光學
正常眼
正常眼可以調節,從近點(25 釐米)一直到無窮遠都能看清。
正常眼——互動式光學模擬。正常眼可以調節,從近點(25 釐米)一直到無窮遠都能看清。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室,提供即時 SI 測量與分步引導教學。
正常視力
正常眼可以調節,從近點(25 釐米)一直到無窮遠都能看清。
正視眼能在不調節的情況下,將來自無窮遠的平行光線聚焦於視網膜上。睫狀肌接著能為更近的物體調整晶狀體形狀,直到近點(成人約 25 公分)。此預設情境模擬了觀看遠處景物時放鬆的對焦狀態。
- 近點 ≈ 25 cm
- 遠點 ∞
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面:探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定,以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
透過改變內部晶狀體的焦距(調節),正常的眼睛可以聚焦在從近點到無限遠的任何物體上。眼睛是否需要更短或更長的焦距才能聚焦到更近的物體?
預測權重
- 較短-較近的物體需要眼睛的水晶體更強烈地彎曲光線,以仍聚焦在相同的視網膜距離。
- 較長的焦距適合較近的物體。
- 焦距不需要根據不同的物距而改變。
可變角色
您設定的內容:
- 物距d_o (cm)
您測量的內容:
- 所需焦距f (cm)
調查如何進行
- 開啟 normal-eye 預設並按下 Reset。視網膜位於眼睛水晶體後方固定的 2.2 公分處。
- 啟用所需焦距讀數。
- 設定每次試驗的物距,並記錄眼睛必須採用的焦距,以將影像保留在視網膜上。
控制方程
眼睛調節 — P = 1/f
為了保持視網膜影像清晰,眼睛不斷調整水晶體的焦距:f = d_o·R/(d_o + R),其中R是固定的視網膜距離。較近的物體需要較短的焦距(更強的聚焦能力)。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一項試驗,使用 R = 2.2 cm(視網膜距離)計算 f = d_o·R/(d_o + R)。與表比較。
- 解釋為什麼 f 總是保持在 R = 2.2 cm 以下,當 d_o 變得非常大時(放鬆眼睛,聚焦於無窮遠)接近它,並且對於更近的物體則進一步下降到低於它(更多的調節努力)。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 正常眼睛的近點(約25公分)設定了眼睛肌肉所能達到的最短焦距;它的遠點(無限遠)設定最長(完全放鬆)。解釋為什麼即使在健康的眼睛中,老化通常也會增加近點(老花眼)——水晶體失去靈活性,而不是無限遠處的聚焦能力。
- 相機自動對焦系統的機械功能與您的眼睛的生物學功能相同:調整鏡頭的有效焦距(通常透過移動鏡頭,而不是改變其形狀),以在不同物距下保持感測器上的影像清晰。為什麼相機鏡頭會發生物理移動,而眼睛的水晶體卻會改變形狀?
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 歡迎學習正常眼
- 選擇眼睛
- 播放
- 放鬆時的遠視力
- 打開檢查器
- 完成了!
打開互動式模擬以構建場景,點擊運行,並透過即時測量和引導式教學進行探索。