Material pentru instrumente optice pentru ochi
Mata Ochii sunt un dispozitiv optic inerent oamenilor. Ochii îți permit să citești articole de fizică 😀 sau să privești chipul unui iubit frumos sau chipeș 🙂 Ce se întâmplă dacă ochii tăi nu funcționează corect? Cu siguranță știi răspunsul la această întrebare. Așadar, fii recunoscător dacă încă ai ochi sănătoși și poți vedea clar. O persoană nevăzătoare cu siguranță nu poate vedea și își poate doar imagina starea lumii în care trăim astăzi.
Speranța tuturor este să aibă ochi sănătoși și funcționali. Cu toate acestea, realitatea uneori nu se ridică la nivelul așteptărilor. Unii oameni sunt sortiți să experimenteze disfuncții oculare, care îi împiedică să vadă clar. Progresele științei, în special ale fizicii, au făcut posibilă crearea de dispozitive vizuale precum ochelarii și lentilele de contact.
Acest articol analizează modul în care funcționează ochiul pentru ca oamenii să poată vedea. Explicația modului în care funcționează ochiul din acest articol este legată de subiect. optică geometrică care include refracția luminii, focalizarea și formarea imaginilor obiectelor de către ochi. O explicație foarte detaliată a ochiului și a modului în care funcționează acesta depășește scopul acestui articol. Disfuncția oculară, cum funcționează lentile de ochelari dan lentile de contact explicat în articolul următor.
Părți ale ochiului
cornee sau membrana oculară este o membrană dură, translucidă, care acoperă partea din față a ochiului. Razele de lumină care intră în ochi sunt refractate într-o măsură mai mare de cornee.
Elev sau globi oculari Pupila este partea neagră a ochiului uman. Pupila este neagră, prin urmare absoarbe aproape toată lumina și nu reflectă aproape nimic înapoi. Pupila este deschiderea prin care lumina trece în ochi. Cu cât pupila este mai mare, cu atât mai multă lumină intră în ochi și, invers, cu cât pupila este mai mică, cu atât mai puțină lumină intră în ochi.
Iris sau iris Irisul controlează dimensiunea pupilei. Când mediul din jurul ochiului este foarte luminos, irisul contractă pupila, iar când mediul este slab luminat, irisul mărește pupila, permițând pătrunderea unei cantități mai mari de lumină în ochi. Dacă ați observat vreodată diferența dintre pupilele unei pisici în timpul zilei și noaptea, veți înțelege cu ușurință funcția irisului.
Mușchiul ciliar are rolul de a modifica curbura cristalinului. Modificările curburii cristalinului afectează distanța focală a acestuia. Dacă ochiul observă un obiect la o distanță foarte mare, mușchiul ciliar se va relaxa, astfel încât raza de curbură a cristalinului crește și distanța focală a acestuia crește. Dacă ochiul observă un obiect la o distanță mică, mușchiul ciliar se contractă, astfel încât raza de curbură a cristalinului scade și distanța focală a cristalinului scade. Deci, indirect, funcția mușchiului ciliar este de a controla distanța focală a cristalinului, astfel încât ochiul să poată focaliza corect imaginea obiectului. Modificările distanței focale a cristalinului se numesc acomodarea ochilor.
Lentilă de ochi inclusiv lentilă convergentă sau lentilă convexă sau lentilă pozitivăDeși refracția luminii care intră în ochi are loc în principal în cornee, cristalinul refractă și focalizează, de asemenea, razele de lumină, astfel încât imaginea unui obiect se formează precis pe retină. Imaginea trebuie să se formeze pe retină pentru ca obiectele să fie văzute clar. Retina transformă undele luminoase în semnale electrice care sunt apoi transmise prin nervul optic către creier.
Cazare maximă și minimă
Acomodarea ochilor este ajustarea distanței focale (f) a cristalinului la distanța față de obiectul văzut de ochi, astfel încât imaginea obiectului să poată fi focalizată pe retină. Distanța focală a cristalinului este distanța dintre cristalin și punctul focal al acestuia (F). Modificările curburii cristalinului determină modificarea razei de curbură a acestuia și, prin urmare, modificarea distanței focale a cristalinului, așa cum se arată în imagine.
Dacă ochiul observă un obiect pe punct îndepărtat, mușchiul ciliar se relaxează (se destinde) determinând aplatizarea cristalinului ochiului, astfel încât raza de curbură și distanța focală a acestuia cresc. Punctul îndepărtat este cea mai îndepărtată distanță la care ochiul poate focaliza, unde punctul normal îndepărtat al ochiului este infinit. Când ochiul ajustează distanța focală a cristalinului pentru a focaliza obiecte aflate într-un punct îndepărtat sau obiecte aflate la infinit, ochiul cazare minimă.
Pe de altă parte, când ochiul observă un obiect de la mică distanță, mușchiul ciliar se încordează (se contractă), determinând curbarea cristalinului, astfel încât raza de curbură și distanța focală a acestuia cresc. Distanța față de obiectul cel mai apropiat de ochi, pe care ochiul încă o poate focaliza, se numește punct apropiatOmul obișnuit are un punct apropiat de 25 cm. Când ochiul focalizează un obiect într-un punct apropiat (25 cm), ochiul se acomodează maxim.
