Глаз зрение, оптические приборы

Презентация на тему “Глаз зрение, оптические приборы” Максимов Иван 9 “В”

Глаз Глаз — это система линз. Диаметр глаза ≈ 23 мм. Через глаз мы получаем до 90% информации. Состоит из склеры 1 (за­щитная оболочка из эластичной ткани), роговицы. 1, каме­ры 3 (полость, заполненная прозрачной жидкостью), сосудистой оболочки 4, радужной оболочки 5, зрачка 6 (d от 2 до 8 мм), хрусталика 7 (n=1,44), мышц, изменяющих оптические свойства глаза 8,прозрачной студенистой массы 9 (глазное дно), сетчатки 10 (7 млн. колбочек, 130 млн. палочек, которые реагируют на свет разной частоты неодинаково), разветвлений зрительного нерва 11.

Основные свойства  и оптические характеристики глаза Аккомодация—свойство глаза, обеспечивающее четкое восприятиеразноудаленных предметов. Изменяется главный фокус глаза от 16 до13 мм. Оптическая сила глаза от 60 до 75 дптр. Предельный угол зрения (φ=1') c приближением предмета увеличивается угол зрения, под которым мы видим две близкие точки предмета. Адаптация—приспосабливаемость к различным условиям освещенности: диаметр зрачка меняется от 2 до 8 мм. Поле зрения: по оси ОХ 150°, по оси OY 125°. Спектральная чувствительность от 380 до 760 нм. Самая большая чувствительность 555 нм (зеленый цвет). Острота зрения — свойство глаза раздельно различать две близкие точки. Расстояние наилучшего зрения d0=250 мм. Дальние предметы глаз видит без напряжения.

Дефекты зрения Дальнозоркость — дефект зрения, состоящий в том, что изоб­ражение предмета в ненапряженном состоянии глаза получается за сетчаткой. При рассматривании близких предметов предел аккомодации исчерпывается при расстояниях больше 25 см. Исправляется ношением очков с собирающими линзами.

Близорукость — дефект зрения, при котором глаз в ненапряженном состоянии создает изображение удаленного предмета не на сетчатке, а перед ней, т. е. не может видеть удаленные предметы. Исправляется ношением очков с рассеивающими линзами.

Глаз как оптическая система Роль линзы в оптической системе глаза играет хрусталик — прозрачное тело, которое может быть более или менее выпуклым, т.е. его фокусное расстояние может изменяться. За хрусталиком расположено стекловидное тело, заполняющее остальную часть глаза. Хрусталик и стекловидное тело играют роль линзы, преломляющей падающие лучи. На задней стенке глаза находится сетчатка, на которой после преломления получается действительное уменьшенное, перевёрнутое изображение. Нервные волокна сетчатки передают ощущение света в мозг. Существуют 2 основных дефекта зрения: дальнозоркость и близорукость. Близорукий человек хорошо видит близкие предметы и плохо — удалённые. У него изображение предмета формируется за сетчаткой. Для коррекции зрения в этом случае необходимы очки с рассеивающими линзами, делающие входящий в глаз световой пучок расходящимся. В этом случае глаз соберёт лучи на сетчатке. Дальнозоркий человек хорошо видит удалённые предметы и плохо — близкие. У него изображение предмета формируется за сетчаткой. Для коррекции зрения в этом случае необходимы очки с собирающими линзами. На хрусталик в этом случае падает сходящийся световой пучок, который он преломляет так, что лучи собираются на сетчатке.

Элементы геометрической оптики Оптика — это раздел физики, изучающий свойства и физическую природу света, а так же его взаимодействие с веществом. Видимый свет — это электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 400 до 760 нм. Уникальность этого диапазона заключается в том, что он является главным источником информации для человека. К нему примыкают широкие области инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое видимое и инфракрасное излучения образуют оптическую область спектра электромагнитного излучения. Она ограничена с одной стороны рентгеновскими лучами, а с другой — микроволновым диапазоном радиоизлучения. Под монохроматическим светом понимают электромагнитное излучение с очень узким диапазоном длин волн. Раздел оптики, в котором законы распространения света рассматриваются на основе представлений о световых лучах, называется геометрической оптикой. Под световым лучом понимается направленная линия, вдоль которой распространяется световая энергия. Геометрическая оптика является приближенным методом построения изображений в оптических системах, но позволяет разобрать основные явления, связанные с прохождением через них света

Линза Если в фокус собирающей линзы поместить точечный источник света, то после прохождения линзы все лучи пойдут параллельно оптической оси линзы. Это свойство часто используется на практике для получения параллельных пучков света. Фокус линзы, лежащий на главной оптической оси, называется главным фокусом линзы, а все остальные ее фокусы (лежащие на других оптических осях) — побочными. Все фокусы линзы лежат в одной плоскости, которая называется фокальной плоскостью линзы. Расстояние F от центра линзы до ее главного фокуса называется фокусным расстоянием и может быть определено по формуле:

