Materialo por optika okulo
La okulo estas optika instrumento eneca en homoj. Ĝi permesas al vi legi fizikan artikolon 😀 aŭ rigardi la vizaĝon de bela aŭ bela koramiko 🙂 Kio se viaj okuloj ne funkcias ĝuste? Vi certe scias la respondon al ĉi tiu demando. Do, estu dankema se vi ankoraŭ havas sanajn okulojn kaj povas vidi klare. Blindulo certe ne povas vidi kaj povas nur imagi la staton de la mondo en kiu ni vivas hodiaŭ.
Havi sanajn, bone funkciajn okulojn estas ĉies espero. Tamen, la realo foje ne plenumas la atendojn. Iuj homoj estas destinitaj sperti okulan misfunkcion, malhelpante ilin vidi klare. Progresoj en scienco, precipe fiziko, ebligis krei vidajn helpojn kiel okulvitrojn kaj kontaktlensojn.
Ĉi tiu artikolo ekzamenas kiel la okulo funkcias, ebligante al homoj vidi. La klarigo pri kiel la okulo funkcias en ĉi tiu artikolo rilatas al la temo de geometria optiko , kiu inkluzivas la refrakton de lumo, fokusadon kaj la formadon de bildoj de objektoj fare de la okulo. Detala klarigo pri la okulo kaj kiel ĝi efektive funkcias estas ekster la amplekso de ĉi tiu artikolo. Okulmisfunkcioj, kiel okulvitroj kaj kontaktlensoj funkcias, estas klarigitaj en postaj artikoloj.
Partoj de la Okulo
Korneo aŭ okula membrano estas malmola, travidebla membrano kiu kovras la antaŭan parton de la okulo. Lumradioj enirantaj la okulon estas refraktitaj pli grandparte de la korneo.
Lernanto aŭ okulgloboj La pupilo estas la nigra parto de la homa okulo. La pupilo estas nigra, tial ĝi absorbas preskaŭ ĉian lumon kaj reflektas preskaŭ nenion reen. La pupilo estas la aperturo tra kiu lumo pasas en la okulon. Ju pli granda la pupilo, des pli da lumo eniras la okulon, kaj inverse, ju pli malgranda la pupilo, des malpli da lumo eniras la okulon.
Iriso aŭ iriso La iriso kontrolas la grandecon de la pupilo. Kiam la ĉirkaŭaĵo ĉirkaŭ la okulo estas tre hela, la iriso kunpremas la pupilon, kaj kiam la ĉirkaŭaĵo estas malhela, la iriso pligrandigas la pupilon, permesante al pli da lumo eniri la okulon. Se vi iam observis la diferencon en la pupiloj de kato dumtage kaj nokte, vi facile komprenos la funkcion de la iriso.
La ciliara muskolo funkcias por ŝanĝi la kurbecon de la okullenso. Ŝanĝoj en la kurbeco de la okullenso influas la fokusan distancon de la okullenso. Se la okulo observas objekton je tre malproksima distanco, la ciliara muskolo malstreĉiĝos tiel ke la radiuso de kurbeco de la lenso pliiĝas kaj la fokusa distanco de la lenso pliiĝas. Se la okulo observas objekton je proksima distanco, la ciliara muskolo kontraktiĝas tiel ke la radiuso de kurbeco de la lenso malpliiĝas kaj la fokusa distanco de la lenso malpliiĝas. Do nerekte la funkcio de la ciliara muskolo estas kontroli la fokusan distancon de la okullenso por ke la okulo povu bone fokusigi la bildon de la objekto. Ŝanĝoj en la fokusa distanco de la okullenso nomiĝas okula akomodado.
