光学
正常な目
正常な目は、近点(25 cm)から無限遠まで、調節して焦点を合わせられる。
正常な目 — インタラクティブな光学シミュレーション。正常な目は、近点(25 cm)から無限遠まで、調節して焦点を合わせられる。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
正常視
正常眼は近点(25 cm)から無限遠まで、調節して焦点を合わせられます。
正視眼は調節なしで無限遠からの平行光線を網膜上に焦点を結びます。毛様体筋は近点(成人で約25cm)までの近くの物体に対してレンズの形を調節できます。このプリセットは遠くの景色に対する弛緩した焦点合わせをモデル化しています。
- 近点 ≈ 25 cm
- 遠点 ∞
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
正常な眼は内部レンズの焦点距離を調節して近点から無限遠まで焦点を合わせます。近い物体に焦点を合わせるには短い焦点距離と長い焦点距離のどちらが必要ですか?
検討する予測
- 短い。近い物体には網膜距離へ焦点を合わせるため強く光を曲げる必要があります。
- 近い物体には長い焦点距離が必要です。
- 物体距離が違っても焦点距離を変える必要はありません。
可変的な役割
設定するもの:
- 物体距離 d_o (cm)
測定するもの:
- 必要焦点距離 f (cm)
実験の進め方
- normal-eye プリセットを開いて Reset を押します。網膜はレンズの後ろ2.2 cmに固定です。
- 必要焦点距離読み出しを有効にします。
- 各試行で物体距離を設定し、網膜に像を保つ焦点距離を記録します。
支配方程式
眼の調節 — P = 1/f
網膜像を鮮明に保つため眼は f = d_o·R/(d_o + R) で焦点距離を連続調節します。R は固定網膜距離で、近物体ほど短い焦点距離(強い焦点力)が必要です。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 網膜距離 R = 2.2 cm を用いて f = d_o·R/(d_o + R) を計算し表と比較します。
- f が常に R より少し短く、遠方では R に近づき、近物体ではさらに短くなる理由を説明します。
実験以外での活用
- 正常眼の近点約25 cmは筋肉が作れる最短焦点距離、遠点(無限遠)は最長です。老化で近点が遠くなる老視は、無限遠の焦点力でなくレンズの柔軟性が失われるためです。
- カメラのオートフォーカスはレンズの有効焦点距離を機械的に変え、異なる物体距離をセンサーに結像します。眼は形を変え、カメラはレンズを動かす理由を説明します。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 正常視へようこそ
- 目を選択
- 再生
- 遠方視(調節なし)
- インスペクターを開く
- 完了です!
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。