Материал за оптични инструменти за очи
Окото е оптичен инструмент, присъщ на човека. То ви позволява да прочетете статия по физика 😀 или да се взирате в лицето на красиво или привлекателно гадже 🙂 Ами ако очите ви не функционират правилно? Със сигурност знаете отговора на този въпрос. Така че, бъдете благодарни, ако все още имате здрави очи и можете да виждате ясно. Сляп човек със сигурност не може да вижда и може само да си представя състоянието на света, в който живеем днес.
Здравите и добре функциониращи очи са надеждата на всеки. Реалността обаче понякога не оправдава очакванията. Някои хора са обречени да изпитат очна дисфункция, която им пречи да виждат ясно. Напредъкът в науката, особено във физиката, направи възможно създаването на визуални помагала като очила и контактни лещи.
Тази статия разглежда как работи окото, позволявайки на хората да виждат. Обяснението за това как работи окото в тази статия е свързано с темата за геометричната оптика , която включва пречупването на светлината, фокусирането и формирането на изображения на обекти от окото. Подробно обяснение на окото и как всъщност работи то е извън обхвата на тази статия. Очните дисфункции, как работят очилата и контактните лещи , са обяснени в следващите статии.
Части на окото
роговица atau очна мембрана е твърда, полупрозрачна мембрана, която покрива предната част на окото. Светлинните лъчи, влизащи в окото, се пречупват в по-голяма степен от роговицата.
ученик atau очни ябълки Зеницата е черната част на човешкото око. Зеницата е черна, следователно абсорбира почти цялата светлина и не отразява почти нищо обратно. Зеницата е отворът, през който светлината преминава в окото. Колкото по-голяма е зеницата, толкова повече светлина навлиза в окото и обратно, колкото по-малка е зеницата, толкова по-малко светлина навлиза в окото.
ирис atau ирис Ирисът контролира размера на зеницата. Когато средата около окото е много ярка, ирисът свива зеницата, а когато средата е тъмна, ирисът я разширява, позволявайки на повече светлина да влезе в окото. Ако някога сте наблюдавали разликата в зениците на котката през деня и през нощта, лесно ще разберете функцията на ириса.
Цилиарният мускул функционира, за да променя кривината на очната леща. Промените в кривината на очната леща влияят на фокусното разстояние на очната леща. Ако окото наблюдава обект на много голямо разстояние, цилиарният мускул ще се отпусне, така че радиусът на кривината на лещата ще се увеличи, а фокусното разстояние на лещата ще се увеличи. Ако окото наблюдава обект на близко разстояние, цилиарният мускул ще се свие, така че радиусът на кривината на лещата ще намалее, а фокусното разстояние на лещата ще намалее. Така косвено функцията на цилиарния мускул е да контролира фокусното разстояние на очната леща, така че окото да може да фокусира добре изображението на обекта. Промените във фокусното разстояние на очната леща се наричат акомодация на окото.
Лещата на окото е събирателна леща, известна още като изпъкнала леща или положителна леща . Въпреки че по-голямата част от светлината, влизаща в окото, се пречупва в роговицата, лещата също пречупва и фокусира светлинните лъчи, така че изображението на обекта да се формира точно върху ретината. Изображението трябва да се формира върху ретината, за да се видят ясно обектите. Ретината преобразува светлинните вълни в електрически сигнали, които след това се предават през зрителния нерв към мозъка.
Максимално и минимално настаняване
Акомодация на очите е настройката на фокусното разстояние (f) на очната леща спрямо разстоянието до обекта, виждан от окото, така че изображението на обекта да може да бъде фокусирано върху ретината. Фокусното разстояние на очната леща е разстоянието между лещата и фокалната точка на лещата (F). Промените в кривината на лещата водят до промяна на радиуса на кривината на лещата и следователно фокусното разстояние на лещата се променя, както е показано на картинката.
Ако окото наблюдава обект върху далечна точка, цилиарният мускул се отпуска (релаксира), което кара лещата на окото да стане по-плоска, така че радиусът на кривината и фокусното разстояние на лещата се увеличават. Далечната точка е най-далечното разстояние, на което окото може да фокусира, където нормалната далечна точка на окото е безкрайност. Когато окото регулира фокусното разстояние на лещата, за да фокусира върху обекти в далечна точка или обекти в безкрайност, окото минимално настаняване.
От друга страна, когато окото наблюдава обект от близко разстояние, цилиарният мускул се стяга (свива), което кара очната леща да се изкриви повече, така че радиусът на кривината и фокусното разстояние на лещата се увеличават. Разстоянието до обекта, най-близък до окото, върху което окото все още може да се фокусира, се нарича близка точкаСредностатистическият човек има разстояние за близко виждане от 25 см. Когато окото се фокусира върху обект в близка точка (25 см), окото акомодира максимално.