La lenso de la okulo estas konverĝa lenso, ankaŭ konata kiel konveksa lenso aŭ pozitiva lenso . Kvankam plejparto de la lumo eniranta la okulon refraktiĝas en la korneo, la lenso ankaŭ refraktas kaj enfokusigas lumradiojn tiel ke la bildo de objekto formiĝas precize sur la retino. La bildo devas formiĝi sur la retino por ke objektoj estu klare videblaj. La retino konvertas lumajn ondojn en elektrajn signalojn, kiuj poste estas transdonitaj tra la vidnervo al la cerbo.
Maksimuma kaj Minimuma Loĝejo
Okula akomodo estas la alĝustigo de la fokusa distanco (f) de la okullenso al la distanco de la objekto vidata de la okulo, tiel ke la bildo de la objekto povas esti enfokusigita sur la retino. La fokusa distanco de la okullenso estas la distanco inter la lenso kaj la fokusa punkto de la lenso (F). Ŝanĝoj en la kurbeco de la lenso kaŭzas ŝanĝon en la radiuso de kurbeco de la lenso kaj tial la fokusa distanco de la lenso ŝanĝiĝas, kiel montrite en la bildo.
Se la okulo observas objekton sur malproksima punkto, la ciliara muskolo malstreĉiĝas (malstreĉiĝas) kaŭzante ke la lenso de la okulo pliplatiĝas tiel ke la radiuso de kurbeco kaj fokusa distanco de la lenso pliiĝas. La malproksima punkto estas la plej malproksima distanco, kiun la okulo povas fokusi, kie la normala malproksima punkto de la okulo estas infinito. Kiam la okulo ĝustigas la fokusan distancon de la lenso por fokusi objektojn ĉe malproksima punkto aŭ objektojn ĉe infinito, la okulo minimuma loĝado.
Aliflanke, kiam la okulo observas objekton de proksime, la ciliara muskolo streĉiĝas (kuntiriĝas), kaŭzante ke la okullenso plikurbiĝas, tiel ke la radiuso de kurbeco kaj fokusa distanco de la lenso pliiĝas. La distanco de la objekto plej proksima al la okulo, kiun la okulo ankoraŭ povas fokusi, nomiĝas proksima punktoLa averaĝa homo havas proksiman punkton de 25 cm. Kiam la okulo fokusiĝas al objekto ĉe proksima punkto (25 cm), la okulo akomodiĝas maksimume.
Formado de la ombro de objekto
Tre Malproksima Objekta Distanco
Se la distanco de la objekto estas senfina, la okullenso fariĝas plata tiel ke la fokusa distanco de la lenso pligrandiĝas, kie la fokusa distanco (f) devas egali al la bilddistanco (s'). La bilddistanco estas la distanco inter la lenso kaj la punkto kie la refraktitaj lumradioj de la okulo intersekcas. La punkto kie la lumradioj intersekcas koincidas kun la retino. Do oni povas konkludi, ke kiam la okulo observas objekton je senfina distanco, la kurbeco de la okullenso fariĝas plata ĝis la fokusa distanco de la lenso (f) egalas al la distanco inter la okullenso kaj la retino. La lumradioj devas intersekci ĉe la retino por ke la lumo povu esti konvertita en elektrajn signalojn fare de la nervoĉeloj en la retino kaj poste transdonita al la cerbo per la optika nervo.
Jen matematika pruvo pri kial kiam la distanco de la objekto (s) estas tre malproksima aŭ se oni supozas, ke la objekto estas senfine malproksima, la fokusa distanco de la lenso (f) devas esti la sama kiel la bildodistanco (s'). La rilato inter la fokusa distanco (f), la distanco de la objekto (s) kaj la bildodistanco (s') estas esprimita per la jena ekvacio.
1/f = 1/s + 1/s' —– Ekvacio 1
La okulario estas konverĝa lenso, tial la fokusa distanco (f) estas pozitiva. La objekta distanco (s) estas senfina, tial anstataŭigu la objektan distancon (s) en ekvacio 1 per la senfina simbolo.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f —– Ekvacio 2
Ekvacio 2 montras, ke en konverĝanta lenso aŭ konveksa lenso, se la distanco de la objekto estas senfina, tiam la fokusa distanco (f) estas la sama kiel la bilddistanco (s').
