Materijal za optičke instrumente za oko
Oko je optički instrument svojstven ljudima. Omogućava vam da pročitate članak iz fizike 😀 ili da zurite u lice lijepog ili zgodnog dečka 🙂 Šta ako vaše oči ne funkcionišu ispravno? Sigurno znate odgovor na ovo pitanje. Zato budite zahvalni ako još uvijek imate zdrave oči i jasno vidite. Slijepa osoba sigurno ne može vidjeti i može samo zamišljati stanje svijeta u kojem danas živimo.
Imati zdrave, dobro funkcionalne oči je nada svakoga. Međutim, stvarnost ponekad ne ispunjava očekivanja. Neki ljudi su predodređeni da iskuse disfunkciju oka, što im onemogućava jasan vid. Napredak u nauci, posebno fizici, omogućio je stvaranje vizualnih pomagala poput naočala i kontaktnih sočiva.
Ovaj članak ispituje kako oko funkcioniše, omogućavajući ljudima da vide. Objašnjenje kako oko funkcioniše u ovom članku odnosi se na temu geometrijske optike , koja uključuje prelamanje svjetlosti, fokusiranje i formiranje slika objekata okom. Detaljno objašnjenje oka i kako ono zapravo funkcioniše prevazilazi okvire ovog članka. Disfunkcije oka, kako funkcionišu naočale i kontaktne leće , objašnjeni su u narednim člancima.
Dijelovi oka
Cornea ili očna membrana je tvrda, prozirna membrana koja prekriva prednji dio oka. Svjetlosne zrake koje ulaze u oko se u većoj mjeri prelamaju rožnjačom.
Učenik ili očne jabučice Zjenica je crni dio ljudskog oka. Zjenica je crna, stoga apsorbira gotovo svu svjetlost i gotovo ništa ne reflektira nazad. Zjenica je otvor kroz koji svjetlost prolazi u oko. Što je zjenica veća, više svjetlosti ulazi u oko, i obrnuto, što je zjenica manja, manje svjetlosti ulazi u oko.
iris ili šarenica Šarenica kontroliše veličinu zjenice. Kada je okruženje oko oka vrlo svijetlo, šarenica sužava zjenicu, a kada je okruženje tamno, šarenica je širi, omogućavajući većem broju svjetlosti da uđe u oko. Ako ste ikada primijetili razliku u zjenicama mačke tokom dana i noću, lako ćete razumjeti funkciju šarenice.
Cilijarni mišić funkcioniše tako što mijenja zakrivljenost očnog sočiva. Promjene u zakrivljenosti očnog sočiva utiču na žižnu daljinu očnog sočiva. Ako oko posmatra objekat na veoma velikoj udaljenosti, cilijarni mišić će se opustiti tako da se radijus zakrivljenosti sočiva povećava, a žižna daljina sočiva povećava. Ako oko posmatra objekat na maloj udaljenosti, cilijarni mišić se kontrahuje tako da se radijus zakrivljenosti sočiva smanjuje, a žižna daljina sočiva smanjuje. Dakle, indirektno, funkcija cilijarnog mišića je kontrola žižne daljine očnog sočiva kako bi oko moglo pravilno fokusirati sliku objekta. Promjene u žižnoj daljini očnog sočiva nazivaju se akomodacija oka.
Očna leća je konvergentna leća, poznata i kao konveksna leća ili pozitivna leća . Iako se većina svjetlosti koja ulazi u oko prelama u rožnjači, leća također prelama i fokusira svjetlosne zrake tako da se slika objekta precizno formira na mrežnjači. Slika se mora formirati na mrežnjači da bi se objekti jasno vidjeli. Mrežnjača pretvara svjetlosne valove u električne signale koji se zatim prenose kroz optički živac do mozga.
Maksimalni i minimalni smještaj
Akomodacija oka je podešavanje žarišne daljine (f) očnog sočiva udaljenosti objekta koji oko vidi, tako da se slika objekta može fokusirati na mrežnjači. Žarišna daljina očnog sočiva je udaljenost između sočiva i žarišne tačke sočiva (F). Promjene u zakrivljenosti sočiva uzrokuju promjenu radijusa zakrivljenosti sočiva i stoga se mijenja žarišna daljina sočiva, kao što je prikazano na slici.
Ako oko posmatra objekat na udaljena tačka, cilijarni mišić se opušta (relaksira) uzrokujući da sočivo oka postane ravnije tako da se radijus zakrivljenosti i žarišna daljina sočiva povećavaju. Daleka tačka je najveća udaljenost na koju oko može fokusirati, gdje je normalna daleka tačka oka beskonačnost. Kada oko podesi žarišnu daljinu sočiva da fokusira objekte u dalekoj tački ili objekte u beskonačnosti, oko minimalni smještaj.
S druge strane, kada oko posmatra objekt iz neposredne blizine, cilijarni mišić se zateže (kontraktuje) uzrokujući da očno sočivo postane zakrivljenije, tako da se povećavaju radijus zakrivljenosti i žarišna daljina sočiva. Udaljenost objekta najbližeg oku na koju oko još uvijek može fokusirati naziva se bliska tačkaProsječan čovjek ima blizinu od 25 cm. Kada se oko fokusira na objekt u blizini (25 cm), akomodacija oko se vrši maksimalno.