Образуване на сянката на обект
Много голямо разстояние на обекта
Ако разстоянието до обекта е безкрайно, очната леща става плоска, така че фокусното разстояние на лещата се увеличава, където фокусното разстояние (f) трябва да е равно на разстоянието до изображението (s'). Разстоянието до изображението е разстоянието между лещата и точката, където се пресичат пречупените светлинни лъчи на окото. Точката, където светлинните лъчи се пресичат, съвпада с ретината. Така може да се заключи, че когато окото наблюдава обект на безкрайно разстояние, кривината на очната леща става плоска, докато фокусното разстояние на лещата (f) стане равно на разстоянието между очната леща и ретината. Светлинните лъчи трябва да се пресичат в ретината, за да може светлината да се преобразува в електрически сигнали от нервните клетки в ретината и след това да се предава на мозъка чрез зрителния нерв.
Следното е математическо доказателство защо, когато разстоянието до обекта (s) е много голямо или ако се приеме, че обектът е безкрайно далеч, фокусното разстояние на лещата (f) трябва да е същото като разстоянието до изображението (s'). Връзката между фокусното разстояние (f), разстоянието до обекта (s) и разстоянието до изображението (s') се изразява чрез следното уравнение.
1/f = 1/s + 1/s' —– Уравнение 1
Окулярът е събирателна леща, следователно фокусното разстояние (f) е положително. Разстоянието до обекта (s) е безкрайно, затова заменете разстоянието до обекта (s) в уравнение 1 със символа за безкрайност.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f —– Уравнение 2
Уравнение 2 показва, че в събирателна или изпъкнала леща, ако разстоянието до обекта е безкрайно, тогава фокусното разстояние (f) е същото като разстоянието до изображението (s').
Много близко разстояние на обекта
Ами ако обектът е близо до окото? Вдлъбнатата леща може да формира както виртуални, така и реални изображения. Реално изображение се получава от изпъкнала леща, когато разстоянието (s) до обекта е по-голямо от фокусното разстояние (f) на лещата. Това е обсъдено в темата изображение на изпъкнала леща.
Преди това беше обяснено, че най-близкият обект, който нормалното око може да фокусира правилно, е 25 см. Следователно фокусното разстояние трябва да е по-малко от 25 см. То също не може да бъде 25 см, защото ако беше, изображението щеше да е в безкрайност, което е неразумно предвид малкия размер на зеницата.
Изчисление за оценка на фокусното разстояние (f) на системата от очни лещи:
1/f = 1/s + 1/s' —– Уравнение 1
Близкото разстояние на нормалното око е 25 см, следователно разстоянието до най-близкия обект (s) е 25 см. Разстоянието между роговицата и окото е около 2,5 см. Изображението изглежда ясно, ако светлинният лъч падне върху ретината, така че разстоянието между роговицата и лещата се счита за разстояние до изображението (s').
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/25 + 1/2,5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2,27 см
Разликата между разстоянието до изображението (s') и фокусното разстояние (f) е 2,5 см – 2,27 см = 0,23 см. Въз основа на резултатите от изчисленията по-горе може да се заключи, че фокусното разстояние (f) е по-малко от разстоянието до изображението (s'). Фокалната точка на окото е на 0,23 см вляво от точката на изображението или ретината.
Лещата на окото е събирателна, така че образът, образуван върху ретината, макар и реален, е обърнат. Въпреки че образът върху ретината е обърнат, нервите на мозъка го изправят. Как може да се обясни това? 🙂
Примерни въпроси относно оптични инструменти за очи
1. EBTANAS-SMP-01-15
Описанието на формирането на образа при миопични очни дефекти е...
Дискусия
Късогледството или миопията е оптично разстройство на окото, при което окото не може да вижда ясно обекти на разстояние.
Причината за късогледството е по-извитата система роговица-леща (хоризонталната част на очната ябълка е твърде дълга), така че фокусното разстояние на системата роговица-леща е намалено, което води до фокусиране на светлинните лъчи от отдалечена точка пред ретината. Безкрайните светлинни лъчи не се фокусират върху ретината, така че нервните клетки в ретината не могат да преобразуват светлинните вълни в електрически сигнали, които да се предават на мозъка.
Верният отговор е Б.
2. EBTANAS-SMP-02-15
Образуването на сенки при хора с миопия е показано на правилното изображение...
Дискусия
Късогледството или миопията е оптично разстройство на окото, при което окото не може да вижда ясно обекти на разстояние.
Причината за късогледството е по-извитата система роговица-леща (хоризонталната част на очната ябълка е твърде дълга), така че фокусното разстояние на системата роговица-леща е намалено, което води до фокусиране на светлинните лъчи от отдалечена точка пред ретината. Безкрайните светлинни лъчи не се фокусират върху ретината, така че нервните клетки в ретината не могат да преобразуват светлинните вълни в електрически сигнали, които да се предават на мозъка.
Верният отговор е C.
