Material d'instrument òptic per a l'ull
L'ull és un instrument òptic inherent als humans. Et permet llegir un article de física 😀 o contemplar la cara d'un xicot guapo o atractiu 🙂 Què passa si els teus ulls no funcionen correctament? Segur que saps la resposta a aquesta pregunta. Així doncs, agraeix si encara tens ulls sans i pots veure-hi clarament. Una persona cega certament no hi pot veure i només pot imaginar-se l'estat del món en què vivim avui.
Tenir uns ulls sans i que funcionin bé és l'esperança de tothom. Tanmateix, la realitat de vegades no compleix les expectatives. Algunes persones estan destinades a experimentar una disfunció ocular, cosa que els impedeix veure-hi amb claredat. Els avenços en la ciència, especialment en la física, han permès crear ajudes visuals com ara ulleres i lents de contacte.
Aquest article examina com funciona l'ull, que permet als humans veure. L'explicació del funcionament de l'ull en aquest article està relacionada amb el tema de l'òptica geomètrica , que inclou la refracció de la llum, l'enfocament i la formació d'imatges d'objectes per part de l'ull. Una explicació detallada de l'ull i de com funciona realment està fora de l'abast d'aquest article. Les disfuncions oculars, com funcionen les ulleres i les lents de contacte , s'expliquen en articles posteriors.
Parts de l'ull
còrnia o bé membrana ocular és una membrana dura i translúcida que recobreix la part frontal de l'ull. Els raigs de llum que entren a l'ull són refractats en major mesura per la còrnia.
Alumne o bé globus oculars La pupil·la és la part negra de l'ull humà. La pupil·la és negra, per tant, absorbeix gairebé tota la llum i gairebé no en reflecteix cap. La pupil·la és l'obertura per on passa la llum a l'ull. Com més gran és la pupil·la, més llum entra a l'ull i, a l'inrevés, com més petita és la pupil·la, menys llum entra a l'ull.
Sant Martí o bé iris L'iris controla la mida de la pupil·la. Quan l'entorn al voltant de l'ull és molt brillant, l'iris constreny la pupil·la, i quan l'entorn és fosc, l'iris l'eixampla, permetent que entri més llum a l'ull. Si alguna vegada has observat la diferència entre les pupil·les d'un gat durant el dia i la nit, entendràs fàcilment la funció de l'iris.
El múscul ciliar té la funció de canviar la curvatura del cristal·lí. Els canvis en la curvatura del cristal·lí afecten la distància focal d'aquest. Si l'ull observa un objecte a una distància molt llunyana, el múscul ciliar es relaxa de manera que el radi de curvatura del cristal·lí augmenta i la distància focal d'aquest augmenta. Si l'ull observa un objecte a curta distància, el múscul ciliar es contrau de manera que el radi de curvatura del cristal·lí disminueix i la distància focal d'aquest disminueix. Per tant, indirectament, la funció del múscul ciliar és controlar la distància focal del cristal·lí perquè l'ull pugui enfocar bé la imatge de l'objecte. Els canvis en la distància focal del cristal·lí s'anomenen acomodació ocular.
El cristal·lí de l'ull és una lent convergent, també coneguda com a lent convexa o lent positiva . Tot i que la major part de la llum que entra a l'ull es refracta a la còrnia, el cristal·lí també refracta i enfoca els raigs de llum de manera que la imatge d'un objecte es formi amb precisió a la retina. La imatge s'ha de formar a la retina perquè els objectes es vegin amb claredat. La retina converteix les ones de llum en senyals elèctrics que després es transmeten a través del nervi òptic al cervell.
Allotjament màxim i mínim
Acomodació ocular és l'ajust de la distància focal (f) del cristal·lí a la distància de l'objecte que veu l'ull, de manera que la imatge de l'objecte es pugui enfocar a la retina. La distància focal del cristal·lí és la distància entre el cristal·lí i el punt focal del cristal·lí (F). Els canvis en la curvatura del cristal·lí fan que el radi de curvatura del cristal·lí canviï i, per tant, també canviï la distància focal del cristal·lí, tal com es mostra a la imatge.
Si l'ull observa un objecte punt llunyà, el múscul ciliar es relaxa (es relaxa) fent que el cristal·lí de l'ull es torni més pla, de manera que el radi de curvatura i la distància focal del cristal·lí augmenten. El punt llunyà és la distància més llunyana a la qual l'ull pot enfocar, on el punt llunyà normal de l'ull és infinit. Quan l'ull ajusta la distància focal del cristal·lí per enfocar objectes en un punt llunyà o objectes a l'infinit, l'ull allotjament mínim.
D'altra banda, quan l'ull observa un objecte a curta distància, el múscul ciliar es tensa (es contrau) fent que el cristal·lí es corbi més, de manera que el radi de curvatura i la distància focal del cristal·lí augmenten. La distància de l'objecte més proper a l'ull que l'ull encara pot enfocar s'anomena punt properL'ésser humà mitjà té un punt proper de 25 cm. Quan l'ull enfoca un objecte en un punt proper (25 cm), l'ull s'acomoda al màxim.
