Конспект урока: Глаз как оптическая система

МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ ЛЮБЕРЕЦКИЙ РАЙОН

посёлок КРАСКОВО

МОУ «ГИМНАЗИЯ № 56»

ОТКРЫТЫЙ УРОК ФИЗИКИ

ТЕМА: «ГЛАЗ КАК ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА»

11 КЛАСС

Учитель физики

высшей категории И.В.Юдина

2012 - 2013 учебный год

Тема урока: Глаз как оптическая система.

Тип урока: урок повторения и обобщения материала.

Вид урока: урок конференция..

Цель урока: объединить знания учащихся из физики 8 класса и биологии 8 класса по строению глаза человека, оценивать расстояние наилучшего зрения, получить представление о дефектах зрения и способах их исправления, а также истории развития оптических приборов, исправляющих зрение.

Развивающая цель: создать у школьников положительную мотивацию к выполнению умственных и практических действий, логическому мышлению, расширить кругозор и общую культуру учащихся. Развивать мышление, умение анализировать, делать выводы, пользоваться физическими приборами, получать вычислительные навыки, устную и письменную речь, память.

Воспитательная цель: привить трудолюбие, активность, взаимопомощь, самостоятельность, уважения к чужому мнению.

Технологии и формы, использованные на различных этапах урока:

А) личностно - ориентированного обучения

Б) информационно коммуникационная

В)технология проектного обучения и исследовательской деятельности учащихся

Г) технология успеха

Д) здоровье сберегающая.

Оборудование: учебники, плакаты, физические приборы (линзы), видеофильм, измерительная лента (сантиметр).

Задачи урока:

1. научить учащихся самостоятельно работать с дополнительной

литературой по заданной теме;

2. выработать у учащихся умения составлять и делать доклады, мини-проекты, оформлять информационные стенды по заданной теме;

3. помочь учащимся понять строение глаза как оптической системы;

4. выявить какие бывают дефекты зрения и их причины;

5. познакомить учащихся с профессией врача - офтальмолога, инженера - оптика;

6. познакомить учащихся с историей развития оптических приборов, исправляющих зрение;

7. формирование представлений о гигиене зрения.

План проведения урока - семинара.

1. Организационный момент.

2. Вступительное слово учителя.

3. Выступление биолога и физика.

4. Практическая работа «Оценивание расстояния наилучшего зрения»

5. Выступление будущего врача - офтальмолога по теме «Гигиена зрения».

6. Мини - проекты по истории развития, приборов исправляющих зрение.

VII. Близорукость и дальнозоркость в задачах по физике.

8. Подведение итогов.

Здравствуйте уважаемые ученики и гости!

Сегодня мы будем говорить о «зеркале человеческой души», т.е. глазах, в которых отражается всё, что нас с вами окружает, в которых преломляется солнечный свет и можно прочесть радость, грусть, вдохновение. А какие лучистые глаза сейчас в нашем классе, одни хитрые, другие весёлые, третьи серьёзные, а по цветовой гамме имеют много различий.

Физик. Ребята, сегодня на уроке мы будем изучать глаз человека, выясним, почему мы видим, узнаем, какие бывают дефекты глаза и как они устраняются.

Глаз иногда по праву называют живым фотоаппаратом (плакат «Строение глаза и фотоаппарата»), так как оптическая система глаза, дающая изображение, сходна с объективом фотоаппарата.

Что же представляет глаз человека ( не только человека)?

Биолог. Глаз человека и многих животных имеет почти шарообразную форму(рис. 1).

Глазное яблоко человека имеет диаметр примерно 25мм. Глаз защищен плотной оболочкой, называемой склерой (1). Передняя часть склеры - роговая оболочка, или роговица (10), прозрачна. За роговицей расположена радужная оболочка(7), которая у разных людей имеет разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость(5) или передняя камера.

Физик. Роговица имеет форму сферической чашечки диаметром около 12мм и толщиной 1мм. Радиус кривизны ее средне 8 мм. Показатель преломления 1,38.

Биолог. В центре радужной оболочки имеется отверстие- зрачок (6), размер которого при помощи мышечных волокон, управляемых из центрально нервной системы, может меняться.

Физик. Зрачок меняется от 2-3 мм при ярком освещении до 6-8 мм при слабом. Таким образом регулируется количество света, проходящего внутрь глаза.

Биолог. Непосредственно позади зрачка находится хрусталик (5), прозрачное и упругое тело.

Физик. Хрусталик по форме близок к двояковыпуклой линзе. Диаметр его 8-10 мм. Радиус кривизны передней поверхности в среднем 10 мм, а задней 6 мм. Показатель преломления вещества хрусталика 1,44.

Биолог. Хрусталик окружен мышцами, прикрепляющими его к склере (9). За хрусталиком расположено стекловидное тело (4).Оно прозрачно и заполняет всю остальную часть глаза.

