным нервом с головным мозгом, и вспомогательного аппарата (веки, слезные органы и мышцы, двигающие глазное яблоко).

Глазное яблоко (рис. 94) защищено плотной оболочкой, называемой склерой. Передняя (прозрачная) часть склеры 1 называется роговицей. Роговица является самой чувствительной наружной частью человеческого тела (даже самое легкое ее касание вызывает мгновенное рефлекторное смыкание век).

За роговицей расположена радужная оболочка 2, которая у людей может иметь разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость. В радужной оболочке есть небольшое отверстие — зрачок 3. Диаметр зрачка может изменяться от 2 до 8 мм, уменьшаясь на свету и увеличиваясь в темноте.

За зрачком расположено прозрачное тело, напоминающее двояковыпуклую линзу, — хрусталик 4. Снаружи он мягкий и почти студенистый, внутри более твердый и упругий. Хрусталик окружен мышцами 5, прикрепляющими его к склере.

За хрусталиком расположено стекловидное тело 6, представляющее собой бесцветную студенистую массу. Задняя часть склеры — глазное дно — покрыто сетчатой оболочкой (сетчаткой) 7. Она состоит из тончайших волокон, устилающих глазное дно и представляющих собой разветвленные окончания зрительного нерва.

Как возникают и воспринимаются глазом изображения различных предметов?

Свет, преломляясь в оптической системе глаза, которую образуют роговица, хрусталик и стекловидное тело, дает на сетчатке действительные, уменьшенные и обратные изображения рассматриваемых предметов (рис. 95). Попав на окончания зрительного нерва, из которых состоит сетчатка, свет раздражает эти окончания. По нервным волокнам эти раздражения передаются в мозг, и у человека появляется зрительное ощущение: он видит предметы.

Изображение предмета, возникающее на сетчатке глаза, является перевернутым. Первым, кто это доказал, построив ход лучей в оптической системе глаза, был И. Кеплер. Чтобы проверить этот вывод, французский ученый Р. Декарт (1596—1650) взял глаз быка и, соскоблив с его задней стенки непрозрачный слой, поместил в отверстии, проделанном в оконном ставне. И тут же на полупрозрачной стенке глазного дна он увидел перевернутое изображение картины, наблюдавшейся из окна.

Почему же тогда мы видим все предметы такими, как они есть, т. е. неперевернутыми? Дело в том, что процесс зрения непрерывно корректируется мозгом, получающим информацию не только через глаза, но и через другие органы чувств. В свое время английский поэт Уильям Блейк (1757—1827) очень верно подметил:

Посредством глаза, а не глазом
Смотреть на мир умеет разум.

В 1896 г. американский психолог Дж. Стреттон поставил на себе эксперимент. Он надел специальные очки, благодаря которым на сетчатке глаза изображения окружающих предметов оказывались не обратными, а прямыми. И что же? Мир в сознании Стреттона перевернулся. Все предметы он стал видеть вверх ногами. Из-за этого произошло рассогласование в работе глаз с другими органами чувств. У ученого появились симптомы морской болезни. В течение трех дней он ощущал тошноту. Однако на четвертые сутки организм стал приходить в норму, а на пятый день Стреттон стал чувствовать себя так же, как и до эксперимента. Мозг ученого освоился с новыми условиями работы, и все предметы он снова стал видеть прямыми. Но, когда он снял очки, все опять перевернулось. Уже через полтора часа зрение восстановилось, и он снова стал видеть нормально.

Любопытно, что подобная приспосабливаемость характерна лишь для человеческого мозга. Когда в одном из экспериментов переворачивающие очки надели обезьяне, то она получила такой психологический удар, что, сделав несколько неверных движений и упав, пришла в состояние, напоминающее кому. У нее стали угасать рефлексы, упало кровяное давление и дыхание стало частым и поверхностным. У человека ничего подобного не наблюдается.

Есть еще одна особенность зрения, о которой нельзя не сказать. Известно, что при изменении расстояния от линзы до предмета меняется и расстояние до его изображения. Каким же образом на сетчатке сохраняется четкое изображение, когда мы переводим свой взгляд с удаленного предмета на более близкий?

