Глаз и зрение близорукость и дальнозоркость физика. Близорукость и дальнозоркость: что это такое? Причины, профилактика, коррекция

14.07.2019 -

Очки. Недостатки зрения и их исправление.

Благодаря аккомодации изображение рассматриваемых предметов получается как раз на сетчатке глаза. Это выполняется, если глаз нормальный.

Глаз называется нормальным, если он в ненапряженном состоянии собирает параллельные лучи в точке, лежащей на сетчатке. Наиболее распространены два недостатка глаза - близорукость и дальнозоркость.

Близоруким называется такой глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит внутри глаза. Близорукость может быть обусловлена большим удалением сетчатки от хрусталика по сравнению с нормальным глазом. Если предмет расположен на расстоянии 25 см от близорукого глаза, то изображение предмета получится не на сетчатке, а ближе к хрусталику, впереди сетчатки. Чтобы изображение оказалось на сетчатке, нужно приблизить предмет к глазу. Поэтому у близорукого глаза расстояние наилучшего видения меньше 25 см.

Дальнозорким называется глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит за сетчаткой. Дальнозоркость может быть обусловлена тем, что сетчатка расположена ближе к хрусталику по сравнению с нормальным глазом. Изображение предмета получается за сетчаткой такого глаза. Если предмет удалить от глаза, то изображение попадёт на сетчатку, отсюда и название этого недостатка - дальнозоркость .

Разница в расположении сетчатки даже в пределах одного миллиметра уже может приводить к заметной близорукости или дальнозоркости.

Люди, имевшие в молодости нормальное зрение, в пожилом возрасте становятся дальнозоркими. Это объясняется тем, что мышцы, сжимающие хрусталик, ослабевают и способность к аккомодации уменьшается. Происходит это и из-за уплотнения хрусталика, теряющего способность сжиматься.

Близорукость и дальнозоркость устраняются применением линз. Изобретение очков явилось великим благом для людей, имеющих недостатки зрения.

Какие же линзы следует применять для устранения этих недостатков зрения?

У близорукого глаза изображение получается внутри глаза впереди сетчатки. Чтобы оно передвинулось на сетчатку, нужно уменьшить оптическую силу преломляющей системы глаза. Для этого применяют рассеивающую линзу .

Оптическую силу системы дальнозоркого глаза нужно, наоборот, усилить, чтобы изображение попало на сетчатку. Для этого используют собирающую линзу

Итак, для исправления близорукости применяют очки с вогнутыми, рассеивающими линзами. Если, например, человек носит очки, оптическая сила которых равна -0,5 дптр (или -2 дптр, -3,5 дптр), то значит он близорукий.

В очках для дальнозорких глаз используют выпуклые, собирающие линзы. Такие очки могут иметь, например, оптическую силу +0,5 дптр, +3 дптр, +4,25 дптр.

Если внимательно присмотреться к моему фото в блоге, то можно заметить, что у меня довольно сильная близорукость (в зависимости от глаза и от направления от −12 до −14). В целом это, конечно, неудобно, но у близоруких людей тем не менее есть некоторые оптические преимущества перед «обычными» людьми — мы можем видеть некоторые вещи, которые обычные люди не видят (или не замечают). Так что вот небольшой рассказ с картинками про то, как вижу я. :)

Я конечно не могу приложить фотографии того, как я вижу в реальности, поэтому я буду всё иллюстрировать на фотографических эффектах.

1. Расплывчатость. У близорукого человека кристаллик хрусталик фокусирует свет от далекого источника не на сетчатку, а перед ней, поэтому на самой сетчатке изображение получается расплывчатым. Это наверно знают все, но не все догадываются, какого типа эта расплывчатость. Это вовсе не «gaussian blur», который есть в фотошопе, а скорее похоже на эффект боке на фотоснимках (что и неудивительно, поскольку физика по сути та же).