Глазное дно покрыто сетчатой оболочкой ( сетчаткой) (3), которая прилегает к сосудистой оболочке (2). Сетчатая оболочка имеет толщину около 0,5 мм и состоит из нескольких слоев, Содержащих волокна зрительного нерва. Сетчатка состоит из палочек и колбочек и нервных клеток, от которых возбуждение идет в головной мозг. Общее число колбочек ≈ 7∙ 10 ^6, а палочек ≈ 100 ∙ 10^6. Колбочке сосредоточены в центральной части сетчатки, в желтом пятне, и особенно в его центральной ямке. Палочки расположены главным образом в переферических частях сетчатки.

Палочки имеют высокую светочувствительность, но не обеспечивают различение цвета.

Колбочки имеют более низкую светочувствительность и создают ощущение цвета.

Физик: Вопрос классу - назовите оптическую систему глаза.

Физик. Оптическая система глаза- роговица, хрусталик, стекловидное тело. Главная оптическая ось системы ОО проходит через геометрические центры роговицы, зрачка и хрусталика.

Биолог. В глазе различают еще зрительную ось О'О', проходящую через центра хрусталика и желтое пятно. В этом направлении глаз имеет небольшую светочувствительность.

Физик: Какой угол образуют оптическая и зрительная оси?

Физик. Оптическая и зрительная ось образуют небольшой угол ≈5˚.

Как же получается и воспринимается глазом изображение предмета?

Свет, падающий в глаз, преломляется на передней поверхности глаза (роговицы) на границе ее с воздухом. Поэтому из всех преломляющих сред роговица имеет наибольшую оптическую силу( 40 дптр). Затем свет, проходя через хрусталик, еще преломляется. Оптическая сила хрусталика- 16-20 дптр. Свет еще преломляется в передней камере и стекловидном теле, оптическая сила которого 3-5 дптр. Итак, оптическая сила глаза ≈63дптр, благодаря чему на сетчатке глаза образуется действительное, уменьшенное и перевернутое изображение рассматриваемых предметов.

Физик: Почему мы видим изображение не перевёрнутым?

Биолог. Свет, падая на окончания зрительного нерва, из которых состоит сетчатка, раздражает эти окончания. Раздражения по нервным волокнам передают в мозг, и человек получает зрительное впечатление, то есть видит предметы. Процесс зрения корректируется мозгом поэтому мы предметы воспринимаем не перевернутыми.

Физик. Теперь выясним, каким образом на сетчатке создается четкое изображение, когда мы переводим взгляд с отдаленного предмета на близкий и наоборот. Это происходит по тому, что кривизна хрусталика изменяется. Когда мы смотрим на дальние предметы, то кривизна хрусталика сравнительно невелика.

Биолог. В этом случае мышцы, поддерживающие хрусталик, будут расслаблены и хрусталик будет вытянут. А когда переводят взгляд на близлежащие предметы, то мышцы сжимают хрусталик (рис.3).

Физик. Тогда кривизна хрусталика и оптическая сила увеличиваются.

Биолог. Проведём практическую работу. Способность глаза приспосабливаться к видению как на близком, так и на далеком расстоянии, называется аккомодацией глаза. Предел аккомодации глаза наступает, когда предмет находится на расстоянии 12 см от глаза. Придвиньте страницу учебника на расстояние 12 см, что вы наблюдаете? Расстояние наилучшего зрения (отодвигайте страницу от глаз), при котором детали предметов можно рассматривать без напряжения для нормального глаза,-25см. Это следует учитывать, когда пишите, читаете, шьете и т.д.

Физик. Но какое преимущество дает зрение двумя глазами?

Биолог. Во-первых, мы видим большее пространство, то есть увеличивается поле зрения. Во-вторых зрение двумя глазами позволяет различать, какой предмет находится ближе, а какой дальше от нас. Дело в том, что на сетчатке левого и правого глаза получаются разные изображения, мы как бы видим предметы слева и справа. И чем ближе предмет, тем заметнее это различие, оно и создает впечатление разницы в расстоянии, хотя изображения сливаются в нашем сознании в одно. Благодаря зрению двумя глазами, мы видим предметы не плоскими, а объемными.

Физик: А кто знает какой глаз называется нормальным?

Физик. Только благодаря аккомодации глаза изображение предметов получается на сетчатке глаза. Это происходит, если глаз нормальный. Глаз называется нормальным, если он в ненапряженном состоянии собирает параллельные лучи в точке, лежащие на сетчатке.

Но есть недостатки глаза- близорукость или дальнозоркость. При суждении об оптических свойствах глаза используют понятие рефракции.

Биолог. Близорукость может быть обусловлена большим удалением сетчатки от хрусталика по сравнению с нормальным глазом (рис. 4 В).

Физик. Значит, близоруким называется такой глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит внутри глаза. Тогда, если предмет находится на расстоянии 25 см ( расстоянии наилучшего зрения), то изображение получается не на сетчатке ( как у нормального глаза), а ближе к хрусталику, впереди сетчатки. Поэтому, чтобы изображение оказалось на сетчатке, надо приблизить предмет к глазу. Следовательно, у близоруких людей расстояние наилучшего зрения меньше 25 см.

