ابزارهای نوری چشم

مواد ابزار چشم نوری

چشم یک ابزار نوری ذاتی در انسان است. به شما این امکان را می‌دهد که یک مقاله فیزیک بخوانید 😀 یا به چهره یک دوست پسر زیبا یا خوش تیپ خیره شوید 🙂 اگر چشمانتان به درستی کار نکند چه؟ مطمئناً پاسخ این سوال را می‌دانید. بنابراین، اگر هنوز چشمان سالمی دارید و می‌توانید به وضوح ببینید، سپاسگزار باشید. یک فرد نابینا مطمئناً نمی‌تواند ببیند و فقط می‌تواند وضعیت جهانی را که امروز در آن زندگی می‌کنیم تصور کند.

داشتن چشمانی سالم و با عملکرد خوب، آرزوی هر کسی است. با این حال، واقعیت گاهی اوقات انتظارات را برآورده نمی‌کند. برخی از افراد محکوم به تجربه اختلال عملکرد چشم هستند که مانع از دیدن واضح آنها می‌شود. پیشرفت در علم، به ویژه فیزیک، امکان ایجاد وسایل کمکی بینایی مانند عینک و لنزهای تماسی را فراهم کرده است.

این مقاله به بررسی نحوه عملکرد چشم و قادر ساختن انسان به دیدن می‌پردازد. توضیح نحوه عملکرد چشم در این مقاله به مبحث اپتیک هندسی مربوط می‌شود که شامل شکست نور، تمرکز و تشکیل تصاویر اشیاء توسط چشم می‌شود. توضیح دقیق چشم و نحوه عملکرد واقعی آن فراتر از محدوده این مقاله است. اختلالات چشم، نحوه عملکرد عینک و لنزهای تماسی ، در مقالات بعدی توضیح داده شده‌اند.

اجزای چشم

ابزار چشمی نوری - ۱ قرنیه یا غشای چشم قرنیه غشایی سخت و شفاف است که جلوی چشم را می‌پوشاند. پرتوهای نوری که وارد چشم می‌شوند، تا حد بیشتری توسط قرنیه شکسته می‌شوند.
شاگرد یا کره چشم مردمک چشم قسمت سیاه چشم انسان است. مردمک چشم سیاه است، بنابراین تقریباً تمام نور را جذب می‌کند و تقریباً هیچ نوری را منعکس نمی‌کند. مردمک دریچه‌ای است که نور از طریق آن به چشم وارد می‌شود. هر چه مردمک بزرگتر باشد، نور بیشتری وارد چشم می‌شود و برعکس، هر چه مردمک کوچکتر باشد، نور کمتری وارد چشم می‌شود.
جنس زنبق و سوسن یا عنبیه عنبیه اندازه مردمک را کنترل می‌کند. وقتی محیط اطراف چشم بسیار روشن است، عنبیه مردمک را تنگ می‌کند و وقتی محیط کم نور است، عنبیه مردمک را بزرگ می‌کند و اجازه می‌دهد نور بیشتری وارد چشم شود. اگر تا به حال تفاوت مردمک‌های گربه را در روز و شب مشاهده کرده باشید، به راحتی عملکرد عنبیه را درک خواهید کرد.

عضله مژگانی انحنای عدسی چشم را تغییر می‌دهد. تغییرات در انحنای عدسی چشم بر فاصله کانونی عدسی چشم تأثیر می‌گذارد. اگر چشم جسمی را در فاصله بسیار دور مشاهده کند، عضله مژگانی شل می‌شود به طوری که شعاع انحنای عدسی افزایش می‌یابد و فاصله کانونی عدسی افزایش می‌یابد. اگر چشم جسمی را در فاصله نزدیک مشاهده کند، عضله مژگانی منقبض می‌شود به طوری که شعاع انحنای عدسی کاهش می‌یابد و فاصله کانونی عدسی کاهش می‌یابد. بنابراین به طور غیرمستقیم، عملکرد عضله مژگانی کنترل فاصله کانونی عدسی چشم است تا چشم بتواند تصویر جسم را به خوبی متمرکز کند. تغییرات در فاصله کانونی عدسی چشم، تطابق چشم نامیده می‌شود.

