Zdravé oko: priebežná akomodácia
1 · Predikuj
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?
- 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.
2 · Priprav
- Otvor predvolbu normálne oko a stlač Resetovať. Sietnica sedí pevne 2.2 cm za šošovkou oka.
- Zapni odčítanie potrebnej ohniskovej vzdialenosti.
- Nastav vzdialenosť predmetu pre každý pokus a zaznamenaj ohniskovú vzdialenosť, ktorú musí oko prijať, aby obraz zostal na sietnici.
3 · Zbieraj údaje
| Vzdialenosť predmetu d_o (cm) | Potrebná ohnisková vzdialenosť f (cm) |
|---|---|
| 30.00 | |
| 60.00 | |
| 120.00 |
Zaznamenaj potrebnú ohniskovú vzdialenosť f (os y) verzus vzdialenosť predmetu d_o (os x) pre svoje tri pokusy. Približuje sa f vzdialenosti sietnice (2.2 cm), keď d_o rastie veľké?
4 · Analyzuj
- 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).
5 · Rozšír
- 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?
Fyzika za týmto experimentom
Akomodácia oka
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).
Optika
- Spojná šošovka: skutočné obrazy za 2f
- Ohnisko: kam obrazy utekajú do nekonečna
- Šošovka ako lupa
- Rozptylná šošovka: vždy zdánlivý, vždy zmenšený
- Duté zrkadlo: skutočné obrazy ako spojná šošovka
- Vypuklé zrkadlo: vždy zmenšený zdánlivý obraz
- Rovinné zrkadlo: špeciálny, invariantný prípad
- Zdánlivá hĺbka: prečo bazén vyzerá plytší, než je
- Úplný odraz: hraničný uhol
- Dvojšošovkové relé: reťazenie obrazov
- Zložený mikroskop: dve šošovky pre vysoké zväčšenie
- Fotografický zväčšovač: dve šošovky pre skutočný, väčší obraz