Глаз как оптическая система. Очки

Глаз как оптическая система

Человеческий глаз можно сравнить с фотоаппаратом: в нём есть собирающая линза и экран, на котором получается изображение. Изучив отражение и преломление света, а также линзы, мы можем понять, как глаз создаёт изображение и почему людям иногда нужны очки. Глаз — один из самых совершенных оптических приборов, созданных природой.

Строение глаза

Свет проходит через прозрачную роговицу, затем через отверстие — зрачок — и через хрусталик, упругую прозрачную собирающую линзу. Зрачок может расширяться и сужаться, регулируя количество света, попадающего в глаз: в темноте он широкий, на ярком свету — узкий. На задней стенке глаза находится сетчатка — светочувствительный «экран» из множества нервных окончаний. От сетчатки сигнал по зрительному нерву идёт в мозг.

Роговица и хрусталик вместе работают как собирающая линза и дают на сетчатке действительное, уменьшенное и перевёрнутое изображение предмета. Хотя изображение перевёрнуто, мозг привык воспринимать его как прямое.

Аккомодация

Расстояние от хрусталика до сетчатки неизменно, поэтому, чтобы ясно видеть и близкие, и далёкие предметы, хрусталик меняет свою кривизну с помощью мышц. Когда мы смотрим вдаль, хрусталик становится более плоским, а при рассматривании близких предметов — более выпуклым. Эту способность глаза приспосабливаться называют аккомодацией. Расстояние наилучшего зрения для нормального глаза — около 25 см: именно с него удобно читать.

Близорукость и дальнозоркость

Если изображение получается не точно на сетчатке, зрение нарушается. Существуют два распространённых недостатка зрения.

• Близорукость: изображение возникает перед сетчаткой; человек хорошо видит близкие предметы, но плохо — далёкие. Исправляют дефект рассеивающими линзами (очки «с минусом»), которые отодвигают изображение назад, на сетчатку.
• Дальнозоркость: изображение возникает за сетчаткой; человек плохо видит близкие предметы. Исправляют собирающими линзами (очки «с плюсом»), которые приближают изображение к хрусталику, на сетчатку.

Близорукость -> рассеивающая линза; Дальнозоркость -> собирающая линза

Подобрать очки помогает врач, измеряя оптическую силу нужных линз. Кроме очков, для исправления зрения применяют контактные линзы.

Частые ошибки. Не путайте: при близорукости нужны рассеивающие (отрицательные) линзы, а при дальнозоркости — собирающие (положительные). Эти два случая часто путают местами.

Кратко о главном

• Глаз — оптическая система с собирающей линзой (роговица и хрусталик) и экраном (сетчатка).
• Зрачок регулирует количество света, попадающего в глаз.
• Изображение на сетчатке действительное, уменьшенное и перевёрнутое.
• Аккомодация — изменение кривизны хрусталика для наводки резкости.
• Близорукость исправляют рассеивающими линзами, дальнозоркость — собирающими.

См. также: световые явления в физике: примеры, отражение, преломление, линзы.