عدسی چشم یک عدسی همگرا است که به عنوان عدسی محدب یا عدسی مثبت نیز شناخته می‌شود . اگرچه بیشتر نوری که وارد چشم می‌شود در قرنیه شکسته می‌شود، عدسی نیز پرتوهای نور را شکسته و متمرکز می‌کند تا تصویر یک جسم دقیقاً روی شبکیه تشکیل شود. برای اینکه اشیاء به وضوح دیده شوند، تصویر باید روی شبکیه تشکیل شود. شبکیه امواج نور را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند که سپس از طریق عصب بینایی به مغز منتقل می‌شوند.

حداکثر و حداقل محل اقامت

تطابق چشم تنظیم فاصله کانونی (f) عدسی چشم با فاصله جسم دیده شده توسط چشم است، به طوری که تصویر جسم بتواند روی شبکیه متمرکز شود. فاصله کانونی عدسی چشم، فاصله بین عدسی و نقطه کانونی عدسی (F) است. تغییرات در انحنای عدسی باعث تغییر شعاع انحنای عدسی و در نتیجه تغییر فاصله کانونی عدسی می‌شود، همانطور که در تصویر نشان داده شده است.
ابزار چشمی نوری - ۱ اگر چشم جسمی را مشاهده کند نقطه دور، عضله مژگانی شل می‌شود (آرام می‌شود) و باعث می‌شود عدسی چشم مسطح‌تر شود، به طوری که شعاع انحنا و فاصله کانونی عدسی افزایش می‌یابد. نقطه دور، دورترین فاصله‌ای است که چشم می‌تواند روی آن فوکوس کند، جایی که نقطه دور طبیعی چشم بی‌نهایت است. هنگامی که چشم فاصله کانونی عدسی را تنظیم می‌کند تا روی اشیاء در یک نقطه دور یا اشیاء در بی‌نهایت فوکوس کند، چشم حداقل محل اقامت.

از سوی دیگر، وقتی چشم جسمی را در فاصله نزدیک مشاهده می‌کند، عضله مژگانی منقبض می‌شود و باعث می‌شود عدسی چشم خمیده‌تر شود، به طوری که شعاع انحنا و فاصله کانونی عدسی افزایش می‌یابد. به فاصله جسم نزدیک به چشم که چشم هنوز می‌تواند روی آن تمرکز کند، فاصله کانونی می‌گویند. نقطه نزدیکیک انسان معمولی تقریباً 25 سانتی‌متر از نوک خود فاصله دارد. وقتی چشم روی یک جسم در یک نقطه نزدیک (25 سانتی‌متر) متمرکز می‌شود، چشم حداکثر تطابق را پیدا می‌کند.

تشکیل سایه یک جسم

فاصله جسم خیلی دور

ابزار چشمی نوری - ۱ اگر فاصله جسم بی‌نهایت باشد، عدسی چشم تخت می‌شود به طوری که فاصله کانونی عدسی افزایش می‌یابد، که در آن فاصله کانونی (f) باید برابر با فاصله تصویر (s') باشد. فاصله تصویر، فاصله بین عدسی و نقطه‌ای است که پرتوهای نور شکسته شده چشم در آن تقاطع می‌کنند. نقطه‌ای که پرتوهای نور در آن تقاطع می‌کنند، بر شبکیه منطبق است. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که وقتی چشم جسمی را در فاصله بی‌نهایت مشاهده می‌کند، انحنای عدسی چشم تخت می‌شود تا زمانی که فاصله کانونی عدسی (f) برابر با فاصله بین عدسی چشم و شبکیه شود. پرتوهای نور باید در شبکیه با هم تقاطع کنند تا نور بتواند توسط سلول‌های عصبی شبکیه به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل شود و سپس توسط عصب بینایی به مغز منتقل شود.

در ادامه یک اثبات ریاضی ارائه شده است که چرا وقتی فاصله جسم (s) بسیار دور است یا اگر جسم بی‌نهایت دور فرض شود، فاصله کانونی لنز (f) باید برابر با فاصله تصویر (s') باشد. رابطه بین فاصله کانونی (f)، فاصله جسم (s) و فاصله تصویر (s') از طریق معادله زیر بیان می‌شود.
۱/f = ۱/s + ۱/s' —– معادله ۱
چشمی یک عدسی همگرا است، بنابراین فاصله کانونی (f) مثبت است. فاصله جسم (s) بی‌نهایت است، بنابراین فاصله جسم (s) را در معادله ۱ با نماد بی‌نهایت جایگزین کنید.
۱/f = ۱/~ + ۱/s'
۱/f = ۰ + ۱/s'
۱/f = ۱/s'
s' = f —– معادله ۲
معادله ۲ نشان می‌دهد که در یک عدسی همگرا یا عدسی محدب، اگر فاصله جسم تا آن بی‌نهایت باشد، فاصله کانونی (f) برابر با فاصله تصویر (s') است.