Tre Proksima Objekta Distanco
Kio se la objekto estas proksime al la okulo? Konkava lenso povas formi kaj virtualajn kaj realajn bildojn. Reala bildo estas produktita de konveksa lenso kiam la distanco de la objekto (s) estas pli granda ol la fokusa distanco de la lenso (f). Ĉi tio estis diskutita en la temo konveksa lensa bildo.
Antaŭe estis klarigite, ke la plej proksima objekto, kiun normala okulo povas ĝuste fokusi, estas 25 cm. Tial, la fokusa distanco devas esti malpli ol 25 cm. Ĝi ankaŭ ne povas esti 25 cm, ĉar se jes, la bildo estus ĉe la infinito, kio estas neakceptebla konsiderante la malgrandan grandecon de la pupilo.
Kalkulo por taksi la fokusan distancon (f) de la okullensa sistemo:
1/f = 1/s + 1/s' —– Ekvacio 1
La proksima punkto de normala okulo estas 25 cm, tial la plej proksima objektodistanco (s) estas 25 cm. La distanco inter la korneo kaj la okulo estas ĉirkaŭ 2,5 cm. La bildo aspektas klara se la lumfasko falas sur la retinon, do la distanco inter la korneo kaj la lenso estas konsiderata kiel la bildodistanco (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 diferenco inter la bilddistanco (s') kaj la fokusa distanco (f) estas 2,5 cm – 2,27 cm = 0,23 cm. Surbaze de la kalkulrezultoj supre, oni povas konkludi, ke la fokusa distanco (f) estas pli malgranda ol la bilddistanco (s'). La fokusa punkto de la okulo estas 0,23 cm maldekstre de la bildpunkto aŭ retino.
La lenso de la okulo estas konverĝa, do la bildo formita sur la retino, kvankam reala, estas renversita. Kvankam la bildo sur la retino estas renversita, la nervoj de la cerbo prezentas ĝin vertikale. Kiel oni povas klarigi tion? 🙂
Ekzemplaj demandoj pri optikaj okulinstrumentoj
1. EBTANAS-SMP-01-15
La priskribo de bildformado en miopaj okuldifektoj estas...
Diskuto
Miopeco aŭ miopeco estas optika malsano de la okulo, en kiu la okulo ne povas klare vidi objektojn je distanco.
La kaŭzo de miopeco estas pli kurba korneo-lensa sistemo (la horizontala parto de la okulglobo estas tro longa) tiel ke la fokusa distanco de la korneo-lensa sistemo estas reduktita, kaŭzante ke lumradioj de malproksimaj punktoj estas fokusitaj antaŭ la retino. Senfinaj lumradioj ne estas fokusitaj sur la retino tiel ke nervĉeloj en la retino ne povas konverti la lumondojn en elektrajn signalojn por esti transdonitaj al la cerbo.
La ĝusta respondo estas B.
2. EBTANAS-SMP-02-15
La formado de ombroj ĉe homoj kun miopio estas montrita en la ĝusta bildo...
Diskuto
Miopeco aŭ miopeco estas optika malsano de la okulo, en kiu la okulo ne povas klare vidi objektojn je distanco.
La kaŭzo de miopeco estas pli kurba korneo-lensa sistemo (la horizontala parto de la okulglobo estas tro longa) tiel ke la fokusa distanco de la korneo-lensa sistemo estas reduktita, kaŭzante ke lumradioj de malproksimaj punktoj estas fokusitaj antaŭ la retino. Senfinaj lumradioj ne estas fokusitaj sur la retino tiel ke nervĉeloj en la retino ne povas konverti la lumondojn en elektrajn signalojn por esti transdonitaj al la cerbo.
La ĝusta respondo estas C.
