Номер 29.38, страница 152 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 29. Глаз. Оптические приборы - номер 29.38, страница 152.

Условие.

29.38. В воде человек видит контуры окружающих его предметов размытыми. Означает ли это, что под водой глаз становится очень близоруким или очень дальнозорким? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Решение

Человеческий глаз в воздушной среде представляет собой сложную оптическую систему. Основное преломление света, необходимое для фокусировки изображения на сетчатке, происходит на границе воздух-роговица. Это связано со значительной разницей в показателях преломления воздуха ($n_{воздуха} \approx 1,0$) и роговицы глаза ($n_{роговицы} \approx 1,376$). Хрусталик, в свою очередь, обеспечивает тонкую подстройку фокуса, то есть аккомодацию.

Когда человек открывает глаза под водой, внешняя среда меняется. Показатель преломления воды ($n_{воды} \approx 1,33$) очень близок к показателю преломления роговицы. Оптическая сила преломляющей поверхности зависит от разности показателей преломления двух сред. Для сферической поверхности она выражается формулой $D = \frac{n_2 - n_1}{R}$, где $n_1$ и $n_2$ – показатели преломления сред, а $\text{R}$ – радиус кривизны поверхности. На границе воздух-роговица разность показателей преломления велика: $\Delta n_1 = n_{роговицы} - n_{воздуха} \approx 1,376 - 1,0 = 0,376$. В воде же эта разность на границе вода-роговица становится очень малой: $\Delta n_2 = n_{роговицы} - n_{воды} \approx 1,376 - 1,33 = 0,046$.

Из-за этой незначительной разницы роговица, являющаяся основной линзой глаза, практически теряет свою преломляющую способность. Оптическая сила всей системы глаза резко падает. Хрусталик сам по себе не обладает достаточной оптической силой, чтобы скомпенсировать эту потерю и сфокусировать лучи на сетчатке. В результате параллельные лучи света от предметов собираются в фокусе, расположенном далеко за сетчаткой.

Состояние, при котором фокус оптической системы глаза находится за сетчаткой, называется дальнозоркостью (гиперметропией). Близорукость (миопия) – это состояние, когда фокус находится перед сетчаткой. Поскольку под водой преломляющая способность глаза уменьшается очень сильно, и фокус смещается далеко за сетчатку, глаз становится очень дальнозорким. Именно поэтому контуры предметов видятся размытыми.

Ответ: Под водой глаз становится очень дальнозорким. Это происходит потому, что показатель преломления воды близок к показателю преломления роговицы глаза, из-за чего роговица почти перестает преломлять свет, и общая оптическая сила глаза сильно уменьшается. В результате изображение фокусируется далеко за сетчаткой.