فاصله بسیار نزدیک جسم

ابزار چشمی نوری - ۱ اگر جسم به چشم نزدیک باشد چه؟ یک عدسی مقعر می‌تواند هم تصاویر مجازی و هم تصاویر حقیقی تشکیل دهد. یک تصویر حقیقی توسط یک عدسی محدب زمانی تولید می‌شود که فاصله جسم (s) بیشتر از فاصله کانونی عدسی (f) باشد. این موضوع در موضوع مورد بحث قرار گرفته است. تصویر عدسی محدب.
قبلاً توضیح داده شد که نزدیک ترین جسمی که یک چشم معمولی می تواند به درستی روی آن فوکوس کند، 25 سانتی متر است. بنابراین، فاصله کانونی باید کمتر از 25 سانتی متر باشد. همچنین نمی تواند 25 سانتی متر باشد زیرا اگر چنین باشد، تصویر در بی نهایت قرار می گیرد که با توجه به کوچک بودن مردمک چشم، غیرمنطقی است.

محاسبه برای تخمین فاصله کانونی (f) سیستم عدسی چشم:
۱/f = ۱/s + ۱/s' —– معادله ۱
نقطه نزدیک یک چشم طبیعی ۲۵ سانتی‌متر است، بنابراین نزدیکترین فاصله جسم (s) ۲۵ سانتی‌متر است. فاصله بین قرنیه و چشم حدود ۲.۵ سانتی‌متر است. اگر پرتو نور روی شبکیه بیفتد، تصویر واضح به نظر می‌رسد، بنابراین فاصله بین قرنیه و عدسی به عنوان فاصله تصویر (s') در نظر گرفته می‌شود.
۱/f = ۱/s + ۱/s'
۱/f = ۱/۲۵ + ۱/۲.۵ = ۱/۲۵ + ۱۰/۲۵ = ۱۱/۲۵
f = ۱۵۰/۲
f = 2,27 سانتی‌متر
تفاوت بین فاصله تصویر (s') و فاصله کانونی (f) برابر با 2,5 سانتی‌متر - 2,27 سانتی‌متر = 0,23 سانتی‌متر است. بر اساس نتایج محاسبات بالا، می‌توان نتیجه گرفت که فاصله کانونی (f) کوچکتر از فاصله تصویر (s') است. نقطه کانونی چشم 0,23 سانتی‌متر در سمت چپ نقطه تصویر یا شبکیه قرار دارد.
عدسی چشم همگرا است، بنابراین تصویر تشکیل شده روی شبکیه، اگرچه واقعی است، اما معکوس است. با اینکه تصویر روی شبکیه معکوس است، اعصاب مغز آن را مستقیم نشان می‌دهند. این را چگونه می‌توان توضیح داد؟ 🙂

نمونه سوالات در مورد ابزارهای چشمی

۱. EBTANAS-SMP-01-15

توصیف تشکیل تصویر در عیوب نزدیک‌بینی چشم ...

بحث در مورد ابزارهای چشمی نوری ۲

پمباهاسان

نزدیک‌بینی یا میوپی یک اختلال بینایی است که در آن چشم نمی‌تواند اشیاء را در فاصله دور به وضوح ببیند.

بحث در مورد ابزارهای چشمی نوری ۲ علت نزدیک‌بینی، انحنای بیشتر سیستم قرنیه-عدسی است (قسمت افقی کره چشم خیلی بلند است) به طوری که فاصله کانونی سیستم قرنیه-عدسی کاهش می‌یابد و باعث می‌شود پرتوهای نور از نقاط دور در جلوی شبکیه متمرکز شوند. پرتوهای نور بی‌نهایت روی شبکیه متمرکز نمی‌شوند، به طوری که سلول‌های عصبی در شبکیه نمی‌توانند امواج نور را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کنند تا به مغز منتقل شوند.