Оказывается, те мышцы, которые прикреплены к хрусталику, способны изменять кривизну его поверхностей и тем самым оптическую силу глаза. Когда мы смотрим на далекие предметы, эти мышцы находятся в расслабленном состоянии и кривизна хрусталика оказывается сравнительно небольшой. При переводе взгляда на близлежащие предметы глазные мышцы сжимают хрусталик, и его кривизна, а следовательно, и оптическая сила увеличиваются.

Способность глаза приспосабливаться к видению как на близком, так и на более далеком расстоянии называется аккомодацией (от лат. accomodatio — приспособление). Благодаря аккомодации человеку удается фокусировать изображения различных предметов на одном и том же расстоянии от хрусталика — на сетчатке глаза.

Однако при очень близком расположении рассматриваемого предмета напряжение мышц, деформирующих хрусталик, усиливается, и работа глаза становится утомительной. Оптимальное расстояние при чтении и письме для нормального глаза составляет около 25 см. Это расстояние называют расстоянием ясного (или наилучшего) зрения.

Какое преимущество дает зрение двумя глазами?

Во-первых, именно благодаря наличию двух глаз мы можем различать, какой из предметов находится ближе, какой дальше от нас. Дело в том, что на сетчатках правого и левого глаза получаются отличающиеся друг от друга изображения (соответствующие взгляду на предмет как бы справа и слева). Чем ближе предмет, тем заметнее это различие. Оно и создает впечатление разницы в расстояниях. Эта же способность зрения позволяет видеть предмет объемным, а не плоским.

Во-вторых, благодаря наличию двух глаз увеличивается поле зрения. Поле зрения человека изображено на рисунке 97, а. Для сравнения рядом с ним показаны поля зрения лошади (рис. 97, в) и зайца (рис. 97, б). Глядя на эти рисунки, легко понять, почему хищникам так трудно подкрасться к этим животным, не выдав себя.

В 1911 г. немецкий ученый Шпальтегольц пропитал препарат мертвой ткани животного специально приготовленной жидкостью, после чего поместил его в сосуд с такой же жидкостью Препарат стал невидимым.

Однако человек-невидимка должен быть невидимым на воздухе, а не в специально приготовленном растворе. А этого достигнуть не удается.

Но допустим, что человеку все-таки удастся стать прозрачным. Люди перестанут его видеть. А сможет ли он сам их видеть? Нет, ведь все его части, в том числе и глаза, перестанут преломлять световые лучи, и, следовательно, никакого изображения на сетчатке глаза возникать не будет. Кроме того, для формирования в сознании человека видимого образа световые лучи должны поглощаться сетчаткой, передавая ей свою энергию. Эта энергия необходима для возникновения сигналов, поступающих по зрительному нерву в мозг человека. Если же у человека-невидимки глаза станут совершенно прозрачными, то этого происходить не будет. А раз так, то он вообще перестанет видеть. Человек-невидимка будет слепым.

Герберт Уэллс не учел этого обстоятельства и потому наделил своего героя нормальным зрением, позволяющим ему, оставаясь незамеченным, терроризировать целый город.

. 1. Как устроен глаз человека? Какие его части образуют оптическую систему? 2. Охарактеризуйте изображение, возникающее на сетчатке глаза. 3. Как передается изображение предмета в мозг? Почему мы видим предметы прямыми, а не перевернутыми? 4. Почему, переводя взгляде близкого предмета на удаленный, мы продолжаем видеть его четкий образ? 5. Чему равно расстояние наилучшего зрения? 6. Какое преимущество дает зрение двумя глазами? 7. Почему человек-невидимка должен быть слепым?

Глаз иногда называют живым фотоаппаратом, так как оптическая система глаза, дающая изображение, сходна с объективом фотоаппарата, но она значительно сложнее.

Глаз человека (и многих животных) имеет почти шарообразную форму (рис. 163), он защищен плотной оболочкой, называемой склерой. Передняя часть склеры — роговая оболочка 1 прозрачна. За роговой оболочкой (роговицей) расположена радужная оболочка 2, которая у разных людей может иметь разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость.

