Министерство образования Ставропольского края

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Георгиевский колледж

 

 

 

 

 

 

 

Индивидуальный проект

 

 

 

Дисциплина: физика

 

 

 

Тема: Глаз как оптический прибор. Дефект зрения.

 

 

 

Курс 1   группа 14 А

 

 

Выполнил студент: Рябченко А.,

 

Руководитель проекта:   преподаватель Постоенко С. В.

 

 

 

Оценка _______________                    Дата __________________

 

 

 

 

 

 

 

Георгиевск

 

 

 

 

Содержание.

1. Введение.                                                           Стр.3
2. Цель проекта.                                                     Стр.3
3. Задачи.                                                                Стр.3
4. Глаз как оптический прибор.                           Стр.4
5. Глаз человека.                                                    Стр.4
6. Ход лучей в глазу.                                             Стр.6
7. Дефект зрения.                                                   Стр.7
8. Дальнозоркость.                                                 Стр.7
9. Близорукость.                                                     Стр.8   
10. Астигматизм                                                     Стр.9
11. Дефекты сетчатки.                                           Стр.9
12. Дальтонизм.                                                      Стр.9
13. Скотома.                                                            Стр.9
14. Дневная слепота.                                              Стр.10
15.Заключение.                                                       Стр.10

Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение.

Основную часть первоначальной информации об окружающем мире люди получают путем зрительных восприятий, которые возникают при поступлении в глаз света. Отраженный от предметов свет позволяет нам видеть их и ориентироваться в пространстве. Еще в далекой древности, сталкиваясь с такими явлениями природы, как радуга, «бриллиантовый» блеск росы, возникновение тени от предметов, миражи и т.д., люди стремились объяснить их, познать закономерности световых явлений. Слово «оптика» произошло от греческого optike - наука о зрительных восприятиях. В современном понятии оптика - это раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространения в различных средах и взаимодействия света с веществом.

Оптика состоит из трех разделов: 1) физическая оптика; 2) геометрическая оптика; 3) физиологическая оптика.

·        Физическая оптика занимается выяснением природы света и закономерностей его испускания, распространения, рассеяния и поглощения в веществе.

·        Геометрическая оптика рассматривает законы распространения световых лучей, построение изображений в различных оптических системах, способы расчета и проектирования оптических приборов.

·        Физиологическая оптика изучает восприятие света человеческим глазом и оптические свойства глаза.

 

2. Цель проекта.  Целью моей работы явилось: подробное изучение строения глаза, его оптической системы, а также его дефекты и способы их устранения.

3. Задачи.

Значение нашего проекта, рассмотреть строение  и свойства глаза, работу глаза как оптической системы, объяснить дефекты зрения и возможную профилактику.

 

 

4. Глаз как оптический прибор.

Глаз представляет собой оптическую систему, дающую уменьшенное, обратное, действительное изображение на светочувствительной сетчатой оболочке глазного яблока. Основной элемент оптической системы глаза, хрусталик - это двояковыпуклая линза. Кривизна поверхности хрусталика может меняться, поэтому всегда имеется возможность привести изображение предмета на поверхность сетчатки. Этот процесс называется аккомодацией глаза.

Водянистая влага передней камеры, хрусталик и стекловидное тело представляют собой единую оптическую систему глаза. Дефекты зрения: близорукость и дальнозоркость. Близорукие не могут отчетливо видеть отдаленные предметы. Исправляют близорукость очками с рассеивающими линзами. Дальнозоркие не могут отчетливо видеть близкорасположенные предметы. Исправляют дальнозоркость очками с собирающими линзами.

5. Глаз человека– сложная и совершенная оптическая система. Глазное яблоко – почти шарообразное тело, диаметром около 25 мм, заключенное в непрозрачную защитную оболочку белого цвета – склеру, которая в передней части переходит в выпуклую прозрачную роговицу, показатель преломления которой  n=1.3 . Внутренняя поверхность глаза выстлана сосудистой оболочкой, которая в передней части глаза переходит в радужную оболочку, окрашенную у разных людей по-разному и имеющую в центре небольшое отверстие – зрачок.

Радужная оболочка является своеобразной диафрагмой, регулирующей диаметр зрачка и тем самым – световой поток, попадающий в глаз. Пространство между радужной оболочкой и роговицей – передняя камера – заполнено прозрачной жидкостью; непосредственно за зрачком расположен хрусталик – упругое прозрачное тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы (n=1.4). С помощью круговой ресничной мышцы кривизна хрусталика может плавно меняться. Одним из замечательных свойств хрусталика является его упругость. Если окружающие его мышцы напрягаются, то хрусталик растягивается и становится тоньше. Его преломляющая способность уменьшается, и мы можем четко видеть более удаленные предметы Вся внутренняя полость глаза заполнена прозрачной студенистой жидкостью – стекловидным телом (n=1.33). Глазное дно выстлано светочувствительной сетчатой оболочкой – сетчаткой, образованной разветвлениями волокон зрительного нерва, который связывает глаз с мозгом. Окончания зрительного нерва образуют мельчайшие рецепторные клетки – палочки и колбочки, обеспечивающие сумеречное и цветовое зрение. Свет вызывает фотохимические реакции в этих клетках, изменяет их электрическое состояние, за счет чего возникает нервный импульс, передающийся в мозг, где и формируется зрительное ощущение. Сетчатка служит световоспринимающим экраном, на котором получаются действительные уменьшенные перевернутые изображения предметов, рассматриваемых глазом. Всем процессом зрения управляет мозг – координирует движения глаз, фокусирует хрусталики, приводит в действие «диафрагму», при необходимости полностью прекращает процесс видения, закрывая веки. Причем все это происходит за миллионную долю секунды! Нельзя не восхищаться тем, насколько же умна и рациональна эта биологическая система – глаз.

Преломляющая система глаза – роговица, влага передней камеры, хрусталик и стекловидное тело – это центрированная система с оптической осью, проходящей через геометрические центры хрусталика, зрачка и роговицы. Здоровый глаз приспосабливается к рассматриванию предметов, расположенных от него на расстоянии от 10 см до бесконечности. Аккомодация глаза – его способность изменять оптическую силу за счет изменения кривизны хрусталика – позволяет получать на сетчатке четкое изображение предметов. В целом оптическая система глаза действует как собирающая линза с переменным фокусным расстоянием. Для нормального глаза наиболее благоприятным для рассматривания предмета оказывается расстояние около 25 см, при котором глаз достаточно хорошо различает

детали без чрезмерного утомления.  Это расстояние называется расстоянием наилучшего зрения.

Наибольшей чувствительностью к свету и максимальной разрешающей способностью обладает участок сетчатки, расположенный на дне глаза напротив зрачка, – желтое пятно. Разрешающую способность глаза принято характеризовать минимальным углом зрения ,, под которым две соседние точки предмета видны раздельно. Угол зрения образован лучами, идущими от крайних точек объекта через оптический центр глаза, расположенный внутри глаза, на расстоянии около 5 мм от вершины роговицы. Именно этот угол и определяет размер изображения на сетчатке. Чем больше угол зрения, тем большее количество деталей можно различить при наблюдении объекта. В пределах желтого пятна при хорошей освещенности зрение человека начинает воспринимать две точки, если .
Величина  характеризует максимальную остроту зрения и определяется структурой сетчатки. Две соседние точки видны раздельно только тогда, когда их изображения попадают на разные рецепторы. Это условие и ставит предел разрешающей способности глаза. При нормальном зрении человек может с расстояния 25 см видеть раздельно две точки, отстоящие друг от друга не менее чем на 0,05–0,07 мм. Зрение двумя глазами позволяет получить два изображения одного и того же предмета с разных позиций. Оптические оси глаз усилием мышц поворачиваются и направляются на объект. В результате формируется стереоскопическое (пространственное) изображение предмета. Одновременная аккомодация и сведение осей глазных яблок на некоторый угол позволяют достаточно четко оценить расстояние до предметов. Стереоскопический эффект наблюдается при рассматривании предметов, удаленных от глаз на расстояние 0,25–200 м. Зрение одним глазом дает плоское изображение.

6. Ход лучей в глазе.

Световые лучи, прежде чем попасть на фоторецепторы сетчатки, претерпевают целый ряд преломлений, т.к. проходят через роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Преломление лучей при переходе из одной среды в другую называется рефракцией .Преломление лучей происходит потому, что все преломляющие среды имеют определенный радиус кривизны (например, у человека):

 

Роговица – 8 мм; Передняя сторона хрусталика – 10 мм; Задняя сторона хрусталика – 6 мм.

