Человеческий глаз, как оптическая система
презентация к уроку по физике на тему

Слайд 1

Человеческий глаз как оптическая система Голинская Татьяна Владимировна учитель физики МАОУ лицея №23 г.Калининграда

Слайд 2

Строение глаза Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача -"передать" правильное изображение зрительному нерву. Основные функции глаза : оптическая система, проецирующая изображение; система, воспринимающая и "кодирующая" полученную информацию для головного мозга; "обслуживающая" система жизнеобеспечения.

Слайд 3

Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв "правую часть" изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения - правую и левую - головной мозг соединяет воедино. Так как каждый глаз воспринимает "свою" картинку, при нарушении совместного движения правого и левого глаза может быть расстроено бинокулярное зрение . Попросту говоря, у вас начнет двоиться в глазах или вы будете одновременно видеть две совсем разные картинки.

Слайд 5

Роговица - прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Показатель преломления n 1 =1,376. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза - склерой. Передняя камера глаза - это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью ( n 2 =1,336). 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 (если он голубой - значит, в ней мало пигментных клеток, если карий - много). 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. Хрусталик - "естественная линза" глаза. Он прозрачен, эластичен - может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Показатель преломления хрусталика меняется от наружной поверхности к внутренней от1,386 до 1,406. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском . Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза. Стекловидное тело - гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза ( n= 1,337).

Слайд 6

Сетчатка - состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция. Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Палочек в сетчатке около 130 млн. 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. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки. Колбочек около 7 млн.

Слайд 7

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, к 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. Слепое пятно – место выхода из сетчатки зрительного нерва, где отсутствуют светочувствительные клетки. Расстояние между соседними светочувствительными клетками ( H min =5 мкм ) определяет разрешающую способность глаза или остроту зрения. Разрешающая способность глаза характеризуется минимальным углом зрения, под которым две точки видны раздельно. С уменьшением освещенности острота зрения падает.

Слайд 8

Аккомодация Аккомодация – способность глаза к изменению его оптической силы. а) дальняя точка в бесконечности б) ближняя точка (возраст 20 лет) в) расстояние наилучшего зрения Дальняя точка – наиболее удаленная от глаза точка расположения объекта, четко видимая глазом. Ближняя точка – наименее удаленная от глаза точка расположения объекта, четко видимая глазом. Расстояние наилучшего зрения – расстояние от объекта до глаза, при котором угол зрения оказывается максимальным, а глаз не утомляется при длительном наблюдении.

Слайд 9

Дефекты зрения и их коррекция Возрастная коррекция зрения а) дальняя точка в бесконечности, б) ближняя точка (возраст 50 лет) в) смещение с помощью очков

Слайд 10

Коррекция близорукости и дальнозоркости

Слайд 11

Оптические приборы, увеличивающие угол зрения

Слайд 12

Угловое увеличение – отношение угла зрения, полученного с помощью оптического прибора, к углу зрения невооруженного глаза на расстоянии наилучшего зрения. Лупа

Слайд 13

Оптический микроскоп Размер полученного с помощью объектива изображения:

Слайд 14

Микроскоп Левенгука. Копия

Слайд 15

Телескоп - рефлектор Для наблюдения удаленных объектов используют телескопы, которые бывают двух основных видов – рефлекторы и рефракторы. Действие рефлектора — отражающего телескопа — основано на использовании зеркального, отражающего объектива (рис. 4.48). Впервые такой телескоп был создан И. Ньютоном. Используя в качестве объектива не линзу, а зеркало, Ньютон стремился устранить хроматическую аберрацию, свойственную линзам. Ход лучей в телескопе-рефлекторе показан на рисунке 4.48. Пучок света отражается от вогнутого зеркала З, затем попадает на другое небольшое вспомогательное зеркало С, а оттуда — в линзовый окуляр Ок. Самый крупный в мире зеркальный телескоп, построенный в нашей стране, имеет диаметр зеркала 6 м. Заметим, что изготовить хорошо отшлифованное зеркало гораздо проще, чем линзу большого диаметра. Поэтому современные телескопы с диаметром объектива в несколько метров — всегда рефлекторы.

Слайд 16

Телескоп - рефрактор В рефракторе — линзовом телескопе, как и в микроскопе, используются две системы линз (рис. 4.49). Но, в отличие от микроскопа, наблюдаемый объект находится от телескопа на практически бесконечном расстоянии. Оптическую систему телескопа для получения максимального углового увеличения конструируют так, чтобы задний фокус объектива совпадал с передним фокусом окуляра. Изображение бесконечно расположенного предмета получается практически в фокальной плоскости; размер изображения А’В’= h . Окуляр выполняет роль лупы, он обеспечивает угловое увеличение изображения.

Слайд 17

Схемы телескопов: 1 – Галилея; 2 – Кеплера; 3 - Ньютона

Слайд 18

Телескопы Галилея Для получения большого углового увеличения необходимо соединить длиннофокусный объектив с короткофокусным окуляром. Телескопы дают существенные (в десятки раз) угловые увеличения удаленных объектов. Технические трудности создания больших объективов связаны со сложностью изготовления линз диаметром больше 1 м. Размеры зрачка глаза зависят от освещенности: при дневном освещении диаметр зрачка 2—3 мм, при слабом ночном освещении возрастает в несколько раз — до 6—8 мм. Поэтому различаются увеличение, даваемое телескопом во время дневных наблюдений, и увеличение, даваемое телескопом при ночных наблюдениях.

Слайд 19

Недостатки линз

Слайд 20

Скорость света в веществе (а значит, и показатель преломления) зависит от частоты волны. Из-за дисперсии линза собирает лучи разных цветов в разных точках. На краях изображения возникает радужная кайма, изображение становится размытым и окрашенным. Хроматическая аберрация Исправить хроматическую аберрацию можно с помощью двойной линзы, подобрав различные сорта стекла с разной дисперсией. Линзы, в которых устранена хроматическая аберрация, называют ахроматами . Такие линзы используют в качестве объективов телескопов – рефракторов, хороших биноклей, простейших фотоаппаратов и т. п.

Слайд 21

Сферическая аберрация Выпуклая линза лучи, отстоящие далеко от главной оптической оси, собирает в точке (фокусе), расположенной ближе к линзе, чем ближе прилегающие лучи (рис а); у вогнутой линзы – аналогичная картина (рис. б). Один из способов борьбы со сферической аберрацией – использование только параксиальных пучков, т.е. пучков, близких к главной оптической оси. Для этого линзу диафрагмируют, пропуская через нее более узкий пучок. Второй способ ослабления сферической аберрации вытекает из того, что у собирающих и рассеивающих линз оптическая сила имеет противоположные знаки, и можно подобрать такую пару линз, чтобы их аберрации существенно компенсировались.