Рис. 163. Глаз человека

В радужной оболочке есть отверстие — зрачок 3, диаметр которого в зависимости от освещения может изменяться примерно от 2 до 8 мм. Меняется он потому, что радужная оболочка способна раздвигаться. За зрачком расположено прозрачное тело, по форме похожее на собирающую линзу, — это хрусталик 4, он окружён мышцами 5, прикрепляющими его к склере.

За хрусталиком расположено стекловидное тело 6. Оно прозрачно и заполняет всю остальную часть глаза. Задняя часть склеры — глазное дно — покрыто сетчатой оболочкой 7 (сетчаткой). Сетчатка состоит из тончайших волокон, которые, как ворсинки, устилают глазное дно. Они представляют собой разветвлённые окончания зрительного нерва, чувствительные к свету.

Как получается и воспринимается глазом изображение?

Свет, падающий в глаз, преломляется на передней поверхности глаза, в роговице, хрусталике и стекловидном теле (т. е. в оптической системе глаза), благодаря чему на сетчатке образуется действительное, уменьшенное, перевёрнутое изображение рассматриваемых предметов (рис. 164).

Рис. 164. Формирование изображения на сетчатке глаза

Свет, падая на окончания зрительного нерва, из которых состоит сетчатка, раздражает эти окончания. Раздражения по нервным волокнам передаются в мозг, и человек получает зрительное впечатление, видит предметы. Процесс зрения корректируется мозгом, поэтому предмет мы воспринимаем прямым.

А каким образом создаётся на сетчатке чёткое изображение, когда мы переводим взгляд с удалённого предмета на близкий или наоборот?

В оптической системе глаза в результате его эволюции выработалось замечательное свойство, обеспечивающее получение изображения на сетчатке при разных положениях предмета. Что же это за свойство?

Кривизна хрусталика, а значит, и его оптическая сила могут изменяться. Когда мы смотрим на дальние предметы, то кривизна хрусталика сравнительно невелика, потому что мышцы, окружающие его, расслаблены. При переводе взгляда на близлежащие предметы мышцы сжимают хрусталик, его кривизна, а следовательно, и оптическая сила увеличиваются.

Какое преимущество даёт зрение двумя глазами?

Во-первых, мы видим большее пространство, т. е. увеличивается поле зрения. Во-вторых, зрение двумя глазами позволяет различать, какой предмет находится ближе и какой — дальше от нас. Дело в том, что на сетчатках правого и левого глаза получаются отличные друг от друга изображения, мы как бы видим предметы слева и справа. Чем ближе предмет, тем заметнее это различие, оно и создаёт впечатление разницы в расстояниях, хотя, конечно, изображения сливаются в нашем сознании в одно. Благодаря зрению двумя глазами мы видим предмет объёмным, не плоским.

Вопросы

Как получается и воспринимается изображение глазом?
Как создаётся чёткое изображение на сетчатке, когда переводят взгляд с удалённого предмета на близкий?
Какое преимущество даёт зрение двумя глазами?

Задание

Используя дополнительную литературу и Интернет, начертите схему построения изображения в фотоаппарате.
Подготовьте презентацию о современных фотоаппаратах и их использовании в быту и технике.

Это любопытно.

Близорукость и дальнозоркость. Очки

Благодаря аккомодации изображение рассматриваемых предметов получается как раз на сетчатке глаза. Это выполняется, если глаз нормальный.

Глаз называется нормальным, если он в ненапряжённом состоянии собирает параллельные лучи в точке, лежащей на сетчатке (рис. 165, а). Наиболее распространены два недостатка глаза — близорукость и дальнозоркость.

Близоруким называется такой глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит внутри глаза (рис. 165, б). Близорукость может быть обусловлена большим удалением сетчатки от хрусталика по сравнению с нормальным глазом. Если предмет расположен на расстоянии 25 см от близорукого глаза, то изображение предмета получится не на сетчатке (как у нормального глаза), а ближе к хрусталику, впереди сетчатки. Чтобы изображение оказалось на сетчатке, нужно приблизить предмет к глазу. Поэтому у близорукого глаза расстояние наилучшего видения меньше 25 см.