Formiranje sjene objekta
Vrlo velika udaljenost objekta
Ako je udaljenost objekta beskonačna, očno sočivo postaje ravno tako da se žižna daljina sočiva povećava, gdje žižna daljina (f) mora biti jednaka udaljenosti slike (s'). Udaljenost slike je udaljenost između sočiva i tačke u kojoj se sijeku prelomljeni svjetlosni snopovi oka. Tačka u kojoj se svjetlosni snopovi sijeku poklapa se sa mrežnjačom. Dakle, može se zaključiti da kada oko posmatra objekt na beskonačnoj udaljenosti, zakrivljenost očnog sočiva postaje ravna sve dok žižna daljina sočiva (f) ne bude jednaka udaljenosti između očnog sočiva i mrežnjače. Svjetlosni snopovi se moraju sijeći na mrežnjači kako bi se svjetlost mogla pretvoriti u električne signale nervnim ćelijama u mrežnjači, a zatim prenijeti do mozga optičkim živcem.
Slijedeći je matematički dokaz zašto, kada je udaljenost objekta (s) vrlo velika ili ako se pretpostavlja da je objekt beskonačno udaljen, žižna daljina sočiva (f) mora biti ista kao i udaljenost slike (s'). Odnos između žižne daljine (f), udaljenosti objekta (s) i udaljenosti slike (s') izražava se sljedećom jednačinom.
1/f = 1/s + 1/s' —– Jednačina 1
Okular je konvergentna leća, stoga je žarišna daljina (f) pozitivna. Udaljenost objekta (s) je beskonačna, stoga zamijenite udaljenost objekta (s) u jednačini 1 simbolom beskonačnosti.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f —– Jednačina 2
Jednačina 2 pokazuje da kod konvergentnog ili konveksnog sočiva, ako je udaljenost objekta beskonačna, onda je žižna daljina (f) ista kao i udaljenost slike (s').
Vrlo bliska udaljenost objekta
Šta ako je objekt blizu oka? Konkavno sočivo može formirati i virtualne i stvarne slike. Pravu sliku proizvodi konveksno sočivo kada je udaljenost objekta (s) veća od žižne daljine sočiva (f). O tome je već bilo riječi u temi slika konveksnog sočiva.
Ranije je objašnjeno da je najbliži objekt koji normalno oko može pravilno fokusirati 25 cm. Stoga, žarišna daljina mora biti manja od 25 cm. Također ne može biti 25 cm jer bi u tom slučaju slika bila u beskonačnosti, što je nerazumno s obzirom na malu veličinu zjenice.
Izračun za procjenu žižne daljine (f) sistema očnih sočiva:
1/f = 1/s + 1/s' —– Jednačina 1
Bliska tačka normalnog oka je 25 cm, stoga je najbliža udaljenost objekta (s) 25 cm. Udaljenost između rožnjače i oka je oko 2,5 cm. Slika izgleda jasno ako svjetlosni snop padne na mrežnicu, pa se udaljenost između rožnjače i sočiva smatra udaljenošću slike (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 cm
Razlika između udaljenosti slike (s') i žarišne udaljenosti (f) iznosi 2,5 cm – 2,27 cm = 0,23 cm. Na osnovu gornjih rezultata proračuna, može se zaključiti da je žarišna udaljenost (f) manja od udaljenosti slike (s'). Žarišna tačka oka nalazi se 0,23 cm lijevo od tačke slike ili mrežnjače.
Očno sočivo je konvergentno, tako da je slika formirana na mrežnjači, iako stvarna, invertovana. Čak i ako je slika na mrežnjači invertovana, moždani nervi je uspravno postavljaju. Kako se ovo može objasniti? 🙂
Primjeri pitanja o optičkim instrumentima za oči
1. EBTANAS-SMP-01-15
Opis formiranja slike kod kratkovidnih očnih defekata je...
Diskusija
Kratkovidnost ili miopija je optički poremećaj oka kod kojeg oko ne može jasno vidjeti objekte na udaljenosti.
Uzrok kratkovidnosti je zakrivljeniji sistem rožnjače i sočiva (horizontalni dio očne jabučice je predugačak), tako da se žižna daljina sistema rožnjače i sočiva smanjuje, što uzrokuje da se svjetlosni zraci iz udaljenih tačaka fokusiraju ispred mrežnjače. Beskonačni svjetlosni zraci nisu fokusirani na mrežnjaču, tako da nervne ćelije u mrežnjači ne mogu pretvoriti svjetlosne talase u električne signale koji se prenose u mozak.
Tačan odgovor je B.
2. EBTANAS-SMP-02-15
Formiranje sjena kod osoba s kratkovidnošću prikazano je na ispravnoj slici...
Diskusija
Kratkovidnost ili miopija je optički poremećaj oka kod kojeg oko ne može jasno vidjeti objekte na udaljenosti.
Uzrok kratkovidnosti je zakrivljeniji sistem rožnjače i sočiva (horizontalni dio očne jabučice je predugačak), tako da se žižna daljina sistema rožnjače i sočiva smanjuje, što uzrokuje da se svjetlosni zraci iz udaljenih tačaka fokusiraju ispred mrežnjače. Beskonačni svjetlosni zraci nisu fokusirani na mrežnjaču, tako da nervne ćelije u mrežnjači ne mogu pretvoriti svjetlosne talase u električne signale koji se prenose u mozak.
Tačan odgovor je C.
