Інформація для вчителів
Застосування
Короткозорість та її корекція
Короткозорість - це певний вид оптичної вади зору ока. Вона виникає через те, що зображення фокусується перед сітківкою. Унаслідок цього далеко розташовані предмети здаються спостерігачеві нечіткими. Причини короткозорості полягають, з одного боку, у надто довгому очному яблуці або в надто великій заломлювальній здатності оптично дієвих складників ока (рогівка, кришталик, скловидне тіло тощо). Окуляри або контактні лінзи здатні знову перемістити точку фокуса на сітківку й у такий спосіб виправити цю ваду зображення. За оцінками, у світі короткозорістю вражено майже 25% усіх людей. Без лікування вона вважається довготривалою загрозою для зору й може потягнути за собою, наприклад, глаукому та катаракту.
Інша інформація для вчителя (1/6)
Попередні знання
Хід світла в опуклих лінзах має бути відомий.
Принцип
Світло від предметів, розташованих далеко від короткозорого ока, заломлюється кришталиком і збирається перед сітківкою.
Інша інформація для вчителя (2/6)
Навчальна мета
Учні закріплюють свої знання про хід світла в опуклих лінзах. На прикладі корекції короткозорого ока за допомогою плосковгнутої лінзи унаочнюється застосування фізичних закономірностей оптики на користь людини. Водночас повторюються знання про здатність ока до акомодації і на прикладі розбіжного світла, що падає на лінзу, знову досліджуються експериментально.
Завдання
Завдання досліду полягає в тому, щоб на моделі ока дослідити, як короткозорість впливає на бачення далеких і близьких предметів і якими способами її можна виправити.
Інша інформація для вчителя (3/6)
Додаткова інформація
Дослід вимогливий щодо вмінь і навичок, особливо через необхідну абстракцію від плоскої моделі до справжнього ока. Це потребує, окрім чіткого уявлення про будову людського ока, ще й принципового розуміння утворення зображення на сітківці.
З іншого боку, ця серія дослідів може зробити суттєвий внесок у розуміння повсякденних спостережень (люди в окулярах, принцип дії оптики окулярів), а також щодо соціально-комунікативної поведінки (розуміюче ставлення до людей, які носять окуляри).
Інша інформація для вчителя (4/6)
Вказівки щодо складання та виконання 1
На відміну від досліду «Принцип дії людського ока», у цьому експерименті як модель кришталика застосовується півкругла опукла лінза. Акомодацію на предмети, розташовані близько до ока, моделюють додаванням вузької плоскоопуклої лінзи. В учня можуть виникнути труднощі з розумінням геометрії короткозорого ока. Цьому можна запобігти відповідною підказкою щодо будови справжнього короткозорого ока.
За уважного дотримання вказівок щодо підготовки та складання слід очікувати однозначного результату досліду.
Інша інформація для вчителя (5/6)
Вказівки щодо складання та виконання 2
Загнутий догори край аркуша паперу унеможливлює непотрібне з огляду на мету досліду спостереження за ходом світла позаду сітківки короткозорого ока. Зверніть увагу, що дугу кола, яка має зображати сітківку, будують не навколо , а навколо . Це доцільно й для досліду з далекозорістю - заради єдиної, а отже, простішої підготовки досліду. Позначення ходу пучків світла слугує для подальшого обговорення шляху світла для предметів, розташованих далеко від ока, при корекції короткозорості. Тому позначку слід зробити й між вгнутою лінзою та кришталиком.
Під час спостереження з розбіжним світлом, що падає на лінзу, перед кришталиком тримають трищілинну діафрагму, щоб можна було спостерігати однозначну точку перетину пучків світла. Положення діафрагми також впливає на розташування точки перетину, оскільки товсті лінзи мають різні фокусні відстані для приосьових і віддалених від осі пучків світла. Тому слід дотримуватися зазначеної відстані до кришталика.
Інша інформація для вчителя (6/6)
Примітка
Вада зору в більшості випадків зумовлена не порушеною здатністю ока до акомодації, а завеликою (короткозорість) або замалою (далекозорість) відстанню до зображення, яка відповідає відстані від сітківки до кришталика. Тому короткозорі люди можуть чітко відображати близькі предмети на сітківці вже за незначної акомодації ока. У досліді це модельно відтворюється меншою відстанню до ближньої точки (положення освітлювача в ). Порівнюючи з опрацюванням досліду про далекозорість (потреба сильної корекції для предметів, розташованих близько до ока), слід звернути увагу на цей факт.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Короткозорістю вражено, за оцінками, 25% усього населення світу. Ідеться про оптичну ваду зображення, за якої точка фокуса лежить не на сітківці, а перед сітківкою. Найчастіше ця вада зору вроджена або розвивається протягом життя. Проте за допомогою окулярів чи контактних лінз точку фокуса можна знову перемістити на сітківку й у такий спосіб виправити ваду зору.