Удобнее всего пояснить разницу на ночном снимке с яркими огнями. Вот возьмем такое красивое фото ():

Применим к нему gaussian blur и получим вот такое изображение:

Так вот, это совершенно непохоже на то, как я вижу без очков! А вижу я примерно вот так ():

Отличие в том, что при обычной размазке светлые и темные участки смешиваются в нечто среднее. А при эффекте боке яркие точки расплываются в кружочки, довольно чётко очерченные между прочим, которые просто наползают на темные области. При подходящем освещении это бывает очень красиво. :)

Дополнение. Вот еще мне в комментариях дали ссылку на картины Филипа Барлоу , написанные как раз в «близоруком стиле».

2. Дифракция. На фотографии с боке кружочки выглядят маленькими и однородными. На самом деле при моем зрении эти кружочки большие (примерно 4-5 градусов), и в каждом из них я вижу богатый «внутренний мир». На каждом кружочке есть точки, пятнышки, полоски, иногда плавные, иногда четко очерченные. Примерно вот так, только еще богаче ():

Это проявления микроскопических пылинок и ворсинок на поверхности глаза, а также неоднородностей на границах раздела уже где-то в глубине глаза (они дают неподвижную «рябь»). [Как мне объяснили в комментариях, плавающие ворсинки, которые обычно называют «мушками», находятся физически внутри стекловидного тела; см. подробности . ] Мне видно, как они эти пылинки плывут по поверхности глаза, как они резко дергаются при моргании и т.д. И что самое красивое — на всех кружочках в поле зрения картина примерно одна и та же, все эти плавные движения происходят синхронно по всему полю зрения. Но изображения в двух глазах, конечно, разные.

Концентрические кольца и прочие узоры, которые окружают пылинки и прочие границы — это проявление дифракции света. Да, дифракция действительно легко видна невооруженным глазом, по крайней мере близоруким людям! Более того, иногда даже видно пятно Араго-Пуассона (максимум яркости в центре геометрической тени) у совсем мелких пылинок (они кстати, на этой фотке видны). За всей этой «жизнью» иногда бывает забавно наблюдать.

3. Неравномерная освещенность. Пятнышко на предыдущем фото всё равно освещено более-менее равномерно. А я в реальности вижу пятна, яркость которых меняется от края к краю. Причем в двух глазах этот градиент яркости совсем не совпадает. Я попытался примерно изобразить то, как я реально вижу расплывчатое пятнышко без очков:

Это, кстати, создает дополнительные проблемы: два глаза «не знают», как им совмещать эти изображения, то ли по контурам кружочка, то ли по центру яркости.

Откуда у меня это берется, я так и не знаю.

4. Расстояние комфортного зрения. При близорукости плохо видны далекие предметы, но зато всё отлично видно вблизи. Более того, видно намного комфортнее, чем для обычного человека, потому что мне не требуется напрягать глаза. У меня расстояние комфортного зрения — 7 см. Т.е. я расслабляю глаз, словно я собираюсь смотреть вдаль, и отлично рассматриваю мельчайшие детали у предмета на расстоянии 7 см. Поскольку я без проблем могу рассматривать предметы так близко и поскольку с сетчаткой у меня всё в порядке, у меня получается выигрыш в «ближней зоркости».

5. Спектральный анализ. И наконец, супервозможность — я умею раскладывать свет в спектр! Посмотрю так боком на источник света и вижу отдельные линии излучения и т.д. Вот примерно так, только не столь четко:

Это умение, конечно, получается благодаря очкам, особенно с высокоиндексными стеклами (у моих коэффициент преломления 1,8). На краю стекла они выступают в роли призмы, которая раскладывает свет в спектр, и из-за того, что у меня большой минус, это разложение довольно сильное. Я без проблем отличаю лампы накаливания с их сплошным спектром от газовых ламп, вижу отдельные узкие линии излучения, легко отличаю, например, истинно желтый огонек от зеленого+красного. Ну а вкупе с разверткой по времени, которую я тоже , мне становится доступной времени-разрешенная спектроскопия! В разумных пределах, конечно. :)

Кстати, еще один эффект, связанный с дисперсией света в сильных очках — огоньки разных цветов кажутся мне находящимися на разном расстоянии. При бинокулярном зрении (т.е. при взгляде двумя глазами) это вообще приводит к чудесным иллюзиям. Скажем, синий светодиод на поверхности какого-нибудь девайса для меня выглядит так, словно он висит в воздухе в нескольких сантиметрах над подверхностью. А разноцветная светящаящая неоновая вывеска для меня выглядит смонтированной на нескольких плоскостях.