Рис. 165. Недостатки зрения

Дальнозорким называется глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит за сетчаткой (рис. 165, е).

Дальнозоркость может быть обусловлена тем, что сетчатка расположена ближе к хрусталику по сравнению с нормальным глазом. Изображение предмета получается за сетчаткой такого глаза. Если предмет удалить от глаза, то изображение попадает на сетчатку, отсюда и название этого недостатка — дальнозоркость.

Разница в расположении сетчатки даже в пределах одного миллиметра уже может приводить к заметной близорукости или дальнозоркости.

Люди, имевшие в молодости нормальное зрение, в пожилом возрасте становятся дальнозоркими. Это объясняется тем, что мышцы, сжимающие хрусталик, ослабевают и способность аккомодации уменьшается. Происходит это и из-за уплотнения хрусталика, теряющего способность сжиматься. Поэтому изображение получается за сетчаткой.

Близорукость и дальнозоркость устраняются применением линз. Изобретение очков явилось великим благом для людей, имеющих недостатки зрения.

Какие же линзы следует применять для устранения этих недостатков зрения?

У близорукого глаза изображение получается внутри глаза впереди сетчатки. Чтобы оно передвинулось на сетчатку, нужно уменьшить оптическую силу преломляющей системы глаза. Для этого применяют рассеивающую линзу (рис. 166, а).

Рис. 166. Коррекция недостатков зрения с помощью линз

Оптическую силу системы дальнозоркого глаза нужно, наоборот, усилить, чтобы изображение попало на сетчатку. Для этого используют собирающую линзу (рис. 166,6).

Итак, для исправления близорукости применяют очки с вогнутыми, рассеивающими линзами. Если, например, человек носит очки, оптическая сила которых равна -0,5 дптр (или -2 дптр, -3,5 дптр), то, значит, он близорукий.

В очках для дальнозорких глаз используют выпуклые, собирающие линзы. Такие очки могут иметь, например, оптическую силу +0,5 дптр, +3 дптр, +4,25 дптр.

Помогаем учителям и учащимся в обучении, создании и грамотном оформлении исследовательской работы и проекта.

Темы исследований

Оформление работы

Наш баннер

Сайт Обучонок содержит исследовательские работы и проекты учащихся, темы творческих проектов по предметам и правила их оформления, обучающие программы для детей.

Код баннера:

Исследовательские работы и проекты

Проект на тему "Зрение с точки зрения физики"

Подробнее о работе:

В рамках исследовательской работы по физике о зрении человека с точки зрения физики автор рассмотрел имеющиеся теоретические данные о строении глаза, выяснил, с чем связано приобретение глазом того или иного цвета, изучил принцип работы глаза и определил, каким образом глаз воспринимает цветопередачу предметов, и как видят цвет дальтоники, с чем это связано.

Введение
1. Строение глаза.
2. Цвет глаз.
3. Как глаз воспринимает цвет.
4. Как работает глаз.
5. Глаз как оптический прибор.
5.1 Опыт 1.
5.2 Опыт 2.
5.3 Опыт 3.
Заключение
Список литературы

Введение

Физику всегда интересовало зрение, у многих людей возникает много вопросов. Как устроен глаз? Что происходит с нашими глазами? Как глаз может фокусироваться на разных предметах? Почему глаза разного цвета? Что происходит с глазами, когда мы спим? Во время сна мышцы расслабляются и глаза закатываются вверх – это называется " Феноменом Белла ".

Естественно, во время сна с быстрым движением глаз они бегают из стороны в стороны. Почему после удара головой из глаз сыплются искры? Возможно, феномен искры из глаз, нарушение зрения, возникающее в результате внезапного ускорения или замедления глазного яблока. При внезапном приложении силы к стекловидному телу оно давит на сетчатку, заставляя её слегка морщиться.

