§ 27. Око як оптичний прилад. Вади зору та їх корекція. Окуляри

• Назад до змісту

ПОМІРКУЙТЕ І ДАЙТЕ ВІДПОВІДЬ

1. У якому випадку фокусна відстань кришталика більша: коли ви читаєте книжку чи коли дивитеся телевізор?

Фокусна відстань кришталика більша, коли ми дивимося телевізор.

Телевізор розташований значно далі від очей, ніж книжка. Коли людина розглядає віддалені предмети, очні м’язи розслабляються, кривизна поверхонь кришталика зменшується, він стає менш опуклим, його оптична сила знижується, а фокусна відстань відповідно зростає. Під час читання книжки очні м’язи напружуються, збільшуючи кривизну кришталика, через що його оптична сила зростає, а фокусна відстань зменшується для фокусування світла точно на сітківці.

Саме тому тривале читання призводить до втоми очей, а погляд у далечінь дає очним м’язам змогу відпочити.

1. Які вади зору мають пацієнти, яким лікар-офтальмолог виписав рецепти із записами $+2\text{ дптр}$ та $-0{,}5\text{ дптр}$?

Пацієнт із рецептом $+2\text{ дптр}$ має далекозорість, а пацієнт із рецептом $-0{,}5\text{ дптр}$ — короткозорість.

Знак «$+$» позначає додатну оптичну силу збиральної лінзи, яку застосовують для корекції далекозорості. У далекозорому оці заломлення недостатнє, тому збиральна лінза додатково фокусує промені й переносить зображення з-за сітківки безпосередньо на неї. Знак «$-$» свідчить про від’ємну оптичну силу розсіювальної лінзи, яку призначають у разі короткозорості. Розсіювальна лінза зменшує оптичну силу ока та зміщує фокус променів із простору перед сітківкою назад на сітківку.

ПЕРЕВІРТЕ СЕБЕ

1. Що відбувається із зіницею ока, якщо виходити з темного приміщення на світло?

Під час виходу з темряви на яскраве світло зіниця ока звужується, тобто зменшує свій діаметр.

Це явище називають адаптацією — пристосуванням ока до зміни освітленості навколишнього середовища. М’язи райдужної оболонки рефлекторно зменшують отвір зіниці, обмежуючи потік світла, що потрапляє всередину ока. Це запобігає засліпленню та надійно захищає світлочутливі клітини сітківки від надмірного подразнення.

2. Як на дотик визначити тип лінз в окулярах?

Тип лінзи визначають порівнянням товщини її центральної частини та країв.

Опукла (збиральна) лінза посередині товща, ніж біля країв. Увігнута (розсіювальна) лінза, навпаки, посередині помітно тонша, а до країв потовщується.

3. Чому ми добре бачимо віддалені предмети й ті, що розташовані близько?

Ми чітко розрізняємо предмети на різних відстанях завдяки властивості ока, яка називається акомодацією.

Кришталик ока є пружною двоопуклою біологічною лінзою. Під дією спеціальних очних м’язів кривизна його поверхонь може змінюватися. Коли ми дивимося вдалечінь, м’язи розслабляються, роблячи кришталик пласкішим, а під час переведення погляду на близькі об’єкти м’язи напружуються і збільшують його опуклість. Завдяки такій зміні оптичної сили ока зображення завжди фокусується чітко на світлочутливому шарі — сітківці.

4. Розсіювальні лінзи в окулярах мають фокусну відстань 50 см. Визначте оптичну силу цих окулярів.

Дано:

• $F = -50\text{ см} = -0{,}5\text{ м}$

Знайти:

• $D - ?$

Розв’язання:
Оскільки лінзи є розсіювальними, їхня фокусна відстань є від’ємною:
$D = \dfrac{1}{F}$

Підставимо числове значення з одиницями вимірювання:
$D = \dfrac{1}{-0{,}5\text{ м}} = -2\text{ м}^{-1} = -2\text{ дптр}$

Відповідь: $D = -2\text{ дптр}$.

5. Мама Юрка носить окуляри з оптичною силою +2 дптр. Яку ваду зору ці окуляри коригують? Визначте фокусну відстань цих лінз.

Оскільки оптична сила лінз є додатною ($D > 0$), це збиральні лінзи. Такі лінзи підсилюють заломлення світла, тому вони коригують далекозорість.

Дано:

• $D = +2\text{ дптр}$

Знайти:

• $F - ?$

Розв’язання:
За означенням оптичної сили лінзи:
$D = \dfrac{1}{F} \implies F = \dfrac{1}{D}$

Підставимо значення оптичної сили:
$F = \dfrac{1}{+2\text{ дптр}} = \dfrac{1}{2\text{ м}^{-1}} = 0{,}5\text{ м}$

Відповідь: окуляри коригують далекозорість; $F = 0{,}5\text{ м}$.