§ 1 Глаз и зрение

Орган зрения человека является сложным и интересным оптическим прибором. Основные части глаза:

1. склера (плотная наружная оболочка);

2. роговица (передняя более выпуклая прозрачная часть склеры);

3. радужная оболочка;

4. хрусталик;

6. сетчатка (светочувствительная внутренняя задняя поверхность склеры);

7. зрительный нерв.

От рассматриваемого предмета свет попадает в глаз и проходит через хрусталик. Он является собирающей линзой, поэтому на сетчатке образуется действительное изображение предмета. Оптическая система глаза состоит из роговицы, хрусталика, стекловидного тела. Изображение предмета, образованное из светлых и тёмных частей, по-разному воздействуют на нервные окончания, расположенные на сетчатке. Эти воздействия по зрительному нерву попадают в головной мозг, который «переворачивает» изображение и распознаёт его.

Особенность хрусталика - его упругость, а хрусталик - двояковыпуклое тело. Хрусталик способен растягиваться и становиться менее выпуклым при определенных условиях, поэтому можно увидеть более удаленные предметы. В таком случае его преломляющая способность уменьшается.

При расположении предмета очень далеко изображение получается на сетчатке без напряжения мышцы хрусталика, и поэтому глаз находится в расслабленном состоянии. Когда рассматривается предмет, находящийся вблизи, происходит сжатие хрусталика и уменьшение фокусного расстояния, таким образом плоскость получаемого изображения снова совмещается с сетчаткой.

§ 2 Близорукость

У людей в процессе жизнедеятельности появляются дефекты зрения, связанные с работой, учебой и образом жизни. Для их коррекции используют очки. Распространенными дефектами являются: дальнозоркость и близорукость.

У некоторых людей глаза в расслабленном состоянии создают изображение предмета не на сетчатке, а перед ней, поэтому изображение предмета "расплывается". Удаленные предметы становятся видны не отчетливо для таких людей, но зато хорошо видны предметы, находящиеся вблизи. Это наблюдается, если велика ширина глаза или хрусталика. Этот недостаток (дефект) зрения называется близорукостью (иначе миопия).

Близоруким людям необходимы очки с рассеивающими линзами. Свет проходит через рассеивающую линзу, затем через хрусталик (получается система линз), и изображение фокусируется точно на сетчатку. С помощью очков близорукий человек может рассматривать удаленные предметы, как и человек с нормальным зрением.

§ 3 Дальнозоркость

Другие люди хорошо видят далекие предметы, но не могут различить те, что находятся вблизи. У них в расслабленном состоянии четкое изображение удаленных предметов получается за сетчаткой. В результате изображение предмета "расплывается". Когда ширина глаза недостаточно большая или хрусталик глаза плоский, тогда человек видит удаленные предметы четко, а близкие - плохо. Этот недостаток зрения называется дальнозоркостью.

§ 4 Пресбиопия

Старческая дальнозоркость или пресбиопия возникает, потому что с возрастом снижается эластичность хрусталика. Он уже не сокращается так хорошо, как у молодых людей. Дальнозорким людям можно помочь с помощью очков с собирающими линзами.

Выполняя гимнастику для глаз, соблюдая режимы отдыха, прогулок на свежем воздухе, утренние процедуры и спорт, можно поддерживать эластичность мышц глаза всегда в здоровом состоянии, чтобы не возникали те или иные заболевания. Проявлять заботу и беречь глаза нужно смолоду.

Список использованной литературы:

Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений /А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
Физика 7-9. Учебник. И.В.Кривченко.
Физика. Справочник. О.Ф. Кабардин. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2010.
Физика. 9 класс. Пинский А.А., Разумовский В.Г. и др. 4-е изд. - М.: 2003.

