Человеческий глаз как оптическая система



Дата05.05.2016
Размер0.56 Mb.
Просмотров31
Скачиваний0
Тема: Человеческий глаз как оптическая система.

Цели урока:

Обучающие:

  1. Обобщить знания учащихся о строении глаза человека, функциях его отдельных систем.

  2. Проанализировать роль оптической системы глаза в получении достоверной информации об окружающем мире.

  3. Установить причины возникновения нарушений зрения и правила их профилактики.

Развивающие, воспитательные:

  1. Продолжить формирование умения анализировать информацию, сравнивать, обобщать и систематизировать материал в виде таблиц и схем.

  2. Продолжить развитие исследовательской культуры.

  3. Продолжить развитие коммуникативной культуры.

  4. Продолжить формирование здоровьесберегающего мировоззрения

Задача: рассмотреть строение  и свойства глаза, работу глаза как оптической системы, объяснить дефекты зрения и возможную профилактику, и коррекцию этих дефектов;

План урока:

  1. Организационный момент

  2. Актуализация знаний.

  3. Вступление: роль зрения в жизни человека.

  4. Строение глаза, его оптические характеристики.

  5. Построение изображения в глазе, характеристика изображения.

  6. Возможности глаза человека

  7. Нарушения зрения: виды, причины, коррекция.

  8. Заключение.

  9. Домашнее задание

  10. Итог урока

  1. Организационный момент

  2. Актуализация знаний

Тест проверочного характера. ( Презентация)

Линзы, оптические приборы

1. Рассеивающая линза дает изображение



  • действительное

  • мнимое *

2. Собирающая линза дает изображение

  • действительное *

  • мнимое

3. На каком расстоянии нужно поместить предмет перед собирающей линзой, чтобы расстояние от предмета до линзы и от линзы до изображения было одинаковым?

  • d=F

  • d>2F

  • d=2F

  • d

4. Укажите характеристики изображения предмета,

  • находящегося в двойном фокусе собирающей линзы

  • дествит, умень

  • действ, увелич

  • мнимое, увелич

  • действит, того же разм *

5. Оптическая сила линзы равна 2 дптр. Чему равно фокусное расстояние линзы

  • 1,5 м

  • 2 м

  • 0,5 *

  • 1 м

6. Величина, обратная фокусному расстоянию это

  • оптическая сила*

  • фокус

  • двойной фокус

7. Предмет находится на половине расстояния от собирающей линзы. Изображение будет

  • прямое, уменьшенное, мнимое

  • прямое, увеличенное, мнимое *

  • перевернутое, уменьшенное, мнимое

8. Чему равна оптическая сила собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см

  • 0,2 дптр

  • 5 дптр *

  • 2 дптр

9. Где находится предмет, если 2F>d



  1. Вступление: роль зрения в жизни человека.

Живое существо не имеет более верного и надежного помощника, чем глаз.

Видеть – значит различать окружающее во всех подробностях, значит различать опасность.

Другие органы чувств выполняют то же, но грубее и слабее. Наши слова “поживем – увидим” равносильны тому, что видимость – это достоверность. В этом смысле надо понимать изречение Анаксагора: “Зрение – есть явление невидимого”. Невидимый мир становится реальностью, явлением посредством зрения. Сегодня на уроке мы и будем вести речь о зрении человека, а также о нарушениях зрения и методах их коррекции.


  1. Строение глаза, его оптические характеристики.

Задачи идеального глаза ясны. От каждой точки предмета должно получиться свое, отдельное ощущение. Важна пространственная правильность передачи, мозг должен получить верные сведения о форме, размерах и расстоянии. Для того, чтобы выяснить как глаз человека справляется с этими задачами, давайте вспомним строение глаза и проанализируем его оптические характеристики. (Слайд 1,2).






Роговица - прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза - склерой.

Передняя камера глаза - это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Радужка - по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза.  Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок - отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик - "естественная линза" глаза. Он прозрачен, эластичен - может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.

Стекловидное тело - гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка - состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление рецепторов находится в центральной ямке (желтое пятно), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.



Склера - непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся шесть глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Таким образом, глаз представляет собой совокупность трех отделов; периферийный отдел включает оптическую и световоспринимающую системы.

Какие же из перечисленных нами элементов образуют оптическую систему глаза?

(-роговица + передняя глазная камера, - хрусталик + задняя глазная камера).

Давайте более подробно остановимся на строении и оптических характеристиках этих элементов.

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 (Слайд 3). Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием изображения на сетчатке, обладает показателем преломления, отличным от единицы. Вследствие этого фокусные расстояния оптической системы глаза во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри глаза (заднее фокусное расстояние) неодинаковы.



Преломление света в глазе происходит главным образом на его внешней поверхности – роговой оболочке, или роговице, а также на поверхностях хрусталика. Радужная оболочка определяет диаметр зрачка, величина которого может изменяться непроизвольным мышечным усилием от 1 до 8 мм.