Актуальность: Данная тема актуальна всегда, она затрагивает большую часть физики, в глазу происходят много интересных физических явлений так как она затрагивает всех людей, и будет очень интересно узнать о зрении, ведь больше 80% информации мы получаем с помощью глаз.

Цель: узнать и разобраться как устроен глаз, взглянуть на глаз и зрение с точки зрения физики. Понять как глаз воспринимает цвета.

познакомиться с литературными источниками;
провести исследования зрения;
узнать строение глаза;
узнать как видят дальтоники и почему.

Объект исследования: человеческий глаз, зрение.

Метод исследования: Теоретические методы: знакомство с литературными источниками, анализ литературных источников, видеоматериалов и тд. по теме исследования.

Выбор темы
Сбор информации (источников по теме).
Обработка сведений, выделение главного, систематизация и обобщение.
Вывод

Строение глаза

Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз. Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок — отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Сетчатка — состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета.

Наибольшее скопление колбочек находится в центральной ямке (макуле), отвечающей за самую высокую остроту зрения. У взрослого человека со 100% зрением число колбочек может достигать от 6 до 7 миллионов. Палочек в несколько раз больше.

Различают три вида колбочек:

Колбочки S-типа (чувствительны к синему)
Колбочки M-типа (чувствительны к зеленому)
Колбочки L-типа (чувствительны к красному)

Наличие этих трёх видов колбочек (и палочек, чувствительных в изумрудно-зелёной части спектра) даёт человеку цветное зрение.

В ночное время, когда поток фотонов недостаточен для нормальной работы колбочек, зрение обеспечивают только палочки, поэтому ночью человек не может различать цвета.

Склера — непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка — выстилает задний отдел склеры, ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв — при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.

Макула является центральной части сетчатки, тонким слоем светочувствительных клеток и нервных волокон. Макула это точка, в которой фокусируется свет, когда мы смотрим на какой-то предмет, она несёт ответственность за острое (детали предметов) и за цветовое зрения.

Цвет глаз

От чего зависит реальный цвет глаз человека? Почему у одних глаза голубые, у других зеленые, а кто-то может похвастаться даже фиолетовыми?

Цвет глаз человека, а точнее цвет радужной оболочки глаз, зависит от 2-ух факторов:

Плотность волокон радужной оболочки.
Распределение пигмента меланина в слоях радужной оболочки.

Меланин – пигмент, определяющий цвет кожи и волос человека. Чем больше меланина, тем темнее кожа и волосы. В радужной оболочке глаза, меланин варьируется от желтого до коричневого и черного цветов. При этом задний слой радужной оболочки всегда черный, за исключением альбиносов.

Синие глаза. Синий цвет получается в связи с малой плотностью волокон внешнего слоя радужки и малым содержанием меланина.

Голубые глаза Голубой цвет получается, если волокна внешнего слоя радужки более плотные, чем в случае с синими глазами, и имеют белесый или сероватый цвет. Чем больше плотность волокон, тем светлее цвет.

Серый цвет. Серый цвет получается подобно голубому, только при этом плотность волокон внешнего слоя ещё выше и их оттенок ближе к серому.

Зелёные глаза. У зеленоглазых людей во внешнем слое радужки распределён жёлтый или светло-коричневый пигмент. А в результате рассеяния синим или голубым цветом получается зелёный.

Карие глаза. Карий цвет глаз получается в результате того, что внешний слой радужки содержит много меланина, поэтому на нём происходит поглощение как высокочастотного, так и низкочастотного света, а отражённый свет в сумме даёт коричневый.

Чёрные глаза. Черный цвет глаз по своей сути является темно-коричневым, но концентрация меланина в радужной оболочке настолько велика, что падающий на неё свет практически полностью поглощается.

Как глаз воспринимает цвет

За восприятие цdета отвечают колбочки. Как я и писал они бывают 3-х видов.