6. Дідусь Уляни читає текст газети, розташовуючи її на відстані 40 см від очей. Визначте оптичну силу лінз потрібних йому окулярів, щоб читати книгу на відстані найкращого зору для здорового ока.

Дано:

• $d_0 = 25\text{ см} = 0{,}25\text{ м}$
• $d = 40\text{ см} = 0{,}4\text{ м}$

Знайти:

• $D - ?$

Розв’язання:
Відстань найкращого зору для нормального ока становить $d_0 = 0{,}25\text{ м}$. Дідусь чітко бачить текст на відстані $d = 0{,}4\text{ м}$.
Окуляри повинні створювати уявне пряме зображення книги, розташованої на відстані $d_0$, на відстані найкращого зору дідуся d.
За формулою тонкої лінзи для далекозорого ока:
$D = \dfrac{1}{d_0} - \dfrac{1}{d}$

Підставимо значення величин з одиницями вимірювання:
$D = \dfrac{1}{0{,}25\text{ м}} - \dfrac{1}{0{,}4\text{ м}} = 4\text{ м}^{-1} - 2{,}5\text{ м}^{-1} = 1{,}5\text{ м}^{-1} = +1{,}5\text{ дптр}$

Відповідь: $D = +1{,}5\text{ дптр}$.

ОБДУМАЙТЕ, ЗМОДЕЛЮЙТЕ, ЗРОБІТЬ…

Використавши додаткові джерела інформації, створіть буклет-порадник «Як зберегти здоровий зір».

Буклет-порадник «Як зберегти здоровий зір»

1. Організація освітлення та робочого місця

• Робоче місце повинно мати достатнє, рівномірне природне або штучне освітлення без відблисків. Для правші настільна лампа має стояти ліворуч, для лівші — праворуч.
• Відстань від очей до сторінки зошита або книги має дорівнювати $30–35\text{ см}$, а до монітора комп’ютера — щонайменше $50–60\text{ см}$.

2. Гігієна роботи з екранами гаджетів

• Пам’ятайте про правило «20–20–20»: кожні 20 хвилин перервіться на 20 секунд і подивіться на будь-який віддалений предмет на відстані близько 6 метрів (20 футів).
• Уникайте читання у рухомому транспорті, в сутінках або в положенні лежачи.

3. Гімнастика для тренування очних м’язів

• Переводьте погляд із точки на шибці вікна на верхівку далекого дерева чи будинку за вікном.
• Виконуйте повільні плавні рухи очима по колу, вгору-вниз і вправо-вліво, після чого часто й легко кліпайте очима протягом 10–15 секунд для зволоження рогівки.

4. Здоровий раціон і прогулянки

• Вживайте продукти з високим вмістом вітамінів A, C, E та лютеїну: моркву, чорницю, гарбуз, рибу, свіжу зелень.
• Щодня гуляйте на відкритому повітрі не менше 1,5–2 годин, оскільки природне денне світло стимулює нормальний розвиток очного яблука.

СЛОВНИК ФІЗИЧНИХ ТЕРМІНІВ

ЗДІЙСНІТЬ САМОПЕРЕВІРКУ

Для перевірки знань перейдіть за адресою інтернет-додатка або відскануйте QR-код підручника. Тестові інтерактивні вправи містять завдання на розпізнавання елементів ока (рогівка, кришталик, сітківка), визначення характерних рис акомодації та підбір відповідних лінз для виправлення короткозорості й далекозорості.

ВИКОНАЙТЕ ПРОЄКТ, ДОТРИМУЮЧИСЬ АЛГОРИТМУ (ДОДАТОК 1)

Тема проєкту: Виготовлення перископа з підручних матеріалів.

Мета проєкту: застосувати закони прямолінійного поширення та відбивання світла для створення діючої оптичної моделі перископа.

Матеріали: довга картонна коробка, два однакових невеликих плоских дзеркала, ножиці, канцелярський ніж, лінійка, транспортир, двосторонній скотч або термопістолет.

Хід виготовлення:

1. На протилежних кінцях картонного корпусу з протилежних сторін вирізаємо два оглядових віконця розміром $4 \times 4\text{ см}$ — одне для входу світлових променів, друге для спостереження.
2. За допомогою транспортира під кутом рівно $45^\circ$ до осі труби розмічаємо лінії прорізів навпроти кожного з віконець.
3. Вставляємо в прорізи два плоских дзеркала дзеркальними поверхнями одне до одного так, щоб вони стояли строго паралельно під кутом $45^\circ$, і фіксуємо їх клеєм.

Висновки:
Створений прилад дозволяє вести спостереження з-за рогу або через перешкоду. Промінь світла падає на верхнє дзеркало під кутом $45^\circ$, відбивається на $90^\circ$ вниз, потрапляє на нижнє паралельне дзеркало і знову змінює напрямок на $90^\circ$, виходячи в око спостерігача. Зображення залишається прямим та чітким.