Оптическая система глаза чрезвычайно сложна, поэтому при расчетах хода лучей обычно пользуются упрощенными, эквивалентными истинному глазу «схематическими глазами».

.В нем только одна преломляющая поверхность – роговица.

Весь глаз наполнен однородной средой с одним показателем преломления.


  1. Построение изображения в глазе, характеристика изображений.(Слайд 4).

Давайте, используя законы геометрической оптики, построим изображение в редуцированном глазе.

На доске: В



Дайте характеристику изображения предмета на сетчатке глаза:

- изображение уменьшенное

- перевернутое

- действительное

Практическая работа № 1

Тема исследования: “Наблюдение изображения тени на сетчатке глаза”

Цель исследования:

Доказать, что изображение предмета на сетчатке глаза является перевернутым.



Оборудование:

1. лист черной бумаги 4060 мм с отверстием 60 мм

2. лист черной бумаги треугольной формы со стороной 30 мм

Ход исследования:

1. Поднести к глазу на расстояние 5-7 см лист черной бумаги с малым отверстием, и посмотрите через него на хорошо освещенный предмет (окно, лампа). Между отверстием в бумаге и глазом расположите листочек бумаги треугольной формы так, чтобы его острый угол был виден на фоне светлого кружка.

2. Перемешайте медленно листочек бумаги треугольной формы вверх, вниз, влево, вправо, и каждый раз следите за направлением движения его тени.

Анализ исследования:

1. Какое вы видели изображение тени от листочка бумаги, прямое или обратное

2. В какую сторону двигалось тень от листочка относительно направления его перемещения?

Вывод: Сделайте вывод о характеристиках изображения предмета на сетчатке глаза

Особенность глаза видеть перевернутое изображение исправляется с помощью обучения и тренировки, в которой участвуют не только зрительные, но и другие анализаторы. Среди них главную роль играют органы равновесия, мышечного и кожного чувства. В результате взаимодействия этих анализаторов возникают целостные образы внешних предметов и явлений.

Итак, мы обсудили получение изображения предмета на сетчатке глаза с точки зрения законов современной теории. Однако проблема зрительного восприятия уже в течение многих веков является предметом исследований ученых.


  1. Возможности глаза человека

Но как, же справляется со своими задачами глаз?

Например, как же человек воспринимает образ предмета в целом?

Давайте более подробно остановимся на этом вопросе.

Давайте рассмотрим свои глаза в зеркале, обратите внимание на то, что и крупные и едва заметные движения оба глаза осуществляют строго одновременно и в том же направлении. Если попытаться зарегистрировать пути движения глаз при рассматривании, какого либо предмета, то получиться картина, приведённая на рисунке. Тонкие линии означают быстрое смещение взора, точки -это места фиксации взора во время остановки глаз. Но всегда ли когда мы смотрим на предметы, глаза движутся? Нет не всегда.

Например, если мы находимся в знакомой темной комнате, то даже при кратко временной вспышке фотолампы успеваем увидеть и узнать знакомые предметы. Хотя глаза в это время остаются неподвижными. Значит, движения глаз нужны нам лишь для первоначального ознакомления с предметами. С помощью движения глаз мы выделяем признаки предметов. Соотношение между ними, формируем целостные образы и всё это передаём на хранение в память. (Слайд 5).

Когда же предметы хорошо знакомы достаточно лишь отдельных признаков для того, что бы узнать что нам показывают. То, что не успеваем рассмотреть, мы можем дополнить благодаря памяти. Следовательно, для узнавания хорошо известных предметов движение глаз необязательно. Почему же глаз при рассматривании большого объекта не видит его в целом, а вынужден обегать все точки его видимой поверхности. Оказывается, глаз видит в пределах определенного пространства, так называемого его поля зрения.

Полем зрения человека называется пространство, в пределах которого видны все его точки при фиксированном положении глаза. Поле зрения глаза, соответствующее даже наиболее чувствительной части сетчатки невелико. На этом поле одновременно может проецироваться картина с угловым размером около 60 по горизонтальному направлению и около 40 – по вертикальному. Такая ограниченность поля ясного зрения компенсируется тем, что живой глаз обладает способностью быстро поворачиваться в глазной впадине, за очень короткое время, обегая все точки видимой поверхности рассматриваемого большого объекта. Благодаря этому поле ясного видения расширяется примерно до 1500 по горизонтали и до 1200 по вертикали. При этом человек оказывается способным воспринимать широкое поле с малым количеством деталей и небольшой участок поля с большим количеством деталей. Последнее обстоятельство очень важно с точки зрения безопасного существования человека. С возрастом поле зрения человека увеличивается. (Слайд 6).

Особенно резко этот процесс происходит в детском возрасте.

Перечислим другие возможности человеческого глаза.

Острота зрения.

Напротив зрачка в сетчатке находится так называемое желтое пятно, в середине которого – центральная ямка. Плотность зрительных клеток (палочек и колбочек) в этом месте наибольшая, поэтому здесь наивысшая острота зрения.



Аккомодация -

способность глаза приспосабливаться к видению, как на близком, так и на далеком расстоянии, за счет изменения кривизны (а значит и оптической силы) хрусталика.