Красный (R) с длиной волны 700,0 нм
Зелёный (G) с длиной волны 546,1 нм
Синий (B) с длиной волны 435,8 нм

Человеческий глаз воспринимает три цвета, остальные это совокупность этих трех. Например, белый свет - это смесь трех главных цветов. Свет, с разной длиной волны по-разному стимулирует разные типы колбочек. Например, жёлто-зелёный свет в равной степени стимулирует колбочки R- и G-типов, но слабее стимулирует колбочки B-типа.

Красный свет стимулирует колбочки R -типа намного сильнее, чем колбочки G-типа, а B-типа не стимулирует почти совсем; зелёно-голубой свет стимулирует рецепторы G-типа сильнее, чем R-типа, а рецепторы B-типа — ещё немного сильнее; свет с этой длиной волны наиболее сильно стимулирует также палочки. Фиолетовый свет стимулирует почти исключительно колбочки B-типа. Мозг воспринимает комбинированную информацию от разных рецепторов, что обеспечивает различное восприятие света с разной длиной волны.

За цветовое зрение человека и обезьян отвечают гены, кодирующие светочувствительные белки опсины. (Опсины — это группа светочувствительных связанных с мембраной рецепторов) Наличие трёх разных белков, реагирующих на разные длины волн, является достаточным для цветового восприятия.

Как работает глаз

Зрение человека (зрительное восприятие) способность человека воспринимать информацию путём преобразования энергии электромагнитного излучения светового диапазона, осуществляемая зрительной системой.

Многокомпонентная оптическая система каждого глаза создаёт на сетчатке каждого глаза перевёрнутое на 180° проекцию видимого предмета, далее мозг уже самостоятельно переворачивает изображение. При этом проекции периферического зрения в правом и левом глазе не будут полностью дублироваться из-за различия полей зрения в левой и правой частях каждого глаза.

Преломление света в оптической системе называется рефракцией. Учение о рефракции основано на законах оптики, характеризующих распространение света в различных средах.

Глаз, как оптический прибор

Человеческий глаз – сложный оптический прибор…

Восприятие предметов внешнего мира осуществляется глазом путем анализа изображений этих предметов на сетчатой оболочке. Таким образом, в функциональном отношении глаз можно разделить на два основных отдела: светопроводящий и световоспринимающий.

Светопроводящий отдел составляют прозрачные среды глаза:

Роговица
влага передней камеры
хрусталик
стекловидное тело.
Световоспринимающим отделом является сетчатая оболочка. Изображение предметов внешнего мира воспроизводится на сетчатке с помощью оптической системы светопроводящих сред.

Лучи света, отраженные от рассматриваемых предметов, проходят через четыре преломляющие поверхности:

переднюю и заднюю поверхности роговицы,
переднюю и заднюю поверхности хрусталика.

При этом каждая из них отклоняет луч от первоначального направления, в результате в фокусе оптической системы глаза образуется действительное, но перевернутое изображение рассматриваемого предмета.

Опыт 1

Возьмем обыкновенную линзу, это будет наш хрусталик, вместо глазных мышц используем резинки, веревки, и т.д.; когда они сокращаются, хрусталик становится выпуклым, предметы в близи становятся четкими, а вдалеке кажутся размытыми, если же мышцы растянутся то сделают нашу линзу плоской.

Способность нашего глаза фокусировать изображение и вдали и вблизи называется аккомодацией.

Когда мы осматриваемся вокруг, хрусталик меняет фокус с близкого на дальний, а вот при просмотре, например телевизора хрусталик неподвижен, ведь он все время сфокусирован на одной плоскости, в результате, мышцы глаза перенапрягаются, а хрусталик искривляется.

Опыт 2

Впервые столкнувшись с таким оптическим прибором, как лупа, сильно удивятся тому, что изображение перевернуто.

При преобразовании световых лучей получается перевернутая картинка, так как собирающая линза делает из двух параллельных лучей два скрещивающихся. Если лучи скрещиваются один раз (при использовании одной линзы), изображение выходит перевернутым.

На рисунке наблюдаем физическое явление, и из этого можем понять, что лупа подобна глазу.

Лупа служит хрусталиком, рукоятка глаза это глазные мышцы. На подоконнике стоит предмет (бутылка), лупа создает проекцию бутылки перевернутой, так и хрусталик глаза, в это время мозг получает перевернутое изображение и самостоятельно переворачивает его.

