Подготовил Студент ФМФ 2 курса 4 группы Кухаренко

Подготовил: Студент ФМФ 2 курса 4 группы Кухаренко Владислав Проверил: Кандидат физико-математических наук, профессор кафедры экспериментальной и теоретической физики Попов П. А.

СОДЕРЖАНИЕ • • 1. Ведение 2. Структура глаза. 3. Оптическая система глаза. 4. Дефекты зрения. 5. Оптические обманы. 6. Заключение. 7. Список используемой литературы.

ВВЕДЕНИЕ Зрение играет огромную роль в нашей жизни. Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему. Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача - "передать" правильное изображение зрительному нерву.

• Актуальность темы - для хорошего зрения необходимо, прежде всего, чёткое изображение рассматриваемого предмета на сетчатке. Это изображение получается в результате прохождения лучей через оптическую систему глаза, нарушение любой составной части которой приводит к получению нечёткого изображения. • Цель работы – изучить и проанализировать физические основы зрения. • Задачи: • 1. Проанализировать структуру и оптическую систему глаза. • 2. Определить причины нарушения зрения (дефекты). • 3. Определить причины оптического обмана (иллюзий) • Предмет исследования – зрение человека.

Структура глаза • По форме глаз – шар диаметром 2, 5 см и массой около 7 -8 г. Глазное яблоко располагается в глазнице, спереди его оберегают веки. Брови предотвращают попадание в глаза пота со лба, а веки с ресницами защищают их от снега, дождя и пыли. Назначение слёз – смачивать поверхность глазного яблока, чтобы она не высохла. Слёзные желёзки за сутки вырабатывают до 1 мл слёз.

Знаете ли вы, что… • По статистике, женщины плачут в четыре раза чаще мужчин, но это связано не с мужественностью или женственностью, а с содержанием гормона пролактина, который отвечает за выработку грудного молока и слёз.

Знаете ли вы, что… • В Византии, Персии, у древних славян замужние женщины собирали слёзную жидкость в специальные сосуды и использовали для лечения ран.

По строению глаз похож на фотокамеру. Стенка его состоит из трёх оболочек: ü сосудистой – с радужкой; наружной (белой непрозрачной склеры и прозрачной роговицы); ü сосудистой – с радужкой; ü сетчатой.

ü Зрачок - отверстие, которое «впускает» световые лучи внутрь глаза ü Хрусталик – маленькая двояковыпуклая линза. ü Сетчатка – экран глаза; именно она воспринимает световые волны и преобразует их в электрические импульсы, которые попадают в головной мозг.

Свойства глаза Слепое пятно (место выхода зрительного нерва , свет в этой области невидим) Палочки (чувствительны к яркости) Сетчатка Жёлтое пятно (место напротив зрачка с наибольшей плотностью зрительных клеток, место наивысшей остроты зрения) Колбочки (чувствительны к cвету)

Ø Острота зрения – способность различать мелкие предметы. Ø Аккомодация – способность глаза приспосабливаться к видению как на близком, так и на далёком расстоянии. Ø Адаптация – рефлекторное приспособление глаза к изменению яркости Ø Цвет радужки - зависимость от количества пигмента меланина. Ø Инерционность – среднее время сохранения светового ощущения. Ø Цветоощущение – способность различать цвета. Ø Бинокулярность зрения – способность воспринимать глубину пространства (стереоэффект).

Оптическая система глаз. Геометрическая оптика возникла на заре науки. Она пыталась объяснить законы распространения света и построения изображений при помощи оптических приборов. Иоганн Кеплер впервые рассмотрел глаз как обычный оптический прибор

• Он пришёл к выводу: изображение на сетчатке перевернутое, и уменьшенное. На вопрос, почему же мир воспринимается неперевернутым, он отвечал: “Я оставил его натурфилософам”. Натурфилософы, т. е. физиологи, ответили на него столетиями позже. Дело в том, что глаз соединен с головным мозгом с помощью зрительного нерва. Этот нерв находится внутри особого отростка, прикрепленного к задней стенке глаза. Он и передает поступающие на сетчатку сигналы в форме импульсов, которые расшифровываются в мозгу.

Дефекты зрения • Близорукость и дальнозоркость • Астигматизм • Косоглазие • Дальтонизм • Куриная слепота

Близорукость Если приходится слишком долго рассматривать предметы на близком расстоянии, хрусталик принимает «меры предосторожности» удлиняется, - и дальние предметы без очков уже не разглядеть (развивается близорукость).

Дальнозоркость У пожилых людей хрусталик становится более плоским, тогда трудно рассмотреть близкие предметы (развивается дальнозоркость).

Коррекция близорукости и дальнозоркости осуществляется посредством подбора сферических линз.

ü Астигматизм – асимметрия резкости изображения по вертикали и горизонтали. Коррекция астигматизма осуществляется посредством подбора цилиндрических линз.

ü Косоглазие – дефект, вызванный несогласованной работой мышц, из-за чего глаза смотрят в разные стороны. Мозг в этом случае принимает во внимание только одно изображение. Чтобы заставить работать глаз с ослабленными мышцами, ребёнку временно закрывают правильно действующий глаз.