Использованные изображения:

Тема урока: Близорукость и дальнозоркость. Очки. 8 класс.

Цели и задачи:

Подведение итогов темы «Оптические явления».

Выяснить понимание учащимися темы «Глаз как сложная оптическая система».

Познакомить учащихся с дефектами зрения «близорукость» и «дальнозоркость», причинами их возникновения и способами исправления.

оборудование: экран, проекционный аппарат, дидактический материал (карточки), электронная таблица, интерактивная программа «очки».

Ход урока.

Орг. момент. (1 мин) Здравствуйте, ребята. Важнейшим из органов чувств человека является зрение. Через него человек получает 90% информации. Но бывает так, что зрение портится, глаза заболевают, и чтобы знать как помочь человеку, необходимо понимать природу и механизм видения.

АОЗ. (8 мин) Проверка решения домашних задач.

а) № 1378 (сб. задач п/р Лукашика)

Дано: СИ: Решение:

F 1 =0,8 м 0,8 м. D= D 1 = =1,25 дптр.

F 2 = 250 cм 2,5 м D 2 = =0,4 дптр.

F 3 = 200мм 0,2 м D 3 = = 5дптр.

D 1 =? D 2 =? D 3 =? Ответ: 1,25 дптр; 0,4дптр, 5 дптр.

б) Найти построением оптический центр линзы, её фокусы. Определить тип линзы.

Построение: 1 Соединить S и S 1 . Точка пересечения с линзой – центр линзы.

2 Провести прямую перпендикулярную линзе –главная оптическая ось линзы. 3 Из точки S – прямую, параллельную главной оптической оси, преломить и соединить с S 1 . Преломленный луч пересечет ось в точке фокуса. 3 Так как лучи сошлись, значит линза собирающая.

Вопросы для проверки домашнего задания:

Какова природа света? (Электромагнитная)

Чему равна скорость света в вакууме? (300.тыс км/ч)

Почему луч прожектора в тумане виден хорошо, а в ясную погоду хуже? (потому, на частичках воды он рассеивается)

Можно ли с помощью льда развести огонь? (Да. Если лед прозрачен, сделать двояковыпуклую линзу и в её фокусе расположить бумагу).

Карточки для индивидуального задания.

Фронтальный опрос учащихся:

Как устроен глаз человека? (по таблице)

Какие части глаза образуют его оптическую систему?

Охарактеризовать изображение, полученное на сетчатке глаза.

Почему же человек видит изображение не перевернутым?

У всех ли живых существ наблюдается такая приспосабливаемость мозга?

Почему при переводе взгляда с близкого расстояния на удаленное мы продолжаем видеть его четкий образ?

Чему равно расстояние наилучшего зрения?

Каково преимущество зрения двумя глазами?

Может ли видеть человек-невидимка? (нет, т.к. хрусталик и воздух будут иметь одну плотность и свет преломляться не будет).

Оценить.

3 Сообщение темы урока (18мин)

Видеофильм «Линзы» (из фильмотеки)

учитель: О чем напомнил фильм?

1 Какие виды линз мы знаем? (собирающие, рассеивающие)

2 в какие оптические приборы входят линзы? (телескоп, фотоаппарат…

Сбой в работе оптической системы глаза приводит к различным заболеваниям. Самые распространенные дефекты это близорукость и дальнозоркость.

презентация «Зрение»

Слайд 2. По форме глаз – шар диаметром 2,5 см и массой около 7-8 г. Глазное яблоко располагается в глазнице, спереди его оберегают веки. Брови предотвращают попадание в глаза пота со лба, а веки с ресницами защищают их от снега, дождя и пыли. Назначение слёз – смачивать поверхность глазного яблока, чтобы она не высохла. Слёзные желёзки за сутки вырабатывают до 1 мл слёз.

Слайд 3 По строению глаз похож на фотокамеру.