Предел аккомодации – 10 см от глаза.
Расстояние наилучшего видения (без напряжения) для нормального глаза – 25см.

Адаптация -

  • рефлекторное приспособление глаза к изменению яркости. (Слайд 7).

 

 

Инерционность.

Инерционность зрения характеризуется средним временем сохранения светового ощущения примерно 0.05 с.

Цветоощущение.

Цветоощущение реализуется в пределах длин волн от 0.38 мкм (фиолетовый) до 0.76 мкм (красный). Наиболее чувствителен глаз к излучению с длиной волны 0,555 мкм (зеленая часть спектра).



Бинокулярность. Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв "правую часть" изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения - правую и левую - головной мозг соединяет воедино.

Объемное восприятие окружающего позволяет измерять расстояние на глаз – чем больше угол между лучами, идущими в правый и левый зрачки, тем предмет ближе.



  1. Нарушение зрения: виды, причины, коррекция.

    1. Близорукость.

При близорукости изображение приходится не на определенную область сетчатки, а расположено в плоскости перед ней. Поэтому оно воспринимается нами как нечеткое. ( Слайд 8).

Задача любой коррекции этого нарушения зрения - ослабить силу преломляющего аппарата глаза так, чтобы изображение пришлось на определенную область сетчатки (то есть вернулось "в норму").



    1. Дальнозоркость.

При дальнозоркости изображение приходится не на определенную область сетчатки, а расположено в плоскости за ней. Что и приводит к нечеткости изображения. Различают врожденную и возрастную дальнозоркость. (Слайд 9).



    1. Астигматизм.

При астигматизме некоторые участки изображения могут фокусироваться на сетчатке, другие - за или перед ней (бывают и более сложные случаи). В результате человек видит искаженное изображение. (Слайд 10).



    1. Глаукома.

В настоящее время термин глаукома объединяет довольно большую группу заболеваний, зачастую разного происхождения и с разным течением. Однако при отсутствии лечения исход у этих, казалось бы совершенно непохожих, заболеваний один - атрофия зрительного нерва и слепота. (Слайд 11).


    1. Катаракта.

Катаракта- заболевание, при котором хрусталик глаза теряет прозрачность. Помутнение служит препятствием на пути световых лучей от предметов, при нормальном зрении свободно попадающих в глаз. Поэтому при катаракте один из основных симптомов - ухудшение зрения. (Слайд 12).



    1. Косоглазие.

Косоглазие вызвано плохой работой глазных мышц, из-за чего глаза смотрят в разные стороны. Мозг в этом случае принимает во внимание только одно изображение.

  • Чтобы заставить работать глаз с ослабленными мышцами, ребенку временно закрывают правильно действующий глаз.

    1. Дальтонизм.

Если колбочки какого-либо вида оказываются с дефектом, возникает дальтонизм – расстройство, названное по фамилии английского химика и физика Джона Дальтона (1766-1844), впервые исследовавшего это явление. (Слайд 13).

  • Дальтонизмом страдают 8% мужчин и 0,5% женщин.

Одни из дальтоников не воспринимают красный цвет, другие – зеленый, третьи – фиолетовый. Встречаются и такие люди, для которых мир окрашен во все оттенки серого.

    1. «Куриная слепота».

Если организму не хватает витамина А, то в палочках не образуется белок – зрительный пурпур (именно он под действием света разлагается, а в темноте восстанавливается). Чувствительность глаза уменьшается, и человек в сумерках не видит.

    1. Альбинос.

Альбиносы – это люди, у которых нет пигмента меланина ни в коже, ни в волосах, ни в радужке. Цвет радужки у альбиносов красный из-за просвечивающих кровеносных сосудов.

  1. Заключение.

Итак, глаз человека – результат длительного эволюционного процесса. Он обладает несколькими свойствами, не имеющими аналогов у других живых существ на Земле: это бинокулярное восприятие глубины и способность к дневному и ночному видению. В глазу нет ничего лишнего, все возможности, предусмотренные природой используются. Дублирование функций различных систем определяет надежность устройства, без чего невозможна его длительная и безотказная работа, участие в естественном отборе и развитие. Можно утверждать, что природа, создавшая столь совершенное устройство, намного превзошла конструкторские достижения самого человека. Берегите богатство, которым наградила вас природа! Берегите зрение!!!

  1. Домашнее задание.

&66, &67. Задание: Сочинить, нарисовать, создать плакат по теме: «Берегите зрение».

  1. Итог урока.

Мы можем сделать следующие выводы:

  1. мозг управляет зрительными ощущениями.

  2. объемное восприятие предмета возможно благодаря зрению двумя глазами.

  3. расстояние оптимального зрения составляет 20 – 25 см.

  4. как оптическая система глаз несовершенен.

 

МОУ СОШ п. Сахзавод

Конспект урока по физике в 10 классе

по теме: «Человеческий глаз как оптическая система»

Учитель: Муленко Е. В.



2009 год

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал