Научно-исследовательская работа "Зрение" (9 класс)

Муниципальное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение

«Средняя Общеобразовательная Школа № 11»

Научно – исследовательская работа

по физике на тему: «Зрение»

         Выполнил: ученик  8 «А» класса

Прокопьев Филипп Дмитриевич

Научный руководитель:

Семенова Вера Зиновьевна

Г.Балахна

2014  год

Содержание

Название                                                                                                     стр.

Содержание……………………..………………………………………………..2

Введение……………………………………………….………………………3-4

Глава 1: Строение глаза………………………….………………………….5-6

Глава 2: Зрительные иллюзии………….…….…………………………..7-11

Глава 3: Глазные заболевания………………………………..…..………12-16

Глава 4: Линзы………………………………………………..……………17-22

Глава 5: Зрение и ПК……………………………………………….………23-25

Результаты опроса……………………………………………………………..26

Заключение……………………………………………………………………..27

Гимнастика для глаз……………………………………………………….28-30

Библиографический список…………………………………….……………31

Введение

Среди раздражителей внешней среды для человека особенно большое значение имеют зрительные. Большая часть наших сведений о внешнем мире связана со зрением. Благодаря зрению мы различаем окружающие нас предметы, движение живых и неживых тел, графические и цветовые сигналы (буквы, цифры, портреты и т.п.). Зрение важно для всех видов трудовой деятельности. Известно, какая долгая, упорная работа нужна для того, чтобы дать слепому приобщиться к труду. В течение многих тысячелетий человечество накапливает опыт, развиваются наука, искусство. Весь этот опыт передаётся последующим поколениям через книги, через письменную речь, воспринимаемую с помощью зрения.

Актуальность выбранной темы: Если вообразить, что недостаток зрения может, например, превратиться в недостаток ног; тогда более 50% людей будут хромать или даже будут, неспособны, ходить без костылей, а некоторые вынуждены будут прибегнуть к коляскам. В современном мире гораздо больше комфорта и удобств, что облегчает значительную часть нашего каждодневного труда, нас освободили от многих жизненных забот, но сильно увеличилась нагрузку на глаза. Экспериментальные данные показывают, что примерно 95% младенцев рождается без дефектов глаз с нормальным зрением. Однако по результатам табл. 1 видно, очень малый процент в пожилом возрасте остается с хорошим зрением. На зрение людей возлагается тяжёлая нагрузка. В результате этого мы быстро превращаемся в людей обязательно носящих очки. Несоответствие человеческого зрения в целом – один из самых серьёзных проблем современности. Перегрузка глаз заключается в том, что мы “используем глаза не по назначению”, то есть не в тех целях, для которых они первоначально предназначались. Первобытный человек пользовался своими глазами только для того, чтобы смотреть вдаль при ярком солнечном свете – для охоты, рыбной ловли и для сражений. Когда солнце заходило, обязанности глаз кончались. Он не работал целый день с предметами, расположенными вблизи глаз и не ходил потом в панорамное кино, не смотрел телевизионные передачи в течение нескольких часов и не читал книгу далеко за полночь. В основном многие недостатки глаза возникают в результате нагрузки на них и условий, при которых глаза выполняют работу, можно значительно улучшить их положение. Но это требует научного подхода со стороны различных групп людей и каждого человека в отдельности.

Дефекты зрение

Возрастная группа.	Процент лиц с недостатками зрения.
Новорождённые	0,5
Учащиеся средней школы	20
Учащиеся колледжа	40
40 лет	60
90 лет	95

Цели данной работы: узнать, как устроен глаз, изучить дефекты зрения, зрительные иллюзии, способы сохранения хорошего зрения на долгие годы, рассмотреть устройство линз, узнать о наличий дефектов зрения среди учащихся своего и младших классов.

Задачи, поставленные для достижения этих целей: изучить и структурировать теоритический материал по данной теме, составить указания для сохранения хорошего зрения, провести опрос

В данной работе автор использовал методы: статистические, анализа источников, синтезирование научных данных, анкетирование.

Глава 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 роговую оболочку —  роговицу,  которая  действует  как  собирающая линза  и  обеспечивает  75 %  способности  глаза преломлять свет.  С внутренней стороны склера покрыта сосудистой оболочкой,  состоящей из кровеносных сосудов,  питающих  глаз.  В  передней  части  глаза сосудистая  оболочка переходит в радужную оболочку, которая неодинаково окрашена у разных людей. В радужной оболочке есть круглое отверстие — зрачок. Зрачок сужается в случае усиления интенсивности света и расширяется в случае ослабления. Способность  глаза  приспосабливаться  к  различной  яркости  наблюдаемых  предметов  называют  адаптацией. За зрачком расположен хрусталик,  который представляет собой двояко­выпуклую линзу. Хрусталик благодаря  скрепленным с ним мышцам может изменять свою кривизну,  а следовательно,  и  оптическую  силу. Сосудистая оболочка с внутренней стороны  глаза покрыта сетчаткой — разветвлениями  светочувствительного  нерва.  Самая  чувствительная  часть сетчатки  расположена  прямо  напротив  зрачка  и  называется желтым  пятном.  Место,  где  зрительный  нерв  входит  в  глаз,  невосприимчиво  к  свету, поэтому получило название  слепого  пятна.  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,  перевернутое, уменьшенное изображение  предмета.

 Изображение, которое получается на сетчатке глаза, —  действительное, перевернутое, уменьшенное

 В спокойном состоя­нии фокус оптической системы здорового глаза расположен на сетчатке. В этом случае на сетчат­ке образуется четкое изображе­ние удаленных предметов

Почему человек видит как удаленные предметы, так и расположенные рядом

Если  человек  имеет  хорошее  зрение,  он видит  четкими  как  далеко,  так  и  близко  рас­положенные предметы. Это происходит потому, что в  случае изменения расстояния  до предмета хрусталик  глаза изменяет свою кривизну. Способность хрусталика изменять свою кривизну  в  случае  изменения  расстояния  до  рассматриваемого  предмета,  называют аккомодацией. Если  человек  смотрит  на  довольно  удаленные  предметы,  в  глаз  попадают  параллельные лучи — в этом случае глаз наиболее расслаблен. (Заметьте,  что,  задумавшись,  человек  смотрит как  будто  вдаль!) Чем  ближе  расположен предмет,  тем сильнее напрягается глаз. Наименьшее расстояние,  на  котором  глаз  видит  предмет, практически  не  напрягаясь,  называют  расстоянием  наилучшего  зрения.  Для  людей  с  нормальным зрением это расстояние равно приблизительно  25  см.  Именно  на  таком  расстоянии человек с хорошим зрением читает книгу.

Глава 2. Зрительные иллюзии.

Зрительные иллюзии (обманы зрения) -систематические ошибки зрительного восприятия, а также различные искусственно создаваемые зрительные эффекты и виртуальные образы, основанные на использовании особенностей зрительных механизмов.

Природа зрительных иллюзий.

Зрительные иллюзии связаны с некоторыми ограничениями и погрешностями процесса переработки информации в зрительной системе. Действительно, при рассматривании определенных объектов в специфическом окружении или в особых условиях наблюдения человек зачастую не вполне правильно оценивает размер, форму или цвет объектов, характер их движения, условия освещения и т. д. Часто «ошибочные» видимые образы очень убедительны, и человек, как правило, не может их «откорректировать» по своему желанию, даже если прекрасно осведомлен о том, что он должен был бы видеть, если бы зрение его не обманывало. Кроме того, к разряду зрительных иллюзий относят не только систематические ошибки восприятия, но и множество изобретенных людьми впечатляющих зрительных эффектов, в основе которых лежат фундаментальные свойства зрительных механизмов, а не их недостатки. Таким образом, большинство классических иллюзий, демонстрирующих значительные отличия параметров видимого образа от физических параметров объекта, имеет смысл рассматривать как проявление таких «недостатков» зрительной системы, которые фактически являются продолжением ее достоинств.

В научной и популярной литературе описаны многие сотни зрительных иллюзий. Причины некоторых из них давно установлены, а других — до конца не раскрыты до сих пор. Поскольку видимые образы являются результатом длинной цепи преобразований и анализа световых сигналов на их пути через оптический аппарат глаза, сетчатку и множество мозговых отделов зрительной системы, очевидно, что разные зрительные иллюзии могут отражать особенности функционирования разных звеньев этого пути. В связи с этим зрительные иллюзии естественным образом распадаются на ряд категорий. Одни зрительные иллюзии объясняются свойствами оптического аппарата глаза, другие отражают особенности связей между нейронами сетчатки или зрительной коры, третьи определяются характером взаимодействия двух глаз, четвертые порождаются процессами адаптации или утомления, пятые связаны инерционными свойствами нервных путей, шестые — с влиянием глазодвигательной системы и т. д. Однако процесс познания природы зрительных иллюзий осложняется тем, что причины большинства зрительных иллюзий носят множественный характер, т. е. в эти иллюзии вносит вклад целый комплекс факторов, относящихся к разным этапам процесса переработки зрительной информации.

История изучения зрительных иллюзий.

Систематическое изучение зрительных иллюзий началось примерно с середины 19 века. Во второй половине 19 — начале 20 веков было создано множество тестовых изображений, демонстрирующих наличие значительных ошибок в оценке размеров и формы геометрических фигур. В основе этих зрительных иллюзий лежит то обстоятельство, что на формирование видимого образа данного объекта всегда в большей или меньшей мере влияют объекты, располагающиеся по соседству с ним в поле зрения. Иными словами, наше зрительное впечатление о величине и форме объекта зависит от контекста, в котором он рассматривается. Это свойство нашего зрения было замечено очень давно. В частности, было обнаружено, что на воспринимаемую длину, кривизну и ориентацию линий большое влияние оказывают размеры фигур, в которые они включены, а также наличие прилегающих или пересекающих линий. Многие из придуманных в то время геометрических зрительных иллюзий стали классическими.

Прогресс техники в последние десятилетия неизмеримо увеличил возможности создания новых иллюзий, большая часть которых относится к числу динамических, т. е. возникающих при наблюдении подвижных и меняющихся изображений, которые удобно генерировать при помощи компьютерной техники.

Геометрические иллюзии.

Одна из самых популярных и изученных зрительных иллюзий — иллюзия Мюллера-Лиера (Mueller-Lyer, 1889). Исходный рисунок содержит два равных горизонтальных отрезка с прилегающими более короткими отрезками разной ориентации, создающими впечатление стрелок и усиков. Большинству испытуемых отрезок со стрелками кажется значительно короче отрезка с усиками. Если уменьшать отрезок с усиками до тех пор, пока он не покажется равным отрезку со стрелками, у многих взрослых людей объективная разница в длине отрезков превысит 30% (ошибки в оценке длины изолированных отрезков обычно не превосходят 1—2%).

Иллюзии Целльнера демонстрируют влияние наклонных пересекающих линий на восприятие параллельности. Можно представить 2 варианта таких иллюзий. В первом случае прямые параллельные линии пересекаются пучком лучей, расходящихся из центральной точки. Параллельные линии воспринимаются заметно искривленными — расстояние между центральными точками кажется больше, чем между крайними. Во втором случае более близкая к точке расхождения лучей вертикальная сторона квадрата кажется длиннее противоположной.

Зрительные иллюзии, обусловленные перспективой, возникают, если сравниваемые по величине отрезки или фигуры накладываются на сетку линий, намекающих на трехмерность сцены. При этом создается впечатление разной удаленности фигур, так как человеку трудно отрешиться от влияния своего жизненного опыта, говорящего ему, что объекты равной величины, находящиеся на разных расстояниях от глаз, должны быть видны под разными углами зрения, и наоборот — объекты, видимые под равными углами зрения, но находящиеся на разных расстояниях, должны иметь разную величину.

Бинокулярные иллюзии.

Возникновение бинокулярных зрительных иллюзий обусловлено работой механизмов бинокулярного зрения. Например, если свернуть лист писчей бумаги в трубочку диаметром около 3 см и глядеть через нее вдаль, приставив ее к одному глазу, а вторым глазом разглядывать ладонь второй руки, приставленную вплотную к дальнему концу трубки, большинство людей увидит в ладони четкую дыру, сквозь которую хорошо просматриваются удаленные предметы. Здесь бинокулярные механизмы объединяют два направления, соответствующие зрительным осям левого и правого глаз, в одно направление. Другой пример бинокулярной зрительной иллюзии можно наблюдать, если поместить кисти рук на расстоянии 30—40 см от лица, расположив указательные пальцы горизонтально и сведя их вместе, а затем посмотреть мимо пальцев вдаль. При этом обычно начинает казаться, что между пальцами появился объект, похожий на сосиску. Эта «виртуальная сосиска» будет тем длиннее, чем дальше будет находится точка фиксации взора. Эта иллюзия объясняется особенностями работы механизмов, формирующих единый бинокулярный образ предмета на основе несколько различающейся информации, поступающей от левого и правого глаз.

Иллюзии, связанные с когнитивными контурами.

Иллюзии Каниши (Kanizsa, 1955) эффектно демонстрируют мощь экстраполяционных и интерполяционных механизмов зрения человека. Основой таких иллюзий являются наборы геометрических фигур с вырезами, соответствующими ситуации частичного прикрывания этих фигур непрозрачным объектом. Хотя на рисунке никаких деталей прикрывающего объекта нет, у зрителя возникает стойкая иллюзия, что он видит его. Это происходит потому, что зрительная система, ориентируясь на вырезы, порождает так называемые когнитивные контуры (порождаемые сознанием человека в силу сложившейся у него системы зрительного восприятия) и немного высветляет образованную ими замкнутую поверхность.

В последние годы было предложено много стереоскопических вариантов иллюзии Каниши — стереопар, позволяющих зрительной системе формировать на основе когнитивных контуров не плоские, а объемные иллюзорные конструкции.

Динамические иллюзии.

Если человек долго смотрит на вращающийся структурированный объект, и этот объект внезапно останавливается, человеку начинает казаться, что после остановки объект начинает вращаться в обратную сторону — наблюдается последействие вращения. Эту иллюзию хорошо наблюдать, используя круги со случайно нанесенными пятнами.

При наблюдении вращающихся эксцентрических кольцевых фигур возникает так называемый стереокинетический эффект — объект приобретает сильную иллюзию глубины. Интересно, что при наблюдении одним глазом (монокулярно) иллюзия обычно заметно сильнее, чем при бинокулярном наблюдении, что объясняется влиянием бинокулярных механизмов восприятия глубины. У людей с нарушениями бинокулярного зрения разница между бинокулярными и монокулярными условиями может отсутствовать или иметь обратный знак.

Глава 3. Глазные заболевания.

1)Косоглазие.

Косоглазие (страбизм или гетеротропия) — любое нарушение параллельности зрительных осей обоих глаз. Положение глаз, характеризующееся неперекрещиванием зрительных осей обоих глаз на фиксируемом предмете. Объективный симптом — несимметричное положение роговиц в отношении углов и краёв век.

Симптомы.

Один или оба глаза могут отклоняться в сторону, чаще к носу, или как бы «плавать». Такое явление часто встречается у грудных детей, но к 6 месяцам оно должно исчезнуть. Бывает, что родители принимают за косоглазие своеобразное расположение и разрез глаз (например, у детей с широкой переносицей). Со временем форма носа меняется, и мнимое косоглазие исчезает.

Лечение.

Лечением косоглазия занимаются врачи-офтальмологи. Существуют различные способы лечения косоглазия — терапевтические и хирургические.

Плеоптическое лечение — это усиленная зрительная нагрузка на косящий глаз. При этом используются различные методы стимуляции хуже видящего глаза терапевтическим лазером, лечебными компьютерными программами.

Ортоптическое лечение — это лечение с использованием синоптических аппаратов и компьютерных программ, восстанавливающих бинокулярную деятельность обоих глаз.

Диплоптическое лечение — восстановление бинокулярного и стереоскопического зрения в естественных условиях.

Тренировка на конвергенцтренере — методика, улучшающая работу внутренних прямых глазодвигательных мышц (сведение к носу — конвергенцию).

Мнение, что косоглазие может пройти само собой, ошибочно. Более того, при отсутствии лечения возможно развитие серьёзных осложнений. Поэтому при появлении первых признаков косоглазия нужно сразу же посетить врача-офтальмолога. Это особенно важно, так как отказ от лечения в дальнейшем может привести к невозможности в будущем выбрать профессию хирурга, художника, профессионального водителя и целый ряд других специальностей и профессий, связанных с напряженной зрительной работой. Лечение целесообразно продолжать до 18-25 лет, до окончания формирования органа зрения. При косоглазии нарушается работа практически во всех отделах зрительного анализатора. Поэтому лечение этого заболевания должно быть комплексным, то есть необходим полный комплекс лечения на специальных аппаратах. На чаще косящем глазу постепенно происходит понижение остроты зрения, то есть развивается амблиопия. Это, в свою очередь приводит к ещё большему отклонению глаза. Таким образом, запускается порочный круг. При косоглазии проводится консервативное лечение с использованием аппаратных методов (иногда 3-4 раза в год). Они направлены на излечение амблиопии (если она есть) и на восстановление мостов между глазами, то есть ребёнка учат сливать изображения с правого и левого глаза в единый зрительный образ.

2)Амблиопия.

Амблиопия, «ленивый глаз» — ослабление зрения функционального и зачастую вторичного характера (при отсутствии структурных изменений зрительного анализатора), не поддающееся коррекции с помощью очков или контактных линз. Частота амблиопии — около 1—1,5 % в общей популяции.

Факторы риска.

Амблиопия возникает одинаково часто у людей, в чьем роду были больные косоглазием, и у тех, у кого таких родственников нет.

Диагностика.

Обследование для выявления асимметрии рефракции, нарушений функций отводящих и приводящих мышц глазных яблок (амблиопия при косоглазии), определения истинной остроты зрения каждого глаза по отдельности

Необходимы также исследование щелевой лампой и осмотр глазного дна для исключения органической причины снижения остроты зрения. Диагноз амблиопии ставят только после исключения всех органических нарушений, способных снижать остроту зрения. Все дети дошкольного возраста должны пройти полное офтальмологическое обследование, причём каждый глаз необходимо обследовать отдельно. Детям с амблиопией или косоглазием в семейном анамнезе показано специальное обследование у окулиста.

Лечение.

Коррекцию заболевания, лежащего в основе амблиопии, необходимо начать как можно раньше. Амблиопия не излечивается самостоятельно, не проходит по мере взросления ребёнка и всегда требует лечения. Необходима полная коррекция нарушенных рефракции и/или полей зрения поражённого глаза и искусственное ухудшение зрения второго глаза, чтобы фиксирующим стал амблиопичный глаз. Наблюдение больного от установления диагноза амблиопии до полного восстановления зрения. Хирургическое лечение. Может потребоваться дополнительная оперативная коррекция положения поражённого глазного яблока. Осложнения. При несвоевременном лечении возможно значительное постоянное снижение остроты зрения. Известны случаи развития амблиопии у подростков вследствие напряжения глаз во время длительных пребываний за компьютерными играми. Для лечения такой амблиопии необходимо заклеить здоровый глаз и позволить ребенку играть в компьютерные игры, смотря амблиопичным глазом. Для восстановления зрения потребуется 1—2 недели. Амблиопия в большинстве случаев поддаётся лечению при условии, что диагноз поставлен на ранних стадиях заболевания. Коррекция рефракции и хирургическое исправление положения глазного яблока могут позволить почти полностью нормализовать зрение. Развитие зрения происходит в детском и подростковом возрасте, поэтому лечение амблиопии эффективно примерно до 12-летнего возраста. Родители должны знать, что их детям необходимо исследование остроты зрения до начала учёбы в школе.

Интересные факты.

Выявлены случаи улучшения состояния человека, больного амблиопией, при игре в тетрис. Исследования проводились канадскими учёными из университета McGill. Во время исследования принимали участие 18 человек с амблиопией. В ближайшее время планируется продолжить изучение этой темы.

3)Близорукость.

Близору́кость (миопи́я)— это дефект (аномалия рефракции) зрения, при котором изображение формируется не на сетчатке глаза, а перед ней. Является разновидностью аметропии. Наиболее распространённая причина — увеличенное в длину глазное яблоко, вследствие чего сетчатка располагается за фокальной плоскостью. Более редкий вариант — когда преломляющая система глаза фокусирует лучи сильнее, чем нужно (и, как следствие, они сходятся не на сетчатке, а перед ней). В любом из вариантов, при рассматривании удаленных предметов, на сетчатке возникает нечёткое, размытое изображение.

Человек хорошо видит вблизи, но плохо видит вдали и для решения этой проблемы может пользоваться очками или контактными линзами с отрицательными значениями оптической силы.

Причины близорукости.

Миопия является генетически обусловленным заболеванием, в результате которого форма глазного яблока вытягивается. Чаще всего развивается в подростковом возрасте. Если вовремя не принять мер, то близорукость прогрессирует, что может привести к серьёзным необратимым изменениям в глазу и значительной потере зрения. И как следствие — к частичной или полной утрате трудоспособности. Развитию близорукости способствует также ослабление глазных мышц. Этот недостаток можно исправить с помощью специально разработанных комплексов физических упражнений, предназначенных для укрепления мышц. В результате процесс прогрессирования близорукости нередко приостанавливается или замедляется. Также близорукость может быть вызвана спазмом аккомодации (в молодом возрасте), кератоконусом (изменением формы роговицы), смещением хрусталика при травме (подвывих, вывих), склерозом хрусталика (в пожилом возрасте).

Лечение.

В подавляющем большинстве случаев миопия сопровождается увеличением передне-заднего размера глазного яблока. Данная проблема решается с помощью очков или контактных линз (только на время ношения), ортокератологических линз (на несколько часов после снятия) или рефракционной хирургии. Национальный Институт Здоровья США утверждает, что не существует способов предотвратить миопию, а использование очков и контактных линз не оказывают влияния на прогрессирование данного заболевания.

4)Дальнозоркость.

Дальнозоркость (гиперметропия) — особенность рефракции глаза, состоящая в том, что изображения далёких предметов в покое аккомодации фокусируются за сетчаткой. В молодом возрасте при не слишком высокой дальнозоркости с помощью напряжения аккомодации можно сфокусировать изображение на сетчатке. Для получения отчётливого изображения на сетчатке приходится усилить рефракцию. Это аномалия зрения, которую имеют около четверти населения Земли. Существует ошибочное мнение, что дальнозоркие хорошо видят вдаль, однако это не всегда так. Часто дальнозоркие видят плохо и вблизи, и вдали. Однако люди, страдающие лишь возрастной дальнозоркостью (пресбиопией), хорошо видят вдаль, так как у них нет аномалий рефракции и хрусталик всегда находится в расслабленном состоянии. Дальнозоркие люди часто испытывают головные боли при выполнении работы вблизи.

Причины дальнозоркости.

Одной из причин дальнозоркости может быть уменьшенный размер глазного яблока на передне-задней оси. Практически все младенцы — дальнозоркие. Но с возрастом у большинства этот дефект пропадает в связи с ростом глазного яблока.

Причина возрастной (старческой) дальнозоркости (пресбиопии) — уменьшение способности хрусталика изменять кривизну. Этот процесс начинается в возрасте около 25 лет, но лишь к 40—50 годам приводит к снижению остроты зрения при чтении на обычном расстоянии от глаз (25—30 см). Примерно к 65 годам глаз уже практически полностью теряет способность к аккомодации.

Лечение.

Дальнозоркость может быть исправлена при помощи как очков, так и контактных линз, чтобы изменить направление лучей света в глазу. Больные зачастую вынуждены носить очки или контактные линзы или всё время, или только для близи (читая, работая на компьютере, или выполняя другую близкую работу).

Рефракционная хирургия, например LASIK, также может исправить дальнозоркость. Она может уменьшить или совсем устранить потребность в очках или контактных линзах при дальнозоркости.

Глава 4. Линзы.

 Линза — деталь из оптически (и не только, линзы также применяются в СВЧ технике, и там обычно состоят из непрозрачных диэлектриков или набора металлических пластин) прозрачного однородного материала, ограниченная двумя полированными преломляющими поверхностями вращения, например, сферическими или плоской и сферической. В настоящее время всё чаще применяются и «асферические линзы», форма поверхности которых отличается от сферы. В качестве материала линз обычно используются оптические материалы, такие как стекло, оптическое стекло, оптически прозрачные пластмассы и другие материалы. Линзами также называют и другие оптические приборы и явления, которые создают сходный оптический эффект, не обладая указанными внешними характеристиками. Например:

·        Плоские «линзы», изготовленные из материала с переменным показателем преломления, изменяющимся в зависимости от расстояния от центра

·        линзы Френеля

·        зонная пластинка Френеля, использующая явление дифракции

·        «линзы» воздуха в атмосфере — неоднородность свойств, в частности, коэффициента преломления (проявляются в виде мерцания изображения звёзд в ночном небе).

·        Гравитационная линза — наблюдаемый на межгалактических расстояниях эффект отклонения электромагнитных волн массивными объектами.

·        Магнитная линза — устройство, использующее постоянное магнитное поле для фокусирования пучка заряженных частиц (ионов или электронов) и применяющееся в электронных и ионных микроскопах.

·        Изображение линзы, сформированное оптической системой или частью оптической системы. Используется при расчёте сложных оптических систем.

Характеристики простых линз.

В зависимости от форм различают собирающие (положительные) и рассеивающие (отрицательные) линзы. К группе собирательных линз обычно относят линзы, у которых середина толще их краёв, а к группе рассеивающих — линзы, края которых толще середины. Следует отметить, что это верно только если показатель преломления у материала линзы больше, чем у окружающей среды. Если показатель преломления линзы меньше, ситуация будет обратной. Например пузырёк воздуха в воде — двояковыпуклая рассеивающая линза. Линзы характеризуются, как правило, своей оптической силой (измеряется в диоптриях), и фокусным расстоянием. Для построения оптических приборов с исправленной оптической аберрацией (прежде всего — хроматической, обусловленной дисперсией света, — ахроматы и апохроматы) важны и иные свойства линз и их материалов, например, коэффициент преломления, коэффициент дисперсии, коэффициент пропускания материала в выбранном оптическом диапазоне. Иногда линзы/линзовые оптические системы (рефракторы) специально рассчитываются на использование в средах с относительно высоким коэффициентом преломления (см. иммерсионный микроскоп, иммерсионные жидкости).

Виды линз:
Собирающие:
 1 — двояковыпуклая
 2 — плоско-выпуклая
 3 — вогнуто-выпуклая (положительный(выпуклый) мениск)
Рассеивающие:
 4 — двояковогнутая
 5 — плоско-вогнутая
 6 — выпукло-вогнутая (отрицательный(вогнутый) мениск)

Выпукло-вогнутая линза называется мениском и может быть собирательной (утолщается к середине), рассеивающей (утолщается к краям) или телескопической (фокусное расстояние равно бесконечности). Так, например линзы очков для близоруких — как правило, отрицательные мениски.

Вопреки распространённому заблуждению, оптическая сила мениска с одинаковыми радиусами не равно нулю, а положительна, и зависит от показателя преломления стекла и от толщины линзы. Мениск, центры кривизны поверхностей которого находятся в одной точке называется концентрической линзой (оптическая сила всегда отрицательна).

Отличительным свойством собирательной линзы является способность собирать падающие на её поверхность лучи в одной точке, расположенной по другую сторону линзы.

Основные элементы линзы: NN — оптическая ось — прямая линия, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу; O — оптический центр — точка, которая у двояковыпуклых или двояковогнутых (с одинаковыми радиусами поверхностей) линз находится на оптической оси внутри линзы (в её центре).
Примечание. Ход лучей показан, как в идеализированной (тонкой) линзе, без указания на преломление на реальной границе раздела сред. Дополнительно показан несколько утрированный образ двояковыпуклой линзы

Если на некотором расстоянии перед собирательной линзой поместить светящуюся точку S, то луч света, направленный по оси, пройдёт через линзу не преломившись, а лучи, проходящие не через центр, будут преломляться в сторону оптической оси и пересекутся на ней в некоторой точке F, которая и будет изображением точки S. Эта точка носит название сопряжённого фокуса, или просто фокуса.

Если на линзу будет падать свет от очень удалённого источника, лучи которого можно представить идущими параллельным пучком, то по выходе из неё лучи преломятся под бо́льшим углом и точка F переместится на оптической оси ближе к линзе. При данных условиях точка пересечения лучей, вышедших из линзы, называется фокусом F’, а расстояние от центра линзы до фокуса — фокусным расстоянием.

Лучи, падающие на рассеивающую линзу, по выходе из неё будут преломляться в сторону краёв линзы, то есть рассеиваться. Если эти лучи продолжить в обратном направлении так, как показано на рисунке пунктирной линией, то они сойдутся в одной точке F, которая и будет фокусом этой линзы. Этот фокус будет мнимым.

Сказанное о фокусе на оптической оси в равной степени относится и к тем случаям, когда изображение точки находится на наклонной линии, проходящей через центр линзы под углом к оптической оси. Плоскость, перпендикулярная оптической оси, расположенная в фокусе линзы, называется фокальной плоскостью.

Собирательные линзы могут быть направлены к предмету любой стороной, вследствие чего лучи по прохождении через линзу могут собираться как с одной, так и с другой её стороны. Таким образом, линза имеет два фокуса — передний и задний. Расположены они на оптической оси по обе стороны линзы на фокусном расстоянии от главных точек линзы.

Мнимый фокус рассеивающей линзы

Недостатки простой линзы.

В современной фотоаппаратуре к качеству изображения предъявляются высокие требования.

Изображение, даваемое простой линзой, в силу целого ряда недостатков не удовлетворяет этим требованиям. Устранение большинства недостатков достигается соответствующим подбором ряда линз в центрированную оптическую систему — объектив. Недостатки оптических систем называются аберрациями, которые делятся на следующие виды:

·        Геометрические аберрации

·        Сферическая аберрация;

·        Кома;

·        Астигматизм;

·        Дисторсия;

·        Кривизна поля изображения;

·        Хроматическая аберрация;

·        Дифракционная аберрация (эта аберрация вызывается другими элементами оптической системы, и к самой линзе отношения не имеет).

Линзы со специальными свойствами.

1)Линзы из органических полимеров.

Полимеры дают возможность создавать недорогие асферические линзы с помощью литья. В области офтальмологии созданы мягкие контактные линзы. Их производство основано на применении материалов, имеющих бифазную природу, сочетающих фрагменты кремний-органического или кремний-фторорганического полимера силикона и гидрофильного полимера гидрогеля. Работа в течение более 20 лет привела к созданию в конце 90-х годов силикон-гидрогелевых линз, которые благодаря сочетанию гидрофильных свойств и высокой кислородопроницаемости могут непрерывно использоваться в течение 30 дней круглосуточно.

2) Линзы из кварца.

Кварцевое стекло — переплавленный чистый кремнезём с незначительными (около 0,01 %) добавками Al2О3, СаО и MgO. Оно отличается высокой термостойкостью и инертностью ко многим химическим реактивам за исключением плавиковой кислоты.

Прозрачное кварцевое стекло хорошо пропускает ультрафиолетовые и видимые лучи света.

3) Линзы из кремния.

Кремний сочетает сверхвысокую дисперсию с самым большим абсолютным значением коэффициента преломления n=3,4 в диапазоне ИК-излучения и полной непрозрачностью в видимом диапазоне спектра. Кроме того, именно свойства кремния и новейшие технологии его обработки позволили создать линзы для рентгеновского диапазона электромагнитных волн.

Применение линз.

Линзы являются универсальным оптическим элементом большинства оптических систем.

Традиционное применение линз — бинокли, телескопы, оптические прицелы, теодолиты, микроскопы и фотовидеотехника. Одиночные собирающие линзы используются как увеличительные стёкла. Другая важная сфера применения линз офтальмология, где без них невозможно исправление недостатков зрения — близорукости, дальнозоркости, неправильной аккомодации, астигматизма и других заболеваний. Линзы используют в таких приспособлениях, как очки и контактные линзы. В радиоастрономии и радарах часто используются диэлектрические линзы, собирающие поток радиоволн в приёмную антенну, либо фокусирующие на цели. В конструкции плутониевых ядерных бомб для преобразования сферической расходящейся ударной волны от точечного источника (детонатора) в сферическую сходящуюся применялись линзовые системы, изготовленные из взрывчатки с разной скоростью детонации (то есть с разным коэффициентом преломления).

Глава 5. Зрение и ПК

Что является причиной  ухудшения зрения? Можно выделить  семь фактов:

•                    Наследственность

•                    Неправильное питание

•                    Перенапряжение глаз

•                    Бодрствования по ночам, сон днем

•                    Сдерживание слез

•                    Удары по пяткам

•                    Злоба, зависть, гнев

Как видно, в этом перечне нет так называемого компьютерного влияния. Выясним почему?

Распространение персональных компьютеров, плазменных панелей телевизоров и мониторов заставляют офтальмологов задумываться о профилактике и снятии компьютерного зрительного синдрома, который часто сочетается с синдромом «сухого глаза».       Зрение человека, сформированное в ходе длительной эволюции, в ХХ веке оказалось мало приспособлено к работе с компьютерным изображением. Картинка экрана отличается от естественной тем, что она самосветящаяся, а не отраженная. Зрительная нагрузка существенно возрастает из-за необходимости постоянного перемещения взора с экрана монитора на клавиатуру и бумажный текст. Зачастую невозможность правильно и рационально организовать рабочее место (блики на экране монитора от внешних источников, неправильное расстояние от глаз до экрана, неудачный выбор цветов, чрезмерно большая яркость экрана) усугубляют ситуацию.

Наибольшее общее утомление вызывает работа в диалоговом режиме. Особую нагрузку на зрение представляет собой компьютерная графика — выполнение и корректирование рабочих чертежей с помощью ПК.