Из этого опыта можем понять, что глаз это сверхмощный оптический прибор, и что некую его подобие можно получить с помощью обычной лупы.

Опыт 3

Эксперименты для бинокулярного зрения.

Бинокулярное зрение — способность видеть обоими глазами единый образ. Оно дает возможность воспринимать окружающую действительность объемно, в 3Д-проекции, что обеспечивает нормальную ориентацию в пространстве. Бинокулярное зрение позволяет человеку видеть только одну картинку, которую передают в мозг оба глаза, несмотря на то, что орган зрения является парным.

Заключение

В итоге исследовательского проекта, мне все же мне удалось, в какой-то мере достичь поставленных целей, а именно:

Узнал и разобрался в строении глаза и как устроен глаз.

Взглянул на глаз и зрение с точки зрения физики.

Понял как глаз воспринимает цвета.

Провел опыты, и убедился, что глаз это сверхмощный оптический прибор, понял что с помощью знания физики можно увидеть интересные оптические явления.

Для написания данного проекта на тему "Зрение с точки зрения физики" были использованы ресурсы Сети Интернет.

В завершении темы оптических явления, мы попытаемся разобраться, как работает глаз человека. Из-за чего портится зрение и как с этим можно бороться. Все эти вопросы мы рассмотрим с точки зрения физики.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Глаз и зрение"

В завершении темы о световых явлениях, мы познакомимся с тем, как устроен глаз.

Падающие лучи воздействуют на зрительные нервные окончания глаза. Эти воздействия раздражают нервные окончания глаза, и раздражения по волокнам передаются в мозг. Наш мозг корректирует изображение, поэтому мы видим предметы не перевёрнутыми. Конечно, система глаза очень сложна, и на данном этапе мы объяснили, так сказать, на пальцах, как устроено зрение в общем и целом. Более детально с этим вы сможете познакомиться в старших классах. Суть в том, что хрусталик является линзой с переменной оптической силой. Когда мышцы глаза сжимаются, хрусталик обладает наибольшей кривизной, и фокусное расстояние становится маленьким. То есть, это происходит, когда мы смотрим на предмет, находящийся вблизи от нас. И наоборот, хрусталик обладает маленькой кривизной, если мы смотрим вдаль. В этом случае мышцы расслаблены. Именно этим объясняется то, что глаза устают, когда мы длительное время читаем, пишем или сидим за компьютером.

Наверное, все слышали, что существуют такие недуги, как близорукость или дальнозоркость. У людей с близорукостью, фокус лежит внутри глаза при расслабленной мышце. То есть, по той или иной причине, сетчатка глаза оказывается чуть дальше, чем нужно от хрусталика. В этом случае, изображение формируется не на сетчатке, а чуть впереди неё.

Дальнозоркость — это противоположный случай. Изображение формируется за сетчаткой, потому что сетчатка при расслабленной мышце ближе к хрусталику, чем нужно.

Как вы знаете, существуют очки для коррекции зрения, которые носят близорукие и дальнозоркие люди. Чтобы скорректировать зрение, нужно передвинуть изображение на сетчатку. Поскольку у близорукого глаза изображение формируется впереди сетчатки, нужно уменьшить оптическую силу системы глаза. Тогда фокусное расстояние увеличится, и изображение попадёт на сетчатку. В этих случаях применяют рассеивающую линзу, так как она имеет отрицательную оптическую силу.

В случае с дальнозоркостью, изображение формируется за сетчаткой, поэтому, нужно увеличить оптическую силу системы глаза. Тогда фокусное расстояние уменьшится, и изображение окажется на сетчатке. Для этого применяют собирающую линзу.

В зависимости от того, насколько человек дальнозоркий, он может носить очки в одну, две, три диоптрии и так далее. Если же человек близорукий, то он будет носить очки с оптической силой минус одна, две, три диоптрии и так далее. Ну а чтобы не носить очки, берегите своё зрение: не смотрите часами в телевизор или компьютер.

Читайте также: