Стоит только открыть глаза, и перед нами появляется удивительный мир. Глаз человека имеет сложное и тонкое строение, его можно рассматривать как физический прибор, сравнивая с фотоаппаратом. Глаз имеет почти шарообразную форму (рис. 188) и защищен плотной оболочкой -склерой. Переднюю часть склеры называют роговой оболочкой, или роговицей. Она прозрачна и имеет форму выпукло-ввогнутой линзы толщиной около 1 мм. За роговицей размещена радужная оболочка, имеющая у разных людей разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость.
В радужной оболочке имеется отверстие - зрачок, диаметр которого в зависимости от освещения может рефлекторно изменяться от 2 до 8 мм. За зрачком находится хрусталик, напоминающий форму двояковыпуклой линзы. Хрусталик окружен мышцами, которыми он прикреплен к склере. Остальную часть глаза заполняет прозрачное стекловидное тело.
Задняя часть склеры покрыта сетчаткой, состоящей из элементов, которые воспринимают световые лучи. В результате раздражения сетчатки возникают электрические импульсы, которые с помощью зрительного нерва передаются в мозг. В сетчатке есть особенные светоощущающие элементы, которые называют, в соответствии с их формой, палочками и колбочками. Общее количество палочек в сетчатке человеческого глаза достигает 130 миллионов, а колбочек - около 7 миллионов. Палочки являются органами черно-белого зрения, а колбочки - органами цветного зрения.
Как образуется и воспринимается глазом изображение предмета?
Лучи света, распространяясь от предмета, попадают в глаз, преломляются в роговице, хрусталике и стекловидном теле, вследствие чего на сетчатке формируется действительное уменьшенное и перевернутое изображение предмета (рис. 189).
Светоощущающие элементы сетчатки превращают изображение в нервный импульс, который по зрительному нерву передается в головной мозг, где формируется изображение в неперевернутом виде.
Глаз имеет чудесное свойство. Благодаря изменению кривизны хрусталика, мы можем четко видеть предметы, расположенные на разных расстояниях от глаза.
Способность глаза приспосабливаться к видению предметов как на дальнем, так и на близком расстоянии называют аккомодацией глаза (лат. accomodatio - «приспособление»). Для нормального глаза расстояние самого лучшего зрения считают 25 см. Вам следует это учитывать, когда вы читаете или пишете.
ЭТО ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ
У рыб глаза отличаются плоской роговицей и шаровидным хрусталиком. Аккомодация глаза у рыб достигается перемещением хрусталика. В задней стенке сосудистой оболочки часто содержится особенный слой клеток, наполненный кристаллами светлого пигмента, - так называемая серебристая оболочка. Иногда есть также блестящий слой - зеркальце, или тапетум, клетки которого содержат кристаллический пигмент. Этот слой отражает световые лучи на сетчатку, которая предопределяет свечение глаз некоторых рыб в
почти кромешной тьме, например у акул. У земноводных роговица глаза очень выпуклая, а аккомодация глаза осуществляется, как и у рыб, перемещением хрусталика. Аккомодация у пресмыкающихся происходит не только за счет перемещения хрусталика, но и изменением его формы. У птиц очень острое зрение. Глазное яблоко у них очень больших размеров и своеобразного строения, благодаря чему увеличивается поле зрения. У птиц, с особенно острым зрением (грифы, орлы) глазное яблоко продолговатой «телескопической» формы.
В процессе развития человеческого организма могут возникать отдельные отклонения от правильной формы глазного яблока, вследствие чего нарушается условие наилучшего зрения: изображение предметов формируется не на сетчатке глаза. Самыми распространенными являются два дефекта зрения - близорукость и дальнозоркость.
Близорукость возникает, если фокусное расстояние глаза сравнительно с нормальным глазом увеличилось. Если предмет расположен на расстоянии 25 см от близорукого глаза, изображение предмета будет не на сетчатке, а ближе к хрусталику, перед сетчаткой (рис. 190, а). Поэтому у близорукого глаза расстояние наилучшего зрения меньше 25 см.
Чтобы исправить этот дефект зрения, следует перед роговицей разместить рассеивающую линзу (рис. 190, б). С этой целью на практике используют очки с выпукло-ввогнутыми линзами.
Если фокусное расстояние глаза уменьшилось сравнительно с нормальным глазом, человек становится дальнозорким - изображение предмета образуется за сетчаткой (рис. 191, а). Изображение формируется на сетчатке, если предмет отдалить от глаза. Отсюда и название этого дефекта зрения - дальнозоркость.
Чтобы исправить дальнозоркость, перед роговицей следует разместить собирательную линзу (рис. 191, б). С этой целью человек использует очки с двояковыпуклыми линзами или вогнуто-выпуклыми линзами.
ВОПРОСЫ К ИЗУЧЕННОМУ
1. Каково строение глаза и каково назначение его основных составляющих?
2. Какое изображение образуется на сетчатке глаза?
3. Какие два основных дефекта зрения вы знаете?
4. В чем отличие между близорукостью и дальнозоркостью?
5. Как можно откорректировать близорукость и дальнозоркость?
ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ
Решаем вместе
1. Необходимо ли использовать очки, если вы работаете с любым оптическим прибором, например микроскопом (рис. 192)?
Ответ-, каждый оптический прибор имеет свое фокусное расстояние, и с помощью соответствующих регулировочных устройств его можно настроить на нормальное зрение. Если исследователь не снял очки, то в этом случае создается система линз, которая также не искажает наблюдаемых объектов.
2. Что означают надписи на оправе лупы:
5х, 7х, 20х и т. д.?
Ответ: увеличение в 5, 7, 20 раз.
Уровень А
121. Какое увеличение можно получить с помощью микроскопа, если его объектив дает увеличение в 40 раз, а окуляр - в 15 раз?
122. На рисунке 193 изображены схемы зрительной трубы Галилея и телескопа Ньютона. Укажите, какая из них является схемой телескопа Ньютона.
123. С каким дефектом зрения изображена девушка на рисунке 194?
124. Какие оптические приборы изображены на рисунке 195?
Уровень Б
125. Микроскоп можно рассматривать как сочетание двух простых оптических приборов. Каких именно? Почему?
126. Можно услышать такое высказывание: «Телескоп приближает к наблюдателю небесные тела — Луну, Солнце, планеты». В чем ошибочность такого утверждения? Почему эти небесные тела кажутся нам увеличенными?
127. Почему фотоаппарат дает уменьшенное изображение предмета?
128. На какой оптический прибор больше всего похож по своему строению глаз человека (рис. 196)?
129. Для каких людей - близоруких или дальнозорких - предназначены очки, если их линзы при всех условиях не дают изображения лампы на экране?
130. Какие очки лежат на книге (рис. 197)?
ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Контрольные вопросы
1. Назовите естественные источники света и укажите, где их используют.
2. Почему происходят солнечные и лунные затмения?
3. Укажите, где используются законы отражения света.
4. Обоснуйте, исходя из законов преломления света, почему падающие лучи перпендикулярно к границе разделения двух сред не должны преломляться.
5. Как объяснить возникновение двойной радуги?
6. Космонавты Солнце видят белым, мы - желтым. Но почему возле горизонта во время заката оно красного цвета и диск его увеличен?
7. Какие типы линз вам известны и где они используются?
8. Какое изображение предмета будет, если соединить собирательную и рассеивающую линзы?
9. Какие оптические приборы вы знаете и каково их предназначение?
10. Каково назначение микроскопа и телескопа?
11. Где образуется изображение предметов в глазе человека?
12. Каким образом исправляют дефекты зрения?
Что я знаю и умею делать
Я умею строить изображение в плоском зеркале.
1. Постройте изображение предмета в плоском зеркале (рис. 198, а).
2. Каких наименьших размеров должно быть зеркало (рис. 198, б), чтобы человек мог увидеть себя в нем во весь рост? На какой высоте следует его прикрепить? Зависят ли размеры зеркала и высота, на которой оно установлено, от расстояния между зеркалом и человеком?
3. Парень рассматривает свое изображение в двух плоских зеркалах, размещенных перпендикулярно друг к другу (рис. 199). Какие характерные особенности изображения, которое видит парень? Постройте изображение предмета в таком зеркале.
Я умею строить изображение, которое дает линза.
4. На рисунке 200 показано расположение светящейся точки и ее изображение. Построением найдите положение оптического центра линзы и ее главных фокусов. Укажите, какая это линза.
5. Между светящейся точкой и ее изображением (рис. 201) размещены две линзы. Укажите, какие это линзы. Найдите положение этих линз.
Я знаю, из каких цветов состоит белый свет.
6. Белый луч света переходит из стеклянной призмы в воздух. Что при этом происходит?
7. Что видит человек, рассматривающий сквозь стеклянную призму линию на белой бумаге?
8. На черный экран наклеили горизонтальную узкую полоску белой бумаги. Какими будут казаться верхний и нижний края этой бумаги, если на нее смотреть сквозь призму, повернутую преломляющим ребром вверх?
9. В сосуд из зеленого стекла налиты красные чернила. Какого цвета кажутся чернила? Почему?
Я умею конструировать.
10. «Ориентация фотокамеры». Электронные варианты снимков, сделанные современными цифровыми фотоаппаратами, содержат информацию о времени и режимах фотографирования, камере, сделавшей снимок, и т. п. Однако не лишними были бы и данные относительно ориентации камеры (под какими углами она наклонена к вертикали и перпендикулярной к ней линии - горизонта). В случае необходимости в горизонтальной ориентации кадрового окна, одним из решений этой задачи было предложение подвешивать вблизи плоскости кадрового окна небольшой предмет в виде стержня или стрелки (своеобразный висок), который оставлял бы на пленке (в нашем случае - матрице) тень, по изображению которой и можно было бы делать соответствующий вывод. Однако лишние детали на снимке всегда снижают его качество, особенно в художественной фотографии. Предложите решение этой проблемы современными средствами.
Я знаю и умею объяснить техническое применение оптических явлений.
11. Постройте изображение дверей автобуса и мотоциклиста в зеркале (рис. 202), закрепленном на автобусе сбоку. Каких размеров должно быть зеркало, чтобы водитель мог видеть в нем изображение обеих дверей и мотоциклиста?
12. Чтобы увеличить точность измерений длин, измерительную часть приборов конструируют по рычажно-оптической схеме (рис. 203). Функцию своеобразного рычага выполняет луч света. Рассмотрите схему прибора и объясните назначение зеркала в нем, и как достигается увеличение точности измерений.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
Вариант 1
1. Какое излучение называют светом?
А видимое Б произвольное В невидимое Г тепловое
2. Есть ли Луна источником света?
А да Б нет, потому что она только отражает солнечный свет
3. Почему в комнате со светлыми стенами всегда светлее, чем при таком же освещении в комнате с темными стенами?
А потому что свет многократно отражается от светлых стен Б потому что свет преломляется
В потому что свет в комнате с темными стенами поглощается
4. Человек стоит на расстоянии 2 м от плоского зеркала. На каком расстоянии от себя он видит свое изображение в зеркале?
А2м Б 4 м В 6 м Г 1 м
5. Может ли свет переходить с одной среды в другую не преломляясь?
А да, если свет распространяется параллельно к средам Б да, если свет распространяется перпендикулярно к границе сред В нет, свет всегда преломляется
6. Какое изображение дает собирательная линза, если предмет находится между линзой и
фокусом? А уменьшенное, прямое, действительное
Б увеличенное, мнимое, прямое В увеличенное, перевернутое, действительное
7. Какое изображение дает собирательная линза, если предмет находится между фокусом и двойным фокусом? А уменьшенное, прямое, действительное
Б увеличенное, мнимое, прямое В увеличенное, перевернутое, действительное
8. При съемке на объектив фотоаппарата села муха. Как изменится снимок?
А никак не изменится Б появится изображение мухи
В фотоснимок будет менее ярким Г фотоснимок будет ярче
9. Где образуется изображение предмета у дальнозоркого человека?
А перед сетчаткой Б не образуется вообще
В за сетчаткой Г на сетчатке
10. Врач выдал пациенту рецепт: очки +1,5 Д. Укажите, для каких глаз они предназначены.
А дальнозорких Б близоруких В нормальных
11. Каким опытом можно доказать, что белый свет обычной электрической лампы является сложным светом, состоящим из разных цветных лучей?
А опытом по разложению света с помощью линзы Б опытом по разложению света трехгранной призмой В опытом по разложению света стеклянной пластинкой
12. На черном фоне изображен спектр солнечных лучей. Увидим ли мы весь спектр, если его осветить фиолетовым светом?
А будет виден весь спектр Б будет виден весь спектр, кроме фиолетовой части В спектр не будет виден Г будет видна только фиолетовая часть спектра
Вариант 2
1. Может ли тень по своим размерам быть: а) больше; б) меньше; в) равна размерам предмета?
А может быть больше Б может быть меньше
В может быть равна Г может быть больше, меньше и равна
2. Длительность какого явления больше - полного затмения Луны или полного затмения Солнца?
А полного затмения Солнца Б полного затмения Луны В одинакова
3. Угол падения луча на зеркало равен 45°. Укажите, каков будет угол отражения.
А 45° Б 90° В0° Г180°
4. Спортсмен движется к плоскому зеркалу со скоростью 2 м/с. С какой скоростью он приближается к своему изображению?
А 1 м/с Б 2 м/с В 3 м/с Г 4 м/с
5. Что происходит со светом при прохождении через линзу?
А ничего Б свет отражается
В свет частично отражается и преломляется Г свет преломляется
6. Какое изображение дает собирательная линза, если предмет размещен в фокусе?
А уменьшенное, прямое, действительное Б изображения не дает
В увеличенное, перевернутое, действительное
7. Какое изображение дает собирательная линза, если предмет размещен в двойном фокусе?
А уменьшенное, прямое, действительное Б увеличенное, мнимое, прямое
В одинаковое, перевернутое, действительное
8. На какой оптический прибор похож глаз человека?
А на микроскоп Б на телескоп В на лупу Г на фотоаппарат
9. Где образуется изображение предмета у близорукого человека?
А перед сетчаткой Б не образуется вообще В за сетчаткой Г на сетчатке
10. Для людей с дефектами зрения есть бифокальные очки, верхняя часть каждого стекла предназначена для зрения на дальние расстояния, а нижняя - для близких расстояний. Какие бифокальные очки удобны для дальнозоркого человека?
А в которых верхняя часть каждого стекла предназначена для зрения на дальние расстояния
Б для чтения или рассматривания близких предметов
11. Почему возникает радуга?
А потому что солнечные лучи рассеиваются воздухом Б потому что солнечные лучи преломляются в дождевых каплях В потому что солнечные лучи преломляются в воздухе
12. Почему белые предметы кажутся синими, если их рассматривать через синий фильтр (очки)?
А потому что синий фильтр (очки) не пропускает синие лучи Б потому что синий фильтр (очки) пропускает только синие лучи В потому что синий фильтр (очки) вообще не пропускает света Г потому что синий фильтр (очки) пропускает любой свет
Это материал учебника Физика 9 класс Сиротюк