光学
正常眼
正常眼可以调节,从近点(25 cm)一直到无穷远都能看清。
正常眼——交互式光学模拟。正常眼可以调节,从近点(25 cm)一直到无穷远都能看清。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室,提供实时 SI 测量和分步引导教程。
正常视力
正常眼可以调节,从近点(25 厘米)一直到无穷远都能看清。
正视眼(正常眼)无需调节即可将来自无穷远的平行光线聚焦于视网膜。睫状肌随后可改变晶状体形状,将焦点移近,最近可达近点(成年人约 25 cm)。本预设模拟放松状态下对远处景物的聚焦。
- 近点 ≈ 25 cm
- 远点 ∞
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面:探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
通过改变内部晶状体的焦距(调节),正常的眼睛可以聚焦在从近点到无限远的任何物体上。眼睛是否需要更短或更长的焦距才能聚焦到更近的物体?
预测权重
- 更短——更近的物体需要眼睛的晶状体更强烈地弯曲光线,以仍然聚焦在相同的视网膜距离上。
- 较长的焦距适合较近的物体。
- 焦距不需要根据不同的物距而改变。
可变角色
您设置的内容:
- 物距d_o (cm)
您测量的内容:
- 所需焦距f (cm)
调查如何进行
- 打开「健康的眼睛:持续调节(normal-eye)」预设并按重置。视网膜位于眼睛晶状体后面固定的 2.2 厘米处。
- 启用所需焦距读数。
- 设置每次试验的物距,并记录眼睛必须采用的焦距,以将图像保留在视网膜上。
控制方程
眼睛调节 — P = 1/f
为了保持视网膜图像清晰,眼睛不断调整晶状体的焦距:f = d_o·R/(d_o + R),其中R是固定的视网膜距离。较近的物体需要较短的焦距(更强的聚焦能力)。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一项试验,使用 R = 2.2 cm(视网膜距离)计算 f = d_o·R/(d_o + R)。与表比较。
- 解释为什么 f 总是保持在 R = 2.2 cm 以下,当 d_o 变得非常大时(放松眼睛,聚焦于无穷远)接近它,并且对于更近的物体则进一步下降到低于它(更多的调节努力)。
这在实验室之外的地方表现出来
- 正常眼睛的近点(约25厘米)设定了眼睛肌肉可以达到的最短焦距;它的远点(无穷远)设置最长(完全放松)。解释为什么即使在健康的眼睛中,衰老通常也会增加近点(老花眼)——晶状体失去灵活性,而不是无限远处的聚焦能力。
- 相机自动对焦系统的机械功能与您的眼睛的生物学功能相同:调整镜头的有效焦距(通常通过移动镜头,而不是改变其形状),以在不同物距下保持传感器上的图像清晰。为什么相机镜头会发生物理移动,而眼睛的晶状体却会改变形状?
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 欢迎学习正常眼
- 选择眼睛
- 点击播放
- 放松时的远视力
- 打开检查器
- 完成了!
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