Стенка его состоит из трёх оболочек:

наружной (белой непрозрачной склеры и прозрачной роговицы);

сосудистой – с радужкой;

сетчатой.

Слайд 4 Зрачок - отверстие, которое «впускает» световые лучи внутрь глаза

Хрусталик – маленькая двояковыпуклая линза.

Сетчатка – экран глаза; именно она воспринимает световые волны и преобразует их в электрические импульсы, которые попадают в головной мозг.

Слайд 5 Близорукость.

Если приходится слишком долго рассматривать предметы на близком расстоянии, хрусталик принимает «меры предосторожности» - удлиняется, - и дальние предметы без очков уже не разглядеть (развивается близорукость). Дефект развивается обычно в школьные годы из за продолжительного чтения и недостаточной освещенности. (В Японии 50% близоруких из за иероглифов)

Слайд 6 Дальнозоркость

У пожилых людей хрусталик становится более плоским, тогда трудно рассмотреть близкие предметы (развивается дальнозоркость).Обычно наблюдается у младенцев и стариков.

Слайд 7 Коррекция близорукости и дальнозоркости.

Коррекция близорукости и дальнозоркости осуществляется посредством подбора сферических линз.

Слайд 8 Астигматизм

Астигматизм – асимметрия резкости изображения по вертикали и горизонтали.

Коррекция астигматизма осуществляется посредством подбора цилиндрических линз.

Слайд 9 Косоглазие

Косоглазие – дефект, вызванный несогласованной работой мышц, из-за чего глаза смотрят в разные стороны. Мозг в этом случае принимает во внимание только одно изображение.

Чтобы заставить работать глаз с ослабленными мышцами, ребёнку временно закрывают правильно действующий глаз.

Слайд 10 Дальтонизм

Дальтонизм – неспособность различать цвета, если колбочки какого – либо вида оказываются с дефектом. Это расстройство зрения названо по фамилии английского химика и физика Джона Дальтона, впервые исследовавшего это явление. Дальтонизмом страдают 8% мужчин и 0,5% женщин. Одни дальтоники не воспринимают красный цвет, другие – зелёный, третьи – фиолетовый. Встречаются и такие люди, для которых мир «окрашен» только в оттенки серого.

Слайд 11 Куриная слепота

Куриная слепота – потеря зрения при слабом освещении. Этот дефект вызван нехваткой витамина А, вследствие чего в палочках не образуется белок зрительных пурпур (именно он под действием света разлагается, а в темноте восстанавливается).

Близорукость и дальнозоркость компенсируется очками, главной деталью которых являются линзы. Близорукость – рассеивающими, дальнозоркость – собирающими. Первые очки изобретены в конце XVIII века во Франции.

4 Закрепление (5 мин)

Где получается изображение при близорукости? (перед сетчаткой)

Причины близорукости? (избыточная оптическая сила глаза, удлинение оси глаза)

Какие линзы компенсируют близорукость? (рассеивающие Д-)

Где получается изображение при дальнозоркости? (за сетчаткой)

Причины дальнозоркости? (недостаточная оптическая сила хрусталика, уменьшение длины оси глаза).

Какие линзы компенсируют дальнозоркость? (собирающие Д+)

Почему в учебнике не приводится фокусное расстояние глаза? (хрусталик постоянно изменяет кривизну, поэтому не имеет постоянного фокуса)

5 Применение ЗУН (10мин)

Угол между зеркалом и падающим лучом равен 30 0 . Найти угол отражения луча.

Идеальное зрение у человека – довольно редкое явление. Чаще всего диагностируются такие отклонения, как близорукость либо дальнозоркость. Но в некоторых случаях могут быть близорукость и дальнозоркость одновременно. Такое состояние может быть вызвано либо пресбиопией, либо астигматизмом.

Пресбиопия – это обычная старческая близорукость, диагностируемая у всех людей в возрасте старше 45 лет. Это именно тот возрастной рубеж, когда хрусталик становится менее эластичным. Определить, что у человека развивается астигматизм, может только врач.