Formarea umbrei unui obiect
Distanța obiectului foarte îndepărtat
Dacă distanța față de obiect este infinită, cristalinul devine plat, astfel încât distanța focală a acestuia crește, unde distanța focală (f) trebuie să fie egală cu distanța față de imagine (s'). Distanța față de imagine este distanța dintre cristalin și punctul în care se intersectează fasciculele de lumină refractate ale ochiului. Punctul în care se intersectează fasciculele de lumină coincide cu retina. Prin urmare, se poate concluziona că atunci când ochiul observă un obiect la o distanță infinită, curbura cristalinului devine plată până când distanța focală a cristalinului (f) este egală cu distanța dintre cristalin și retină. Fasciculele de lumină trebuie să se intersecteze la nivelul retinei, astfel încât lumina să poată fi transformată în semnale electrice de către celulele nervoase din retină și apoi transmisă către creier prin nervul optic.
Următoarea este o demonstrație matematică a motivului pentru care, atunci când distanța (s) față de obiect este foarte îndepărtată sau dacă se presupune că obiectul este la infinit de îndepărtat, distanța focală a lentilei (f) trebuie să fie aceeași cu distanța față de imagine (s'). Relația dintre distanța focală (f), distanța (s) față de obiect și distanța față de imagine (s') este exprimată prin următoarea ecuație.
1/f = 1/s + 1/s' —– Ecuația 1
Ocularul este o lentilă convergentă, prin urmare distanța focală (f) este pozitivă. Distanța față de obiect (s) este infinită, prin urmare, înlocuiți distanța față de obiect (s) din ecuația 1 cu simbolul infinit.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f —– Ecuația 2
Ecuația 2 arată că într-o lentilă convergentă sau convexă, dacă distanța față de obiect este infinită, atunci distanța focală (f) este aceeași cu distanța față de imagine (s').
Distanță foarte mică la obiect
Ce se întâmplă dacă obiectul este aproape de ochi? O lentilă concavă poate forma atât imagini virtuale, cât și reale. O imagine reală este produsă de o lentilă convexă atunci când distanța (s) față de obiect este mai mare decât distanța focală (f) a lentilei. Acest lucru a fost discutat în subiectul imagine cu lentilă convexă.
S-a explicat anterior că cel mai apropiat obiect pe care un ochi normal îl poate focaliza corect este la 25 cm. Prin urmare, distanța focală trebuie să fie mai mică de 25 cm. De asemenea, nu poate fi de 25 cm, deoarece dacă ar fi așa, imaginea ar fi la infinit, ceea ce este nerezonabil, având în vedere dimensiunea mică a pupilei.
Calcul pentru estimarea distanței focale (f) a sistemului de cristaline:
1/f = 1/s + 1/s' —– Ecuația 1
Punctul de apropiere al unui ochi normal este de 25 cm, prin urmare, distanța cea mai apropiată față de obiect (s) este de 25 cm. Distanța dintre cornee și ochi este de aproximativ 2,5 cm. Imaginea apare clară dacă fasciculul luminos cade pe retină, așadar distanța dintre cornee și cristalin este considerată distanța de imagine (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
Diferența dintre distanța față de imagine (s') și distanța focală (f) este de 2,5 cm – 2,27 cm = 0,23 cm. Pe baza rezultatelor calculului de mai sus, se poate concluziona că distanța focală (f) este mai mică decât distanța față de imagine (s'). Punctul focal al ochiului se află la 0,23 cm la stânga punctului față de imagine sau retină.
Cristalinul ochiului este convergent, deci imaginea formată pe retină, deși reală, este inversată. Chiar dacă imaginea de pe retină este inversată, nervii creierului o redau în poziție verticală. Cum se poate explica acest lucru? 🙂
Exemple de întrebări despre instrumente optice pentru ochi
1. EBTANAS-SMP-01-15
Descrierea formării imaginii în defectele oculare miopice este...
Pembahasan
Hipermetropie sau miopie este o tulburare optică a ochiului în care ochiul nu poate vedea clar obiectele aflate la distanță.
Cauza miopiei este un sistem cornee-cristalin mai curbat (partea orizontală a globului ocular este prea lungă), astfel încât distanța focală a sistemului cornee-cristalin este redusă, determinând focalizarea razelor de lumină dintr-un punct îndepărtat în fața retinei. Razele de lumină infinite nu sunt focalizate pe retină, astfel încât celulele nervoase din retină nu pot converti undele luminoase în semnale electrice care să fie transmise către creier.
Răspunsul corect este B.
2. EBTANAS-SMP-02-15
Formarea umbrelor la persoanele cu miopie este prezentată în imaginea corectă...
Pembahasan
Hipermetropie sau miopie este o tulburare optică a ochiului în care ochiul nu poate vedea clar obiectele aflate la distanță.
Cauza miopiei este un sistem cornee-cristalin mai curbat (partea orizontală a globului ocular este prea lungă), astfel încât distanța focală a sistemului cornee-cristalin este redusă, determinând focalizarea razelor de lumină dintr-un punct îndepărtat în fața retinei. Razele de lumină infinite nu sunt focalizate pe retină, astfel încât celulele nervoase din retină nu pot converti undele luminoase în semnale electrice care să fie transmise către creier.
Răspunsul corect este C.
