Material za optične očesne instrumente
Mata Oči so optična naprava, ki je lastna človeku. Oči vam omogočajo, da berete članke o fiziki 😀 ali strmite v obraz lepega ali čednega fanta 🙂 Kaj pa, če vaše oči ne delujejo pravilno? Zagotovo poznate odgovor na to vprašanje. Zato bodite hvaležni, če imate še vedno zdrave oči in jasno vidite. Slepa oseba zagotovo ne more videti in si lahko le predstavlja stanje sveta, v katerem danes živimo.
Zdrave in dobro delujoče oči so upanje vsakogar. Vendar pa resničnost včasih ne izpolni pričakovanj. Nekaterim ljudem je usojeno, da imajo težave z vidom, zaradi česar ne morejo jasno videti. Napredek znanosti, zlasti fizike, je omogočil izdelavo vizualnih pripomočkov, kot so očala in kontaktne leče.
Ta članek obravnava, kako deluje oko, da lahko ljudje vidijo. Razlaga delovanja očesa v tem članku je povezana s temo. geometrijska optika kar vključuje lom svetlobe, ostrenje in oblikovanje slik predmetov z očesom. Zelo podrobna razlaga očesa in njegovega delovanja presega obseg tega članka. Disfunkcija očesa, kako deluje očalne leče dan kontaktne leče pojasnjeno v naslednjem članku.
Deli očesa
Roženica ali očesna membrana je trda, prosojna membrana, ki prekriva sprednji del očesa. Svetlobni žarki, ki vstopijo v oko, se v večji meri lomijo na roženici.
Učenec ali zrkla Zenica je črni del človeškega očesa. Zenica je črna, zato absorbira skoraj vso svetlobo in je skoraj nič ne odbija nazaj. Zenica je odprtina, skozi katero svetloba prehaja v oko. Večja kot je zenica, več svetlobe vstopi v oko, in obratno, manjša kot je zenica, manj svetlobe vstopi v oko.
Iris ali šarenica Šarenica nadzoruje velikost zenice. Ko je okolje okoli očesa zelo svetlo, šarenica zoži zenico, ko pa je okolje temno, jo razširi in tako omogoči vstop več svetlobe v oko. Če ste kdaj opazili razliko v mačjih zenicah podnevi in ponoči, boste zlahka razumeli funkcijo šarenice.
Ciliarna mišica funkcije za spreminjanje ukrivljenosti očesne leče. Spremembe ukrivljenosti očesne leče vplivajo na goriščno razdaljo očesne leče. Če oko opazuje predmet na zelo veliki razdalji, se ciliarna mišica sprosti, tako da se poveča polmer ukrivljenosti leče in goriščna razdalja leče. Če oko opazuje predmet na bližnji razdalji, se ciliarna mišica skrči, tako da se polmer ukrivljenosti leče zmanjša in goriščna razdalja leče zmanjša. Torej je posredno funkcija ciliarne mišice nadzor nad goriščno razdaljo očesne leče, tako da lahko oko pravilno izostri sliko predmeta. Spremembe goriščne razdalje očesne leče se imenujejo akomodacija oči.
Očesna leča vključno z konvergentna leča ali konveksna leča ali pozitivna lečaČeprav se lom svetlobe, ki vstopi v oko, dogaja predvsem v roženici, leča lomi in fokusira svetlobne žarke, tako da se slika predmeta natančno oblikuje na mrežnici. Slika se mora oblikovati na mrežnici, da so predmeti jasno vidni. Mrežnica pretvarja svetlobne valove v električne signale, ki se nato preko vidnega živca prenašajo v možgane.
Največja in najmanjša namestitev
Akomodacija oči je prilagoditev goriščne razdalje (f) očesne leče oddaljenosti predmeta, ki ga vidi oko, tako da se slika predmeta lahko izostri na mrežnici. Goriščna razdalja očesne leče je razdalja med lečo in goriščem leče (F). Spremembe ukrivljenosti leče povzročijo spremembo polmera ukrivljenosti leče in s tem tudi goriščne razdalje leče, kot je prikazano na sliki.
Če oko opazuje predmet na oddaljena točka, ciliarna mišica se sprosti (sprosti), zaradi česar očesna leča postane bolj sploščena, tako da se povečata polmer ukrivljenosti in goriščna razdalja leče. Oddaljena točka je največja razdalja, na katero lahko oko izostri, kjer je normalna oddaljena točka očesa neskončnost. Ko oko prilagodi goriščno razdaljo leče, da izostri predmete v oddaljeni točki ali predmete v neskončnosti, oko minimalna namestitev.
Po drugi strani pa se pri opazovanju predmeta od blizu ciliarna mišica napne (skrči), zaradi česar se očesna leča bolj ukrivi, tako da se povečata polmer ukrivljenosti in goriščna razdalja leče. Razdalja predmeta, ki je najbližje očesu, na katero se oko še lahko osredotoči, se imenuje bližnja točkaPovprečen človek ima razdaljo od blizu 25 cm. Ko se oko osredotoči na predmet v bližnji točki (25 cm), se oko maksimalno akomodira.