Проблема заключается в следующем: многие из нас проводят до 8 часов в сутки перед компьютером, на работе, дома. В группе риска «компьютерного синдрома» — активные пользователи персональных компьютеров в возрасте от 18 до 40 лет. Жалобы людей, проводящих большую часть рабочего времени за экраном монитора, можно разделить на две группы:

оптические

•                    затуманивание зрения (снижение остроты зрения);

•                    замедленная перефокусировка с ближних предметов на дальние и обратно (нарушение аккомодации);

•                    двоение предметов;

•                    быстрое утомление при чтении.

физические

•                    жжение в глазах;

•                    чувство «песка» под веками;

•                    боли в области глазниц и лба;

•                    боли при движении глаз;

•                    покраснение глазных яблок.

Исследование зрительных функций у людей, в течение нескольких лет работавших за экранами ПК, выявило снижение объема аккомодации по сравнению с возрастной нормой и большую частоту близорукости по сравнению с людьми того же возраста, не связанных с компьютером. У лиц, предъявлявших вышеописанные жалобы, все эти изменения были выражены более резко. Исследование влияния самой работы с дисплеем на зрение показало, что за рабочую смену происходит уменьшение объема аккомодации, и у некоторых пользователей развивается временная (так называемая ложная) близорукость. В современной жизни без компьютера уже не обойтись. Но как из «неизбежного зла» превратить его в действительно полезного помощника?

1.                 Не пренебрегать посещением офтальмолога, и не заниматься самолечением;

2.                 Использовать специальные капли для глаз, замещающие слезу;

3.                 Ограничить время работы за компьютером не более 4 часов в день;

4.                 Делать обязательные паузы во время работы на близком расстоянии через каждые 20-30 минут;

Особенно важно соблюдение правил для детей и подростков, когда формирование рефракции еще не сложилось и чрезмерная нагрузка может приводить к развитию близорукости. Детям рекомендуется проводить время у персонального компьютера только с познавательной целью.

Приобрести специальные очки с прогрессивными линзами, в которых зона ясного видения соответствует перемещению взора при работе на различных расстояниях. Применение таких очков у интенсивных пользователей ПК дало снижение зрительного утомления и улучшение показателей аккомодации по сравнению с обычными очками у 85% работников. При соблюдении перечисленных рекомендаций уменьшается количество ошибок, совершаемых оператором, особенно во второй половине дня, уходят раздражительность и головные боли, улучшается эмоциональное состояние. В очках с компьютерным фильтром комфортно в помещении, освещенном искусственными источниками света, (особенно люминесцентными лампами), т.к. очки улучшают спектральный состав света, попадающего в глаза. В них комфортно на улице, в пасмурную погоду — видно четче и контрастнее, а в солнечный день они не пропускают в глаза очень активную коротковолновую часть спектра. Таким образом, очки с компьютерным фильтром могут быть рекомендованы для постоянного ношения. А это очень важно, ибо более 50% компьютерщиков — люди в очках.

Сухость глаз весьма распространенная проблема среди пользователей компьютером. Считают, что причин широкого распространения сухости глаз среди пользователей компьютера несколько:

1.                 более редкое моргание пользователя при работе на компьютере (частота моргания составляет примерно треть от обычной частоты);

2.                 широко раскрытые глаза при рассматривании изображения на мониторе, это приводит к увеличению скорости испарения слезы с поверхности глаза.

Для уменьшения синдрома «сухого глаза» при работе на компьютере следует, прежде всего, обеспечить правильные условия работы:

1.                 правильно установить экран монитора (центр на 10-20 см. ниже глаз пользователя);

2.                 выбрать правильно расстояние (не менее 50 см.) до монитора;

3.                 кроме того, пользователям компьютера следует напоминать о необходимости более часто моргать при первых признаках сухости глаз;

4.                 следует так же время от времени закрыть глаза и сделать несколько круговых (вращательных) движений;

5.                 полезно устраивать 2-х — 3-х минутные перерывы при работе на компьютере, фокусируя взгляд на дальнее расстояние.

Результаты опроса.

В ходе исследования мной были опрошены учащиеся моего класса (28 человек) и учащиеся младших классов (75 человек). Опрос показал:

1.     Что среди учащихся моего класса 18% учеников имеют плохое зрение 

2.     Что среди учащихся младших классов 15% учеников имеют дефекты зрения

Вывод: В ходе опроса мной было подтверждено, что достаточно большое количество учащихся имеют дефекты зрения

Заключение

Глаз - очень сложно устроенный оптический прибор, наделённый природой большими полномочиями. Наша задача, зная особенности работы и строения глаза не ухудшать его природные возможности. Развиваясь на протяжении тысячелетий, глаз приобрел ряд защитных приспособлений. И все-таки он остается весьма чувствительным и ранимым органом, который надо тщательно оберегать. В наш век научно-технического прогресса избежать нагрузки на глаз невозможно, но мы теперь знаем, как подлечить  уставший глаз. При изучении  актуальной темы автор предлагает хороший комплекс упражнений по восстановлению и поддержанию зрения на долгие годы.

На этом пути ещё много не открыто.  Необходимо отметить, что для достижения наилучшего результата в сохранении зрения, нужно следить за своим здоровьем в целом. По мнению специалистов, хорошее зрение во многом зависит и от правильного питания, в том числе от наличия достаточного количества витаминов.

•        Глаза - это самый важный орган чувств.

•        Глаза являются не только зеркалом души, но и зеркалом общего состояния здоровья.

•        Глаза - самый ценный и удивительный дар природы.

Мы должны бережней относиться к своему здоровью, в том числе и к глазам. Только с помощью глаз  мы видим всю красоту жизни, оцениваем  ее. Но если мы не будем беречь свое зрение, то вся эта яркая картинка превратиться в пустой черный экран, по которому мы не сможем судить об окружающем нас мире. В старину считалось, что слепота хуже смерти. Для сохранения здоровья мы должны вести активный образ жизни. Плавать, гулять, бегать, да и просто дышать свежим воздухом и наслаждаться  красотой природы, которую порой мы не замечаем.

Гимнастика для глаз

Первые упражнения для сохранения зрения были созданы задолго до нашей эры. Йоги, создавая комплексы для всего тела, не забыли и о наших глазах. Они точно знали, что для наилучшего результата нужна не только тренировка, но и полноценный отдых. По статистике люди занимающиеся йогой имеют 100%-ое зрение.

Большой объем информации, которую мы «поглощаем» каждый день, требует от наших глаз почти постоянного напряжения. И, естественно, они устают. Многие проблемы со зрением возникают именно от перенапряжения. Даже человеку с «единицей» необходим отдых для глаз. Иначе после напряженной работы могут появиться такие симптомы, как сухость глаз, покраснение, ухудшение зрения вдаль. Что уж говорить о тех, у кого зрение оставляет желать лучшего, — в таком случае отдых глазам просто необходим. Упражнения и релаксация для глаз, которые будут даны ниже (это и йоговский комплекс, и упражнения по У.Г. Бейтсу и М.Д. Корбет), довольно просты и не займут много времени. Но… все гениальное просто.

Пальминг

Пальминг должен занимать по времени около 5 минут. Столько же времени должна занимать остальная часть комплекса (6 предыдущих упражнений).

Упражнение для бровей

Утром многим из нас хочется сказать, как гоголевскому Вию: «Поднимите мне веки!». А со временем они становятся все тяжелее и тяжелее. Упражнение для бровей не только поможет вашим глазам избавиться от давления этой тяжести, но и поможет выглядеть моложе.

Поднимите брови как можно выше, при этом проследите за тем ощущением, которое появится в верхней части ушей. Ваша задача — со временем воспроизвести это ощущение без поднятия бровей. Конечно, сделать такое упражнение сразу сможет не каждый. Возможно, что в первый раз подняв брови, вы не уловите никаких особенных ощущений. Не спешите, прислушивайтесь к себе, и у вас все получится.

Основной комплекс

Этот комплекс йога рекомендует для поддержания зрения в хорошем состоянии. Как утверждают сами йоги, если делать его ежедневно утром и вечером, начиная с юности, можно сохранить хорошее зрение до глубокой старости и не пользоваться очками.

Перед выполнением комплекса сядьте в удобную позу (хорошо, если вы сможете сесть на пятки на гимнастическом коврике, но можно сесть и на стул). Выпрямите позвоночник. Постарайтесь расслабить все мышца (в том числе и мышцы лица), кроме тех, которые поддерживают сидячее положение тела. Посмотрите прямо перед собой вдаль, если есть окно — посмотрите туда, если нет — посмотрите на стену. Постарайтесь сосредоточить внимание на глазах, но без излишнего напряжения.

1 упражнение

Глубоко и медленно вдыхая (желательно, животом), посмотрите в межбровье, задержите глаза в этом положении на несколько секунд. Медленно выдыхая, верните глаза в исходное положение и закройте на несколько секунд. Со временем, постепенно (не раньше, чем через 2-3 недели), задержку в верхнем положении можно увеличить (через полгода до нескольких минут).

2 упражнение

Глубоко вдыхая, посмотрите на кончик носа. Сделайте задержку на несколько секунд и, выдыхая, верните глаза в исходное положение. Закройте глаза на небольшое время.

3 упражнение

На вдохе медленно поверните глаза вправо («до упора», но без сильного напряжения). Не задерживаясь, на выдохе, верните глаза в исходное положение. Таким же образом поверните глаза влево.

Для начала выполняйте один цикл, затем два (через две-три недели), и, в конце концов, выполняйте три цикла. После выполнения упражнения закройте глаза на несколько секунд.

4 упражнение

На вдохе посмотрите в правый верхний угол (приблизительно 45° от вертикали) и, не задерживаясь, верните глаза в исходное положение. На следующем вдохе посмотрите в нижний левый угол и на выходе верните глаза в исходное положение.

Для начала выполняйте один цикл, затем два (через две-три недели), и, в конце концов, выполняйте три цикла. После выполнения упражнения закройте глаза на несколько секунд.

Повторить упражнения, начав с левого верхнего угла

5 упражнение

Вдыхая, опустить глаза вниз и затем медленно поворачивать их по часовой стрелке, остановившись в самой верхней точке (на 12-ти часах). Не задерживаясь, начать выдох и продолжить поворот глаз по часовой стрелке вниз (до 6 часов). Для начала достаточно одного круга, постепенно можно довести их количество до трех кругов (через две-три недели) При этом нужно, не задерживаясь после первого круга, сразу начать второй. Закрыть после выполнения упражнения, глаза на несколько секунд.

Затем сделать это упражнение, поворачивая глаза против часовой стрелки.

В завершение комплекса нужно сделать пальминг (3-5 минут)

Библиографический список.

•                    Краткий фотографический справочник. Под общей редакцией д.т. н. Пуськова В. В., изд. 2-е, М., Искусство, 1953.

•                    Оптика, Г. С. Ландсберг, изд. 5-ое, М., Наука, 1976.

•                    Политехнический словарь, глав.ред. А. Ю. Ишлинский, изд. 3-е, М., Советская Энциклопедия, 1989.

•                    Линза // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.

•                    Грегори Р. Разумный глаз. — М., 2003.

•                    Грегори Р. Л. Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия. — М., 1970.

•                    Грегг Дж. Опыты со зрением. — М., 1970.

•                    Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. — М.: «Мир», 1990. — 239 с.

•                    Молковский А. Зрение человека. — С.: «Слово», 1983. — 347 с.