ü Дальтонизм – неспособность различать цвета, если колбочки какого – либо вида оказываются с дефектом. Это расстройство зрения названо по фамилии английского химика и физика Джона Дальтона, впервые исследовавшего это явление. Дальтонизмом страдают 8% мужчин и 0, 5% женщин. Одни дальтоники не воспринимают красный цвет, другие – зелёный, третьи – фиолетовый. Встречаются и такие люди, для которых мир «окрашен» только в оттенки серого.

ü Куриная слепота – потеря зрения при слабом освещении. Этот дефект вызван нехваткой витамина А, вследствие чего в палочках не образуется белок зрительных пурпур (именно он под действием света разлагается, а в темноте восстанавливается).

Оптические обманы • «Мы смотрим не глазами, а мозгом» , говорят физиологи. Зрительные обманы и иллюзии возникают из-за того, что, когда мы видим, то бессознательно рассуждаем, причём невольно вводим себя в заблуждение. Так что правильнее было бы говорить не об «обманах зрения» , а об «обманах суждения» .

Иллюзии. Известен ряд иллюзий, обусловленных оптическим несовершенством глаза, некоторыми особыми свойствами различных анализаторов, участвующих в зрительном процессе (сетчатка, рефлексы нервов).

Иррадиация Явление иррадиации (по-латыни - неправильное излучение) состоит в том, что светлые предметы на темном фоне кажутся более увеличенными против своих настоящих размеров и как бы захватывают часть темного фона.

Фигура и фон • Здесь мы рассмотрим ряд иллюзий зрения, обусловленных влиянием контраста яркости, т. е. отношения разности яркостей объекта и фона к яркости фона. Во-первых, на более темном фоне мы видим фигуры более светлыми и, наоборот, на светлом - более темными. Во-вторых, при восприятии фигуры и фона мы склонны видеть прежде всего пятна меньшей площади, а также пятна более яркие "выступающие", причем чаще всего фон нам кажется лежащим дальше от нас, за фигурой. Чем больше контраст яркости, тем лучше заметен объект и тем отчетливее видны его контур и форма. На рисунке большинство видит в первую очередь вазу, а затем два силуэта.

Портретные иллюзии • Многим приходилось видеть так называемые загадочные, как бы живые, портреты, которые всегда смотрят на нас, следя за нашими передвижениями и обращая глаза туда, куда мы переходим. Это объясняется тем, что зрачки глаз на портрете помещены в середине разреза глаз. Именно такими мы видим глаза, смотрящие на нас, когда же глаза смотрят в сторону, мимо нас, то зрачок и вся радужная оболочка кажутся нам находящимися не на середине глаза, а смещенными в бок. Когда мы отходим в сторону от портрета, зрачки, конечно, своего положения не меняют - остаются посреди глаз, а так как все лицо мы продолжаем видеть в прежнем положении по отношению к нам, то нам и кажется, что портрет повернул голову и следит за нами.

Аномальные иллюзии движения Многие иллюзии движения которые относятся к аномальным иллюзиям движения, связаны с периферическим зрением. Многие иллюзии возникают не только в пилообразных профилях различного градиента, но и в картинках с пошаговыми переходом градиента

ЗАКЛЮЧЕНИЕ • Геометрическая оптика, используя закон Снелла, может хорошо объяснить, как роговица и хрусталик формируют изображение на сетчатке. Сюда входят и модели систем множественных линз и оптические модели глаза. Острота зрения может ухудшаться вследствие аберраций линз и влияния дифракции. Несовершенства зрения могут быть исправлены коррекционными линзами, выполненными на основе оптических моделей. Модели формирования изображения и свойства глаза можно связать со зрением и зрительным восприятием, включая физику восприятия цвета. Молекулярные процессы в палочках и колбочках в сетчатке, которые детектируют свет и посылают сигналы в мозг, могут быть охарактеризованы и смоделированы для дальнейшего развития понимания процессов зрения.

Список используемой литературы 1. Брэгг У. “Мир света” издательство “Знание” М. : Знание 1991. 144 с. 2. Вавилов С. “Глаз и солнце” издательство “Наука” М. , : 1987. 233 с. 3. Гальперин С. “Анатомия и физиология человека” М. : “Высшая школа”, 1974. 123 с. 4. Демидов В. “Как мы видим то, что видим”, издательство “Знание”, М. , : 1979. 234 с. 5. Толанский С. “Удивительные свойства света” издательство “Мир”, 1991. 176 с. 6. Филлимович Б. “Световые явления вокруг нас” Москва, “Просвещение”, 1989. 232 с. 7. Материалы сайта "Интелектуальные развлечения". 8. Военно-полевая хирургия, под ред. К. М. Лисицына, Ю. Г. Шапошникова. Москва, медицина, 1982 г. 9. Тренируйте зрение: брошюра Г. Г. Демирчоглян. М. : 1990 г. 134 с. 10. Журнал «Древо познания» , выпуск № 1, страницы 1 -4. 11. Занимательная Физика (книга 2 – Я. И. Перельман), издание девятнадцатое, издательство «Наука» , Москва, 1976 г. 134 с.