Механизм развития дефектазрения

Понять, что собой представляют заболевания, поможет физика. Луч свет, после прохождения через зрачок, преодолевает еще несколько различных сред:

роговица;
передняя/задняя камера, зрительного органа;
хрусталик и стекловидное тело.

И только после этого воспринимается сетчаткой глаза. Желтое пятно, расположенное напротив хрусталика, принимает изображение и передает его на поверхность сетчатки в четком, но перевернутом виде.

Способность видеть четкую картинку обусловлена способностью хрусталика глаза менять кривизну. Это становится возможным вследствие расслабления и напряжения мышц глаза. Если отклонений нет, то картинка фокусируется на сетчатке. При отклонении – место сбора лучей изменено.

Чем отличается миопия от дальнозоркости?

Основное отличие снова физика – длина преломления луча. Чтобы было более понятно, то:

При миопии четким остаются изображения предметов, расположенных вблизи. При гиперметропии более четко глазом воспринимаются удаленные изображения.
Близорукость чаше всего диагностирует в детском и подростковом возрасте, тогда как дальнозоркость – в основном удел взрослых людей пенсионного возраста.

А теперь немного подробнее об этих заболеваниях.

Близорукость

Близорукость (еще ее называют миопия) представляет собой дефект зрения, для которого характерно фокусирование изображения перед сетчаткой глаза. Если говорить более понятным языком, то человек, у которого близорукое зрение, хорошо видит расположенные вблизи предметы, но плохо различает удаленные. Все, что находится вдалеке, выглядит смазанным и нечетким.

Коррекция миопии

Именно очки являются самым простым и безопасным способом коррекции патологии. В них используются вогнутые, способные рассеивать свет, линзы. Они способствуют правильному преломлению луча, при котором фокусировка изображения проходит естественным образом, т.е. картинка размещается на поверхности сетчатки.

Совет! Очки для коррекции близорукости практически всегда имеют знак «минус», тогда как дальнозоркость – всегда «плюс».

При начальной степени близорукости очки можно не носить, но это не значит, что с глазами все в порядке. Не стоит забывать, что отсутствие коррекции патологи приводит к ее прогрессированию. Если очки, все же, выписываются, то используются они исключительно для выполнения работы, требующей повышенного напряжения глаз. При выполнении действий вблизи, очки не используются.

При средней миопии очки необходимо носить постоянно, поскольку в этом случае предметы расположенные вблизи также приобретают размытые очертания. Достаточно часто при средней миопии рекомендуется использовать вторую пару очков для работы с предметами на близком расстоянии. Они всегда слабее основной пары на несколько диоптрий.

Совет! При высокой степени близорукости очки надо носить постоянно.

Дальнозоркость

Дальнозоркость (гиперметропия) – отклонение зрения, при котором изображении фокусируется за поверхностью сетчатки. Это значит, что четкими выглядят предметы, расположенные вдали, но вот ближние оказываются размытыми.

К симптомам дальнозоркости можно отнести:

плохое «ближнее» зрение;
плохое «дальнее» зрение, что типично для высоких степеней отклонения;
быстрая утомляемость глаз во время чтения;
перенапряжение глаз, сопровождающееся головной болью и жжением;
может формироваться косоглазие и амблиопия;
наблюдаются частые воспаления глаз.

При дальнозоркости может развиться глаукома и это одно из наиболее опасных осложнений патологии.

Причины гиперметропии

Причины патологии могут быть следующими:

Совет! При отсутствии адекватного лечения близорукость может перейти в дальнозоркость, что грозит усложнением клинической картины.

Коррекция патологии

Для коррекции дальнозоркости, также используются очки. Но в этом случае могут назначаться следующие виды:

Лечение патологий

Метод лечения, как дальнозоркости, так и близорукости должен подбирать специалист. Чаще всего это коррекция с помощью очков. При желании их можно с успехом заменить на контактные линзы.

В некоторых случаях может использоваться лазерная коррекция зрения либо проведена классическая хирургическая операция. Стоит понимать, что процесс лечения сугубо индивидуален. Начата терапия может быть только после проведения полного обследования глаз.