Короткозорі люди бачать віддалені предмети нечітко, але близькі предмети розрізняють цілком нормально.
Завдання
Що таке короткозорість і як її можна виправити?
- Дослідь на моделі ока, як короткозорість впливає на бачення далеких і близьких предметів і якими способами її можна виправити.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 | 2 | Модельне тіло, півкругле, r = 30 мм | 09810-01 | 1 | 3 | Модельне тіло, плоскоопукле, f = +100 мм | 09810-04 | 1 | 4 | Модельне тіло, плосковгнуте, f = -100 мм | 09810-05 | 1 | 5 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
|---|
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Циркуль | 1 |
| 2 | Білий папір (DIN A4) | 1 |
| 3 | Лінійка (прибл. 30 см) | 1 |
Складання (1/2)
Увага!
Слідкуй за тим, щоб півкруглий кришталик завжди лежав плоскою поверхнею на вертикальній лінії перехрестя і щоб його виставлене положення не змінювалося під час пересування освітлювача.
- Підготуй свій аркуш паперу до досліду. Накресли на відстані 10 см і 18 см від правого краю по одному прямокутному перехрестю ліній (нехай точка перетину ліній буде і відповідно ), а на відстані 3 см від на вертикальній лінії - по одній позначці.
- Накресли півколо навколо радіусом 3 см. Нехай точка перетину з оптичною віссю буде . Заштрихуй цю півкруглу площу.
Складання (2/2)
- Накресли ще одну дугу кола, але навколо S і радіусом 9,5 см. Нехай точка перетину з оптичною віссю буде . Ця дуга кола зображає у твоїй моделі ока сітківку короткозорого ока.
- Загни аркуш паперу догори як екран на відстані 3,5 см від правого краю. Точка лежить на лінії згину.
- Поклади на заштриховану площу півкруглу опуклу лінзу плоским боком точно на вертикальну лінію перехрестя. Ця лінза зображає у твоїй моделі кришталик.
- Встав трищілинну діафрагму в освітлювач з боку лінзи й постав освітлювач.
Виконання (1/4)
1. Бачення далеких предметів
- Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В ~) і увімкни блок живлення.
- Пересувай освітлювач, доки середній пучок світла не проходитиме точно вздовж оптичної осі й не йтиме крізь лінзу без заломлення.
- Якщо це не так, обережно посунь лінзу трохи вздовж вертикальної лінії (юстування установки).
- Поспостерігай за ходом паралельного світла після проходження крізь кришталик і опиши зображення на екрані та розташування фокуса.
Виконання (2/4)
Познач і підпиши точку збирання паралельного світла, що падає, як .
- Поклади плосковгнуту лінзу перед півкруглою лінзою. Знову поспостерігай і опиши хід світла, особливо розташування фокуса.
- Посунь цю плосковгнуту лінзу трохи. Куди ти можеш цим перемістити точку збирання світла, що падає?
- Познач у цьому разі контур лінзи, а також завжди двома хрестиками - падаючі та заломлені пучки світла перед лінзами, між ними й за ними.
- Забери плосковгнуту лінзу з паперу.
Виконання (3/4)
2. Бачення близьких предметів
- Поверни освітлювач на 180° і зніми діафрагму, щоб тепер на кришталик падало розбіжне світло.
- Пересунь освітлювач до вертикальної лінії (точка ), причому він має стояти в межах позначок.
- Потримай приблизно за 2 см перед кришталиком трищілинну діафрагму так, щоб середній пучок світла проходив уздовж оптичної осі.
- Поспостерігай за ходом світла за лінзою і при потраплянні на екран. Запиши свої спостереження.
Виконання (4/4)
- Поклади вузьку плоскоопуклу лінзу плоскою поверхнею до півкруглої лінзи. Поспостерігай при цьому за зміною ходу світла, особливо при потраплянні на екран, і знову запиши своє спостереження.
- Вимкни блок живлення і забери освітлювач та модельне тіло з паперу.
Протокол
Завдання 1
10°
Питання
Завдання 2
10°
Питання
Питання
Завдання 3
З'єднай на своєму аркуші паперу відповідні хрестики так, щоб став видимим хід пучків світла крізь лінзи. Що змінюється, коли на шлях світла ставлять плосковгнуту лінзу? Заповни текст із пропусками. За допомогою ____ на відповідній відстані від ____ світло можна ____ (зробити розбіжним). Точку перетину світла, що падає ____, можна таким чином перенести в ____.
Завдання 4
Питання
Питання