Глаз как оптическая система. Недостатки зрения.

Глаз как оптическая система.

Глаз человека является весьма совершенной оптической системой. Это шарообразное тело, диаметром около 2, 5см. Внешнюю непрозрачную и прочную оболочку глазного яблока называют склерой, а её прозрачную и более выпуклую переднюю часть – роговицей. С внутренней стороны склера покрыта сосудистой оболочкой, состоящей из кровеносных сосудов питающих глаз. Против роговицы сосудистая оболочка переходит в радужную оболочку неодинаково окрашенную у разных людей. В радужной оболочке имеется отверстие – зрачок, диаметр которого может изменяться. Зрачок играет диафрагмы, регулирующий доступ света в глаз. За радужной оболочкой расположен хрусталик, который представляет собой двояковыпуклую линзу из прозрачного вещества с показателем преломления, около 1, 4. Хрусталик окаймляет кольцевая мышца, которая может изменять кривизну его поверхности, а значит и оптическую силу. С внутренней стороны сосудистой имеется сетчатая оболочка, представляющая собой разветвления светочувствительного нерва на которой создается перевернутое изображение предметов. Деятельность мозга позволяет видеть все в натуральных положениях. Пространство между сетчаткой и хрусталиком заполнено прозрачным стекловидным телом, имеющим студенистое строение.

При расслабленной кольцевой мышце оптическая сила глаза человека составляет 58 дптр – это наименьшее значение. С помощью кольцевой мышцы оптическая сила увеличивается, но не более чем на 12 диоптрий.

Способность оптической системы глаза создавать отчетливые изображения предметов, находящихся на различных расстояниях от него называют аккомодацией. Способность глаза приспосабливаться к различной степени раздражения окончаний светочувствительного нерва на сетчатке глаза, т.е. к различной степени яркости наблюдаемых предметов называют адаптация. Сведение зрительных осей обоих глаз на определенной точке называют конвергенцией. По величине усилия по сведению осей человек оценивает расстояние до предметов, некоторую роль в этом играет и усилие кольцевой мышцы. Человек продолжает видеть предмет 0, 1с после того, как его нет. Это явление называется стробоскопическим эффектом благодаря которому возникает эффект движения на экранах кино и телевидения.

Углом зрения называют угол, составленный прямыми проверенными из оптического центра глаза к крайним точкам предмета. Предельный угол зрения 1 (предмет воспринимается как точка). Наименьшее расстояние, на котором глаз может ясно видеть предметы без напряжения, называют расстояние наилучшего зрения L=25cм. У близоруких это расстояние меньше, у дальнозорких дальше. У близоруких главный фокус находится перед сетчаткой, им помогают рассеивающие линзы. У дальнозорких – главный фокус за сетчаткой – им помогают очки с собирающими линзами.

ЗАДАЧИ К БЛОКУ 21

1. Оптическая сила собирающей линзы равна 5, 0 дптр. На каком расстоянии от фокуса необходимо поместить предмет на главной оптической оси линзы, чтобы его мнимое изображение находилось от неё на расстоянии 40 см.

Дано:

Д = 5дптр

¦ = – 0, 4

_______

l –?

Решение:

Используем формулу сопряженных точек тонкой линзы.

откуда ;

Это расстояние от предмета до линзы, а расстояние от фокуса

Ответ: 6, 7 см.

2. При фотографировании здания с расстояния d =50 м его высота на негативе оказалась Н = 6 мм. Определить действительную высоту здания h, если фокусное расстояние объектива F = 50 мм.

Дано:

d = 50 м

Н = 6 × 10^{-3 м}

F = 50 × 10^{-3 м}

_____________

Н –?

Из формулы сопряженных точек определим расстояние от линзы объектива до изображения: ; и тогда

т.к. увеличение линзы ; то ;

Ответ: 6 м.

3. С помощью собирающей линзы на экране получено изображение, увеличенное в 9 раз. Расстояние от предмета до линзы превышает её фокусное расстояние на 10 см. Определить расстояние от экрана до линзы.

Дано:

b = 9

d = F + 0, 1

__________

f –?

Решение:

Запишем формулу сопряженных точек тонкой линзы: (1)

Учтем что ; или и подставим в формулу (1) и найдем d. ; ; , тогда .

Ответ: 9 м.

4. Точечный источник света находится на расстоянии d собирающей тонкой линзы. Расстояние до линзы в 3 раза меньше расстояния от источника до линзы. Определить фокусное расстояние линзы.

Дано:

________

F –?

Решение:

Фокусное расстояние линзы определим из формулы сопряженных точек тонкой линзы ;

Учтем условие задачи: Ответ: 0, 25 d

5. Точечный источник света находится на главной оптической оси на расстоянии d от тонкой линзы, а его изображение, полученное на экране – на расстоянии в k раз больше. Найти оптическую силу линзы.

Дано:

f = kd

__________

Д –?

Решение:

Используем формулу сопряженных точек при учете условия задачи:

Ответ:

6. Точечный источник света находится на главной оптической оси на расстоянии d от тонкой линзы, а его мнимое изображение на расстоянии в k раз большем. Определить фокусное расстояние линзы.

Дано:

f = - kd

_________

f –?

Решение:

Ответ:

БЛОК 22

⇐ Предыдущая 19 20 21 22 232425 26 27 28 Следующая ⇒