Показатель преломления: хрусталика – 1,4085, стекловидного тела – 1,336

В целях схематизации хода лучей в глазу Листинг предложил использовать так называемый «редуцированный» глаз, в котором выделяют одну узловую точку в хрусталике. Истинный глаз имеет две узловые и две главные точки в хрусталике, но они лежат так близко друг к другу, что их можно слить в одну.

Узловая точка – это точка, проходя через которую лучи не преломляются.

 

Узловая точка у человека, например, лежит на 7,15 мм сзади от вершины роговой оболочки, т.е. в задней трети хрусталика и на 15 мм отстоит от сетчатки.

В результате прохождения лучей через эту узловую точку на сетчатке отображается уменьшенное и перевернутое изображение.

7. Дефекты зрения.

Дефекты зрения-можно разделить на две группы: дефекты хрусталика, которые включают в себя близорукость, дальнозоркость, астигматизм, и дефекты сетчатки — дальтонизм, скотомы, дневная слепота, никталопия.

8. Дальнозоркость — это дефект зрения в оптической системе глаза, приводящий к нарушению преломления света, при котором лучи, попадая в глаз, в конечном итоге фокусируются позади сетчатки. При незначительных нарушениях  глаз может адаптироваться к такому состоянию за счет изменения кривизны хрусталики посредством напряжения цилиарной

мышцы. В тех случаях, когда степень выраженности дальнозоркости достигает 4 дпр и более, цилиарная мышца уже не может компенсировать дефекты  и человек ощущает падение остроты зрения.

 

При этом виде дефекта оптической системы глаза пациенту рекомендуют очки, в которых используются собирательные линзы, для постоянного ношения.

9.Близорукость – нарушение оптической системы глаза, при котором изображение фокусируется перед сетчаткой. Она бывает двух видов: истинная и ложная. Истинная близорукость характеризуется увеличением глазного яблока в переднезадней оси. Ложная близорукость характеризуется увеличением хрусталика, происходящим за счет перенапряжения цилиарной мышцы. В подростковом возрасте миопия часто может прогрессировать и принимать злокачественную форму, когда зрения падает каждый год на 3 дпр. Человек при близорукости нуждается  в постоянном ношении очков.

 

 

10.Астигматизм – это дефект зрения в оптической системе глаза, характеризующийся изменением формы роговицы и/или хрусталика. Из-за наличия неровностей в практически сферической роговице лучи света преломляются хаотично. В том случае, если астигматизм выражен незначительно, то никаких зрительных нарушений человек не ощущает.

 11. Дефекты сетчатки.

12. Дальтонизм — нарушения цветоощущения одного или нескольких цветов. Чаще всего дальтоник плохо различает только один цвет, однако в некоторых случаях встречаются комбинированные нарушения цветоощущения. Что касается конкретных цветов, то наиболее часто люди с дальтонизмом не видят разницы между красным и зелёным. Это наследственное заболевание, которое не требует ни какого лечения и определяется при помощи специальных таблиц.

13.Скотома — это дефект участка сетчатки, который воспринимается человеком в виде чёрного пятна. Физиологической скотомой в каком-то роде можно назвать место выхода зрительного нерва, где отсутствуют светочувствительные рецепторы.. Скотомы бывают абсолютными и относительными. Абсолютные скотомы характеризуются участками, где зрение отсутствует, а относительные – это области, где оно снижено. Достаточно часто такие дефекты наблюдаются при далеко зашедшей глаукоме.

14.Дневная слепота – это нарушение зрения в резко освещенных местах. При дневной слепоте глаза не могут приспособиться к яркому свету.

 

 

15.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.

 

Список литературы и интернет-ресурсов

1. Ландсберг Г.С. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика / Г.С. Ландсберг. – изд. 10, перераб. – М.: Наука, 1986. – 650 с.

2. Сомов Е.Е. Клиническая анатомия органа зрения человека / Е.Е. Сомов. - изд.2, перераб. - СПб.: Ольга, 1997. – 141 с.

 

3. Сомов Е.Е. Клиническая анатомия органа зрения человека: учебное пособие / Е.Е. Сомов. - СПб.: ПМИ, 1992. – 96 с.

 

4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1989

5.  интернет-ресурсы : medbe.ru›materials…v…glaz-kak-opticheskiy-pribor/,

  http://sfiz.ru/page.php?id=93,

  http://www.lens.com.ua/good-for-know/?ELEMENT_ID=966,

  https://yandex.ru/images/search?textглаз=как=оптический=прибор.