Formació de l'ombra d'un objecte
Distància d'objecte molt llunyà
Si la distància a l'objecte és infinita, el cristal·lí de l'ull esdevé pla, de manera que la distància focal de la lent augmenta, on la distància focal (f) ha de ser igual a la distància d'imatge (s'). La distància d'imatge és la distància entre la lent i el punt on s'intersequen els feixos de llum refractats de l'ull. El punt on s'intersequen els feixos de llum coincideix amb la retina. Per tant, es pot concloure que quan l'ull observa un objecte a una distància infinita, la curvatura del cristal·lí esdevé plana fins que la distància focal de la lent (f) és igual a la distància entre el cristal·lí i la retina. Els feixos de llum s'han d'intersecar a la retina perquè la llum pugui ser convertida en senyals elèctrics per les cèl·lules nervioses de la retina i després transmesa al cervell pel nervi òptic.
La següent és una demostració matemàtica de per què quan la distància de l'objecte (s) és molt llunyana o si se suposa que l'objecte és infinitament llunyà, la distància focal de la lent (f) ha de ser la mateixa que la distància de la imatge (s'). La relació entre la distància focal (f), la distància de l'objecte (s) i la distància de la imatge (s') s'expressa mitjançant la següent equació.
1/f = 1/s + 1/s' —– Equació 1
L'ocular és una lent convergent, per tant la distància focal (f) és positiva. La distància a l'objecte (s) és infinita, per tant, substituïu la distància a l'objecte (s) de l'equació 1 pel símbol d'infinit.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f —– Equació 2
L'equació 2 mostra que en una lent convergent o convexa, si la distància a l'objecte és infinita, la distància focal (f) és la mateixa que la distància a la imatge (s').
Distància d'objecte molt propera
Què passa si l'objecte és a prop de l'ull? Una lent còncava pot formar imatges virtuals i reals. Una lent convexa produeix una imatge real quan la distància de l'objecte (s) és més gran que la distància focal de la lent (f). Això s'ha tractat en el tema imatge de lent convexa.
Anteriorment s'ha explicat que l'objecte més proper que un ull normal pot enfocar correctament és a 25 cm. Per tant, la distància focal ha de ser inferior a 25 cm. Tampoc pot ser de 25 cm perquè si ho fos, la imatge seria a l'infinit, cosa que no és raonable tenint en compte la petita mida de la pupil·la.
Càlcul per estimar la distància focal (f) del sistema de lents de l'ull:
1/f = 1/s + 1/s' —– Equació 1
El punt proper d'un ull normal és de 25 cm, per tant, la distància a l'objecte més proper (s) és de 25 cm. La distància entre la còrnia i l'ull és d'uns 2,5 cm. La imatge apareix nítida si el feix de llum incideix sobre la retina, de manera que la distància entre la còrnia i el cristal·lí es considera com la distància d'imatge (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
La diferència entre la distància d'imatge (s') i la distància focal (f) és de 2,5 cm – 2,27 cm = 0,23 cm. Basant-nos en els resultats del càlcul anterior, es pot concloure que la distància focal (f) és més petita que la distància d'imatge (s'). El punt focal de l'ull es troba a 0,23 cm a l'esquerra del punt d'imatge o retina.
El cristal·lí de l'ull és convergent, de manera que la imatge formada a la retina, tot i ser real, està invertida. Tot i que la imatge a la retina està invertida, els nervis del cervell la fan dreta. Com es pot explicar això? 🙂
Exemples de preguntes sobre instruments òptics oculars
1. EBTANAS-SMP-01-15
La descripció de la formació d'imatges en defectes oculars miops és...
Discussió
La miopia o la miopia és un trastorn òptic de l'ull en què l'ull no pot veure amb claredat els objectes a distància.
La causa de la miopia és un sistema còrnia-lent més corbat (la part horitzontal del globus ocular és massa llarga), de manera que la distància focal del sistema còrnia-lent es redueix, fent que els raigs de llum d'un punt distant s'enfoquin davant de la retina. Els raigs de llum infinits no s'enfoquen a la retina, de manera que les cèl·lules nervioses de la retina no poden convertir les ones de llum en senyals elèctrics que es transmetran al cervell.
La resposta correcta és B.
2. EBTANAS-SMP-02-15
La formació d'ombres en persones amb miopia es mostra a la imatge correcta...
Discussió
La miopia o la miopia és un trastorn òptic de l'ull en què l'ull no pot veure amb claredat els objectes a distància.
La causa de la miopia és un sistema còrnia-lent més corbat (la part horitzontal del globus ocular és massa llarga), de manera que la distància focal del sistema còrnia-lent es redueix, fent que els raigs de llum d'un punt distant s'enfoquin davant de la retina. Els raigs de llum infinits no s'enfoquen a la retina, de manera que les cèl·lules nervioses de la retina no poden convertir les ones de llum en senyals elèctrics que es transmetran al cervell.
La resposta correcta és C.