Биолог. Близорукость может быть обусловлена тем, что сетчатка глаз расположена ближе к хрусталику, по сравнению с глазом нормальным.

Физик. Значит, дальнозорким называют глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазных мышц лежит за сетчаткой. Изображение предмета получается за сетчаткой такого глаза. Если предмет удалить от глаза, то изображение попадает на сетчатку. Поэтому у дальнозорких людей расстояние наилучшего зрения больше 25 см.

Биолог. Разница в расположении сетчатки даже в пределах миллиметра уже может приводить к заметной близорукости и дальнозоркости. Люди, имеющие в молодости нормальное зрение, в пожилом возрасте становятся дальнозоркими. Это объясняется тем, что мышцы, сжимающие хрусталик, ослабевают и способность аккомодации уменьшается. Происходит то и из-за уплотнения хрусталика, теряющего способность сжиматься в старости.

Но близорукость и дальнозоркость устраняются применением очков.

Физик. Какие же очки следует применять для устранения этих недостатков зрения?

У Близоруких людей изображение предметов получается внутри глаза, то есть впереди сетчатки. Чтобы оно передвинулось на сетчатку, надо уменьшить оптическую силу преломляющей системы глаза. Для этого применяют рассеивающую линзу в очках ( рис. 5 Б).

Оптическую силу системы дальнозоркого глаза надо усилить, чтобы изображение попало на сетчатку, поэтому в очках используют собирающую линзу (рис. 5 А).

Биолог. Изобретение очков явилось великим благом для людей, имеющих недостатки зрения.

Физик. И это благо появилось давно. На гравюрах и картинках с древними сюжетами нередко можно видеть людей в очках. Художники ( XV - XVII веков) охотно изображали в очках знатных людей прошлого, чтобы придать им более внушительный, ученый вид. При археологических раскопках Помпеи и Тира находили обработанные куски стекла, напоминающие собой увеличительные линзы. Есть основание считать, что именно в Италии в конце ХIII века появились первые очки. В России очки появились в конце XV века. Вначале применялось только одно увеличительное стекло на длинной ручке. Затем появились двойные круглые стекла в металлической оправе. Их держали перед глазами и одевали на нос. Постепенно очки приобретали современный вид.

Итак, для исправления близорукости применяют очки с вогнутыми, рассеивающими линзами. Есть человек, например, носит очки, сила которых -3 дптр, то значит он близорукий. В Очках для дальнозорких глаз используют выпуклые, собирающие линзы. Такие очки могут иметь, например, оптическую силу + 3 дптр.

А сейчас Вашему вниманию будут представлены исследовательские проекты по истории развития оптических приборов, исправляющих зрение.

1. Лупа.

2. Моноколь.

3. Лорнет.

4. Очки.

5. Линзы

Выступление будущего врача. Гигиена зрения.

Биолог. На протяжении жизни человеку рано или поздно приходится прибегать к помощи очков. Очки позволяют лучше видеть, они словно удлиняют жизнь наших глаз и отдают возможность большинству людей продолжать активную деятельность в пожилом возрасте.

Физик. Ребята, как же отличить, какие очки для близоруких людей, а какие для дальнозорких? Оказывается очень просто. Беру очки для близоруких глаз и линзы от них, посмотрите, дают тень, а у дальнозорких линз тени нет. Это говорит о том, что у рассеивающих линз фокусы мнимые, а у собирающих- действительные.

Биолог. Ребята, а какие глаза у представителей животного мира? Большинство членистоногих имеют много глаз, ориентированных по всем направлениям. Каждый такой глаз имеет форму очень узкой и глубокой воронки. У рыб глаза отличаются плоской роговицей и шарообразным хрусталиком.

Физик. Аккомодация глаза у рыб достигается перемещением хрусталика.

Биолог. Птицы обладают острым зрением. У грифов, орлов глазное яблоко удлиненной формы. Глаза высокоорганизованных животных подобны глазу человека, только некоторые животные могут ими вращать, например хамелеон. В других случаях, например у зайца, они расположены по бокам головы, что дает обзор свыше 180˚.

Физик. Сегодня на уроке, ребята, вы познакомились с одни из органов чувств- зрением. Узнали строение глаза, дефекты глаза, о том, как эти дефекты исправляются ношением очков. Рефракция- это преломляющая способность глаза при покое аккомодации, когда хрусталик максимально уплощен.

Биолог. Добавлю, что различают два вида рефракции глаза:

1. соразмерную ( эмметропическую) ;

2. дальнозоркую ( геперметропическую);

3. близорукую ( миопическую).

Физик. Вы убедились в связи науки биологии с физикой. Законы природы едины и могут быть применимы и к живому организму. Сегодня на уроке мы применили законы физической оптике к глазу.

Подведение итогов.