"Физика (базовый уровень)", Генденштейн Л.Э., Булатова А.А., Корнильев И.Н., Кошкина А.В.
Глаз — сложная оптическая система, которая преломляет свет и формирует изображение предметов на сетчатке. Главную роль в фокусировке играют роговица, хрусталик и другие прозрачные среды. Благодаря аккомодации глаз приспосабливается к расстоянию до предмета и сохраняет чёткость изображения. Если фокус оказывается перед или за сетчаткой, возникают близорукость или дальнозоркость, которые исправляют линзами.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Оптическая система глаза — совокупность преломляющих сред и элементов глаза, которые формируют изображение на сетчатке. К ней относят прежде всего роговицу, хрусталик и прозрачные среды внутри глаза. Это понятие нужно, чтобы рассматривать глаз как единую оптическую систему, а не как набор независимых частей.
Аккомодация — изменение оптической силы глаза для чёткого изображения предметов на разных расстояниях. Она происходит главным образом благодаря изменению кривизны хрусталика под действием глазных мышц. Благодаря аккомодации глаз может перестраивать фокус при переводе взгляда с далёкого предмета на близкий.
Близорукость — недостаток зрения, при котором изображение удалённых предметов без коррекции возникает перед сетчаткой. Поэтому на самой сетчатке лучи уже не сходятся в точку и изображение становится нечётким. Термин помогает связать наблюдаемое плохое зрение вдаль с конкретным положением фокуса.
Дальнозоркость — недостаток зрения, при котором изображение близких предметов без коррекции возникает за сетчаткой. Лучи на сетчатке ещё не успевают сойтись, поэтому детали близкого предмета различаются плохо. Это определение позволяет выбрать нужный способ коррекции — собирающую линзу.
Свет от предмета сначала проходит через роговицу, затем через внутренние прозрачные среды и хрусталик. На границах сред скорость света меняется, поэтому лучи преломляются и меняют направление. Сочетание этих преломлений направляет лучи к сетчатке, где светочувствительные клетки воспринимают изображение.
Хрусталик меняет кривизну благодаря работе глазных мышц, потому что его форма определяет степень преломления света. При взгляде на близкий предмет хрусталик становится более выпуклым, и оптическая сила глаза увеличивается. Для далёкого предмета он становится более плоским, поэтому глаз сохраняет фокус на сетчатке.
Чёткое зрение возможно тогда, когда лучи от каждой точки предмета после прохождения глаза сходятся на соответствующей точке сетчатки. Положение изображения зависит одновременно от расстояния до предмета и оптической силы глаза. Если эти условия не согласованы, фокус смещается перед сетчаткой или за ней, и изображение теряет резкость.
При близорукости лучи от удалённого предмета сходятся раньше, чем достигают сетчатки. Рассеивающая линза немного разводит лучи до их попадания в глаз, поэтому после преломления в оптической системе глаза фокус отодвигается назад. Так изображение удалённого предмета переносится на сетчатку.
При дальнозоркости лучи от близкого предмета без коррекции должны были бы пересечься за сетчаткой. Собирающая линза предварительно сближает лучи, и после прохождения через глаз они сходятся раньше. Благодаря этому фокус перемещается вперёд и оказывается на сетчатке.
| Состояние зрения | Где формируется изображение без коррекции | Что трудно видеть | Коррекция |
|---|---|---|---|
| Нормальное зрение | На сетчатке | Нет существенных трудностей при правильной аккомодации | Не требуется |
| Близорукость | Перед сетчаткой для удалённых предметов | Удалённые предметы | Рассеивающая линза |
| Дальнозоркость | За сетчаткой для близких предметов | Близкие предметы | Собирающая линза |
Сначала по второй колонке определите, куда смещён фокус относительно сетчатки. Затем сопоставьте это положение с трудностью зрения и проверьте, совпадает ли тип линзы с требуемым изменением хода лучей.
Условие: объясните, почему человек с нормальным зрением видит близкий предмет чётко, хотя он находится значительно ближе удалённых предметов. Нужно связать результат с работой хрусталика. Решение строится на понятии аккомодации.
Ответ: человек видит близкий предмет чётко благодаря аккомодации. Хрусталик изменяет кривизну и фокусирует изображение на сетчатке.
Условие: изображение удалённого предмета без очков формируется перед сетчаткой. Определите недостаток зрения и тип линзы для коррекции. Ключевым признаком является положение изображения относительно сетчатки.
Ответ: у человека близорукость. Для коррекции используют рассеивающие линзы.
Условие: человек носит очки с собирающими линзами. Определите, какой недостаток зрения они корректируют, и объясните изменение хода лучей. Не следует выбирать линзу по памяти без анализа её действия.
Ответ: собирающие очки корректируют дальнозоркость. Они помогают лучам сойтись на сетчатке, особенно при рассматривании близких предметов.
Ошибка: считать, что аккомодация происходит за счёт перемещения хрусталика. Так думают, потому что в упрощённой схеме глаз хрусталик воспринимается как отдельная линза. Проверка проста: вспомните, что главное изменение — кривизна хрусталика, а не его перемещение.
Ошибка: путать близорукость и дальнозоркость. Причина путаницы — похожие названия и ориентация только на то, что человек видит лучше. Сначала определите положение изображения: перед сетчаткой — близорукость, за сетчаткой — дальнозоркость.
Ошибка: исправлять близорукость собирающей линзой, а дальнозоркость рассеивающей. Это происходит, если не учитывать действие линз на сходящиеся и расходящиеся лучи. Проверяйте себя вопросом: нужно отодвинуть фокус назад или приблизить его к сетчатке.
Ошибка: считать, что очки навсегда улучшают зрение. Очки не изменяют оптическую систему глаза постоянно, а корректируют ход лучей во время использования. Поэтому правильный вывод таков: эффект коррекции сохраняется, пока человек носит подходящие очки.
Для понимания работы глаза нужны законы преломления света, а также представления о фокусе и оптической силе линзы. Собирающая и рассеивающая линзы позволяют объяснить, почему очки изменяют положение изображения. Эти знания связывают геометрическую оптику с практической задачей коррекции зрения.
Понятие оптической силы глаза пригодится при изучении фотоаппаратов, микроскопов и других оптических приборов. В каждом таком устройстве важно согласовать положение предмета, фокус и положение изображения. Аккомодация показывает, как похожая задача решается естественной оптической системой.
Почему при близорукости плохо видны удалённые предметы?
При близорукости оптическая система глаза слишком сильно преломляет лучи или глаз имеет увеличенную длину. Поэтому изображение удалённого предмета формируется перед сетчаткой, а на ней получается размытое пятно.
Как хрусталик помогает глазу фокусировать предметы на разных расстояниях?
Глазные мышцы изменяют кривизну хрусталика. Для близких предметов хрусталик становится более выпуклым и увеличивает оптическую силу глаза, а для далёких — менее выпуклым.
Чем близорукость отличается от дальнозоркости?
При близорукости изображение удалённых предметов возникает перед сетчаткой. При дальнозоркости изображение близких предметов формируется за сетчаткой.
Какие линзы используют для коррекции близорукости и дальнозоркости?
Близорукость исправляют рассеивающими линзами, а дальнозоркость — собирающими. Линза изменяет направление лучей так, чтобы итоговое изображение оказалось на сетчатке.
Почему изображение на сетчатке получается перевёрнутым, а мы видим предметы прямо?
Оптическая система глаза создаёт на сетчатке действительное перевёрнутое изображение. Мозг обрабатывает сигналы от сетчатки и формирует привычное восприятие предметов в прямом положении.
1. Глаз
