Оптика

Нормальный глаз

Нормальный глаз аккомодирует, чтобы фокусировать всё от ближней точки (25 cm) до бесконечности.

Нормальный глаз — интерактивная симуляция (Оптика). Нормальный глаз аккомодирует, чтобы фокусировать всё от ближней точки (25 cm) до бесконечности. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Нормальное зрение

Нормальный глаз аккомодирует, фокусируя всё от ближней точки (25 cm) до бесконечности.

Эмметропический глаз фокусирует параллельные лучи из бесконечности на сетчатку без аккомодации. Ресничная мышца затем подстраивает форму линзы для более близких предметов вплоть до ближней точки (~25 cm у взрослых). Пресет моделирует расслабленную фокусировку для далёких сцен.

• Ближняя точка ≈ 25 см
• Дальняя точка ∞

Краткое описание исследования

Спланируйте вопрос до открытия лаборатории

Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.

Движущий вопрос

Нормальный глаз может фокусировать предметы от ближней точки до бесконечности, меняя фокусное расстояние внутренней линзы (аккомодация). Нужен ли глазу более короткий или более длинный фокус для более близкого предмета?

Прогнозы для взвешивания

• Более короткий — более близкий предмет требует от линзы глаза сильнее преломлять свет, чтобы сфокусировать на то же расстояние до сетчатки.
• Более длинный фокус для более близких предметов.
• Фокусное расстояние не должно меняться для разных расстояний.

Роли переменных

Что вы задали:

• Расстояние до предмета d_o (cm)

Что вы измеряете:

• Требуемый фокус f (cm)

Как идёт исследование

1. Откройте пресет normal-eye и нажмите «Сброс». Сетчатка сидит фиксированно в 2.2 cm за линзой глаза.
2. Включите показание требуемого фокусного расстояния.
3. Задайте расстояние до предмета для каждой пробы и запишите фокусное расстояние, которое глаз должен принять, удерживая изображение на сетчатке.

Определяющее уравнение

Аккомодация глаза — P = 1/f

Чтобы изображение на сетчатке оставалось резким, глаз непрерывно подстраивает фокусное расстояние своей линзы: f = d_o·R/(d_o + R), где R — фиксированное расстояние до сетчатки. Более близкие предметы требуют меньших фокусных расстояний (более сильной фокусировки).

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите f = d_o·R/(d_o + R) при R = 2.2 см (расстояние до сетчатки). Сравните с таблицей.
• Объясните, почему f всегда остаётся чуть меньше R = 2.2 см, приближаясь к нему при очень больших d_o (расслабленный глаз, фокус на бесконечность) и опускаясь ещё ниже для близких предметов (большее усилие аккомодации).

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Ближняя точка нормального глаза (около 25 cm) задаёт самый короткий фокус, достижимый мышцами; дальняя точка (бесконечность) — самый длинный (полное расслабление). Объясните, почему возраст обычно поднимает ближнюю точку (пресбиопия) даже у здорового глаза — линза теряет гибкость, а не дальнюю фокусировку.
• Автофокус камеры механически делает то, что глаз биологически: подстраивает эффективный фокус (обычно двигая линзу, а не меняя форму), держа изображение резким на матрице. Почему линза камеры двигается физически, а линза глаза меняет форму?

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Добро пожаловать к нормальному глазу
2. Выберите глаз
3. Нажмите Play
4. Расслабленное дальнее зрение
5. Откройте панель свойств
6. Готово!

Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.

Открыть интерактивную лабораторию →

Скачать рабочий лист →

Формула тонкой линзы