Nastanek sence predmeta
Zelo oddaljena razdalja predmetov
Če je razdalja predmeta neskončna, se očesna leča splošči, tako da se goriščna razdalja leče poveča, pri čemer mora biti goriščna razdalja (f) enaka slikovni razdalji (s'). Slikovna razdalja je razdalja med lečo in točko, kjer se sekata lomljena svetlobna žarka očesa. Točka, kjer se svetlobna žarka sekata, sovpada z mrežnico. Torej lahko sklepamo, da ko oko opazuje predmet na neskončni razdalji, ukrivljenost očesne leče postane sploščena, dokler goriščna razdalja leče (f) ni enaka razdalji med očesno lečo in mrežnico. Svetlobna žarka se morata sekati na mrežnici, da se svetloba lahko pretvori v električne signale s strani živčnih celic v mrežnici in se nato preko vidnega živca prenese v možgane.
Sledi matematični dokaz, zakaj mora biti goriščna razdalja leče (f) enaka slikovni razdalji (s'), kadar je razdalja predmeta (s) zelo velika ali če se predpostavlja, da je predmet neskončno daleč. Razmerje med goriščno razdaljo (f), razdaljo predmeta (s) in slikovno razdaljo (s') je izraženo z naslednjo enačbo.
1/f = 1/s + 1/s' —– Enačba 1
Okular je zbiralna leča, zato je goriščna razdalja (f) pozitivna. Razdalja predmeta (s) je neskončna, zato v enačbi 1 razdaljo predmeta (s) nadomestite s simbolom za neskončnost.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f —– Enačba 2
Enačba 2 kaže, da je v zbiralni ali konveksni leči, če je razdalja predmeta neskončna, goriščna razdalja (f) enaka razdalji slike (s').
Zelo bližnja razdalja predmetov
Kaj pa, če je predmet blizu očesa? Konkavna leča lahko tvori tako virtualne kot resnične slike. Resnično sliko ustvari konveksna leča, ko je razdalja predmeta (s) večja od goriščne razdalje leče (f). O tem smo že razpravljali v temi slika konveksne leče.
Prej je bilo pojasnjeno, da je najbližji predmet, ki ga lahko normalno oko pravilno izostri, 25 cm. Zato mora biti goriščna razdalja manjša od 25 cm. Prav tako ne more biti 25 cm, ker bi bila slika v neskončnosti, kar je glede na majhnost zenice nerazumno.
Izračun za oceno goriščne razdalje (f) sistema očesnih leč:
1/f = 1/s + 1/s' —– Enačba 1
Bližnja točka normalnega očesa je 25 cm, zato je najbližja razdalja predmeta (s) 25 cm. Razdalja med roženico in očesom je približno 2,5 cm. Slika je jasna, če svetlobni žarek pade na mrežnico, zato se razdalja med roženico in lečo šteje za slikovno razdaljo (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 med slikovno razdaljo (s') in goriščno razdaljo (f) je 2,5 cm – 2,27 cm = 0,23 cm. Na podlagi zgornjih rezultatov izračuna lahko sklepamo, da je goriščna razdalja (f) manjša od slikovne razdalje (s'). Gorišče očesa je 0,23 cm levo od slikovne točke oziroma mrežnice.
Očesna leča je konvergentna, zato je slika, ki se tvori na mrežnici, čeprav resnična, obrnjena. Čeprav je slika na mrežnici obrnjena, jo možganski živci postavijo pokonci. Kako si lahko to razložimo? 🙂
Primeri vprašanj o optičnih očesnih instrumentih
1. EBTANAS-SMP-01-15
Opis nastajanja slike pri kratkovidnih očesnih napakah je ...
Razprava
Daljnovidnost oz. miopija je optična motnja očesa, pri kateri oko ne more jasno videti predmetov na daljavo.
Vzrok kratkovidnosti je bolj ukrivljen sistem roženice in leče (vodoravni del zrkla je predolg), zaradi česar se goriščna razdalja sistema roženice in leče zmanjša, zaradi česar se svetlobni žarki iz oddaljenih točk osredotočijo pred mrežnico. Neskončni svetlobni žarki niso usmerjeni na mrežnico, zato živčne celice v mrežnici ne morejo pretvoriti svetlobnih valov v električne signale, ki bi se prenašali v možgane.
Pravilen odgovor je B.
2. EBTANAS-SMP-02-15
Nastanek senc pri ljudeh z miopijo je prikazan na pravilni sliki ...
Razprava
Daljnovidnost oz. miopija je optična motnja očesa, pri kateri oko ne more jasno videti predmetov na daljavo.
Vzrok kratkovidnosti je bolj ukrivljen sistem roženice in leče (vodoravni del zrkla je predolg), zaradi česar se goriščna razdalja sistema roženice in leče zmanjša, zaradi česar se svetlobni žarki iz oddaljenih točk osredotočijo pred mrežnico. Neskončni svetlobni žarki niso usmerjeni na mrežnico, zato živčne celice v mrežnici ne morejo pretvoriti svetlobnih valov v električne signale, ki bi se prenašali v možgane.
Pravilen odgovor je C.
