Optika

Zdravé oko

Zdravé oko akomoduje na zaostrenie čohokoľvek od blízkeho bodu (25 cm) až do nekonečna.

Zdravé oko — interaktívna simulácia Optika. Zdravé oko akomoduje na zaostrenie čohokoľvek od blízkeho bodu (25 cm) až do nekonečna. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Normálne videnie

Normálne oko akomoduje na zaostrenie čohokoľvek od blízkeho bodu (25 cm) po nekonečno.

Emetropické oko zaostruje rovnobežné lúče z nekonečna na sietnicu bez akomodácie. Vráskovcový sval potom môže upraviť tvar šošovky pre bližšie predmety až po blízky bod (~25 cm u dospelých). Predvolba modeluje uvoľnené zaostrenie pre vzdialené scény.

• Blízky bod ≈ 25 cm
• Ďaleký bod ∞

Prehľad skúmania

Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória

Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.

Hlavná otázka

Normálne oko vie zaostriť na objekty kdekoľvek od svojho blízkeho bodu po nekonečno zmenou ohniskovej vzdialenosti svojej vnútornej šošovky (akomodácia). Potrebuje oko kratšiu alebo dlhšiu ohniskovú vzdialenosť na zaostrenie bližšieho predmetu?

Predikcie na zváženie

• Kratšiu — bližší predmet potrebuje, aby šošovka oka lácala svetlo silnejšie, aby stále zaostrovala na tú istú vzdialenosť sietnice.
• Dlhšiu ohniskovú vzdialenosť pre bližšie predmety.
• Ohnisková vzdialenosť sa nemusí meniť pre rôzne vzdialenosti predmetu.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Vzdialenosť predmetu d_o (cm)

Čo meriaš:

• Potrebná ohnisková vzdialenosť f (cm)

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu normálne oko a stlač Resetovať. Sietnica sedí pevne 2.2 cm za šošovkou oka.
2. Zapni odčítanie potrebnej ohniskovej vzdialenosti.
3. Nastav vzdialenosť predmetu pre každý pokus a zaznamenaj ohniskovú vzdialenosť, ktorú musí oko prijať, aby obraz zostal na sietnici.

Riadiaca rovnica

Akomodácia oka — P = 1/f

Aby obraz na sietnici zostal ostrý, oko priebežne upravuje ohniskovú vzdialenosť svojej šošovky: f = d_o·R/(d_o + R), kde R je pevná vzdialenosť sietnice. Bližšie predmety vyžadujú kratšie ohniskové vzdialenosti (silnejšiu zaostrovaciu silu).

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus vypočítaj f = d_o·R/(d_o + R) s R = 2.2 cm (vzdialenosť sietnice). Porovnaj s tabuľkou.
• Vysvetli, prečo f vždy zostáva len tesne pod R = 2.2 cm, približujúc sa jej, keď d_o rastie veľmi (uvoľnené oko, zaostrenie na nekonečno), a klesajúc ďalej pod ňu pre bližšie predmety (väčšia námaha akomodácie).

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Blízky bod normálneho oka (asi 25 cm) určuje najkratšiu ohniskovú vzdialenosť, ktorú svaly oka dokážu dosiahnuť; jeho ďaleký bod (nekonečno) určuje najdlhšiu (úplne uvoľnenú). Vysvetli, prečo starnutie typicky zvyšuje blízky bod (presbyopia) aj inak zdravom oku — šošovka stráca flexibilitu, nie zaostrovaciu schopnosť na nekonečno.
• Autofokus fotoaparátu robí mechanicky to, čo tvoje oko biologicky: upravuje efektívnu ohniskovú vzdialenosť svojej šošovky (zvyčajne pohybom šošovky, nie zmenou jej tvaru), aby obraz zostal ostrý na snímači pri rôznych vzdialenostiach predmetu. Prečo môže šošovka fotoaparátu fyzicky hýbať, kým šošovka tvojho oka mení tvar?

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

1. Vitaj pri normálnom oku
2. Vyber oko
3. Stlač Prehrať
4. Uvoľnené videnie do diaľky
5. Otvor panel Vlastnosti
6. Zvládol si to!

Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.

Otvoriť interaktívne laboratórium →

Stiahnuť pracovný list →

Rovnica tenkej šošovky