Где - относительный показатель преломления линзы и окружающей среды; R1 и R2 — радиусы кривизны ее 1-й и 2-й (по ходу луча) поверхностей, которые считаются положительными, если их центры расположены справа (т. е. по ходу луча) от линзы, и отрицательными, если слева от нее. Если F > 0, то фокус действительный и линза собирающая, а если F < 0, то фокус мнимый и линза рассеивающая. Отметим, что каждая линза имеет передний и задний (по ходу луча) фокусы. Если по обе стороны линзы одинаковая среда, то переднее и заднее фокусные расстояния линзы равны. Если же по обе стороны линзы разные среды (например, по разные стороны роговицы глáза находятся воздух и водянистая влага) с показателями преломления n1 и n2, то переднее F1 и заднее F2 фокусные расстояния будут отличаться примерно в (n1/n2) раз

Основной характеристикой и мерой преломляющего действия линзы служит ее оптическая сила — величина, обратная фокусному расстоянию линзы. . (1.2) В СИ оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр), при этом фокусное расстояние должно измеряться в метрах: 1 дптр = 1 м –1 . Оптической силой в одну диоптрию обладает линза с фокусным расстоянием 1 м. У собирающих линз оптическая сила положительна, у рассеивающих — отрицательна. Оптическая сила зависит от показате- 6 лей преломления вещества линзы и среды, окружающей линзу, а также от радиусов кривизны ее поверхностей (см. формулу 1.1).

Строение глаза Глаз человека имеет шарообразную форму. Диаметр глазного яблока около 2,5 см. Снаружи глаз покрыт плотной непрозрачной оболочкой — склерой. Передняя часть склеры переходит в прозрачную оболочку – роговицу, которая действует как собирающая линза и обеспечивает 75 % способности глаза преломлять свет. За роговицей располагается радужная оболочка. В радужной оболочке есть круглое отверстие —  зрачок . Радужная оболочка способна деформироваться и таким образом менять диаметр зрачка. Изменение это происходит рефлекторно (без участия сознания), в зависимости от ко­личества света, попадающего в глаз. Это свойство называется адаптацией. Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на внутренней поверхности глаза – сетчатой оболочке, образуя на ней обратное и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое). Оптическую систему глаза составляют роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело. Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием изображения на сетчатке, обладает показателем преломления, отличным от единицы.

Упрощенная оптическая система глаза Адаптация способность глаза приспосабливаться к различной яркости наблюдае­мых предметов. Аккомодация Аккомодация – это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза. Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхностей хрусталика при помощи натяжения или расслабления ресничного тела. Когда ресничное тело натянуто, хрусталик растягивается и его радиусы кривизны увеличиваются. При уменьшении натяжения мышцы хрусталик под действием упругих сил увеличивает свою кривизну. Внутри глаза, непосредственно за зрачком, рас­положен  хрусталик , представляющий собой прозрачное упругое тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Кри­визна поверхностей хрусталика может меняться, благодаря чему изменяется оптическая сила. Это помогает регулировать расстояние от хрусталика до изображения предмета, которое должно попасть на сетчатку.  Сетчатка  глаза — это его внутренняя оболочка, состоящая из разветвлённых нервных волокон и сосудов.  Изображение, полученное на сетчатке через  зрительный   нерв , поступает в мозг. В получении изображения так­же принимает участие  стекловидное тело  — прозрачная студенистая мас­са, которая заполняет пространство между хрусталиком и сетчаткой. Свет, попадающий на поверхность глаза, преломляется в роговице, хрусталике и стекловидном теле. В  результате на сетчатке получается действитель­ное, перевёрнутое, уменьшенное изображение предмета.

Фотоаппарат К — светонепроницаемая камера; О — объектив (может перемещаться  относительно пленки); /7 — пленка или светочувствительная пластина; ВА — предмет; А1В1 — изображение. Как и в глазу, в фотоаппарате получается действительное, перевернутое, уменьшенное изображение. Основное отличие заключается в том, что фокусное расстояние зрачка меняется (аккомодация), а у фотоаппарата меняется расстояние от линзы до изображения.

Проекционный аппарат S - источник света; R — рефлектор (вогнутое зеркало). К—конденсатор (плосковыпуклые линзы), собирает лучи в пучок; D —прозрачный диапозитив; О — объектив, расположенный в фокусе конденсатора, который проецирует освещенный диапозитив на экран. Для получения четкого изображения на экране диапозитив помещают от объектива на расстоянии d, удовлетворяющем условию: F<.d<2F.Чем дальше экран, тем больше d.