§ 14. Глаз и оптические приборы

1. Глаз

Строение глаза

На рисунке 14.1 схематически изображено строение человеческого глаза.

Рис. 14.1

Свет попадает в глаз через зрачок. Роль собирающей линзы играют роговица и хрусталик, которые дают действительное уменьшенное перевёрнутое изображение предметов на покрытой нервными окончаниями сетчатке, которая выстилает изнутри заднюю часть глаза (рис. 14.2).

Зрительный нерв передаёт полученные сигналы в мозг, который автоматически переворачивает изображение, благодаря чему мы видим предметы правильно.

Оптическая сила собирающей «линзы», состоящей из роговицы и хрусталика, зависит от формы хрусталика, которая может изменяться под действием охватывающей его маленькой мышцы.

Изменение оптической силы глаза происходит автоматически при настройке на резкость, когда рассматривают предметы, находящиеся на разных расстояниях от глаза. Настройку глаза на резкость называют аккомодацией.

1. В каком случае оптическая сила глаза больше: при рассматривании близких или удалённых предметов?

Существует, однако, предел аккомодации, вследствие чего здоровый глаз не может дать чёткое изображение на сетчатке предмета, расположенного ближе 10-15 см от глаза.

Рис. 14.2

Человеку со здоровым зрением удобнее всего рассматривать мелкие предметы, когда они находятся на расстоянии около 25 см от глаза. Это расстояние называют расстоянием наилучшего зрения.

2. Расстояние от хрусталика до сетчатки примите равным 17 мм.

• а) Чему равна оптическая сила глаза при рассматривании удалённых предметов?
• б) Чему равна оптическая сила глаза при рассматривании предмета, расположенного на расстоянии наилучшего зрения?

Недостатки зрения и их исправление

Недостаток зрения, при котором человек не может рассмотреть детали предмета, находящегося на расстоянии наилучшего зрения, называют дальнозоркостью¹⁾.

Когда дальнозоркий человек рассматривает такой предмет, действительное изображение, даваемое оптической системой глаза, оказывается дальше сетчатки даже при максимально возможной оптической силе его глаза (рис. 14.3, а).

К счастью, положение легко исправить с помощью собирающей линзы (в очках или непосредственно на роговице): она как бы увеличивает оптическую силу глаза, благодаря чему изображение оказывается на сетчатке (рис. 14.3, б).

Недостаток зрения, при котором человек не может хорошо рассмотреть удалённые предметы, называют близорукостью²⁾.

Причина близорукости состоит в том, что даже при минимально возможной оптической силе глаза изображение удалённого предмета оказывается ближе сетчатки (рис. 14.3, в).

И в этом случае положение легко исправить с помощью линзы, только теперь надо взять рассеивающую линзу. Она как бы уменьшает оптическую силу глаза, вследствие чего изображение удалённого предмета оказывается на сетчатке (рис. 14.3, г).

Рис. 14.3

¹⁾ Дальнозорким человека называют по той причине, что он отодвигает дальше от глаз предмет, который хочет лучше рассмотреть.

²⁾ Чтобы лучше рассмотреть предмет, близорукий человек часто берёт его в руки и подносит близко к глазам.

3. Человек не может чётко видеть детали предмета, расположенного ближе 1 м от глаза. У этого человека близорукость или дальнозоркость?

2. Оптические приборы

Фотоаппарат и видеокамера

4. Рассмотрите устройство фотоаппарата, схематически изображённое на рисунке 14.4.

• а) Опишите свойства изображения, которое формируется на плёнке или светочувствительной матрице.
• б) Как можно производить настройку на резкость, если оптическая сила объектива постоянна?

Рис. 14.4

Киноаппарат и проектор

5. Используя построение хода лучей, докажите, что собирающая линза даёт сильно увеличенное действительное изображение предмета, если предмет находится дальше фокуса, но расстояние от предмета до фокальной плоскости линзы намного меньше фокусного расстояния линзы.

Это свойство собирающей линзы используют в проекционных аппаратах и киноаппаратах (рис. 14.5).

Рис. 14.5

6. Чему равно даваемое собирающей линзой увеличение, если расстояние от предмета до фокальной плоскости линзы в 100 раз меньше фокусного расстояния линзы?

7. Почему в проекционный аппарат слайд надо вставлять «вверх ногами»?

ЧТО МЫ УЗНАЛИ

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ¹⁾

8. Человек хорошо различает детали предметов, расположенных не ближе 40 см от глаза. Какой дефект зрения у этого человека — близорукость или дальнозоркость?

9. Предмет расположен на расстоянии 80 см от объектива фотоаппарата. Расстояние от объектива до светочувствительного слоя равно 1 см. Во сколько раз размер изображения предмета меньше размера самого предмета?

10. Чему равна высота изображения дерева высотой 20 м на сетчатке глаза, если рассматривать дерево с расстояния 170 м?

¹⁾ При решении задач этого параграфа примите расстояние от хрусталика до сетчатки равным 17 мм, если иное не оговорено.

ГЛАВНОЕ В ЭТОЙ ГЛАВЕ