Номер 31.12, страница 157 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 31. Домашние экспериментальные задания - номер 31.12, страница 157.

Условие.

31.12. С наступлением темноты зрачок человеческого глаза расширяется. Проверьте на опыте это явление и объясните, как это отражается на резкости изображений окружающих предметов. Есть ли у фотоаппарата аналогичная деталь?

Решение.

Проверка на опыте

Это явление можно легко проверить в домашних условиях. Подойдите к зеркалу в хорошо освещенной комнате и внимательно рассмотрите свои зрачки — они будут узкими. После этого выключите свет на одну-две минуты, чтобы глаза адаптировались к темноте. Затем резко включите свет и сразу посмотрите в зеркало. Вы заметите, что зрачки в первый момент были очень широкими, а затем на свету они начали быстро сужаться. Это наблюдение подтверждает, что зрачок расширяется при недостатке освещения.

Ответ: Явление расширения зрачка в темноте можно проверить, наблюдая за изменением его размера в зеркале при резком переходе от темноты к свету.

Влияние на резкость изображения

Расширение зрачка в темноте — это механизм адаптации, позволяющий пропустить больше света к светочувствительным клеткам сетчатки (палочкам и колбочкам), что улучшает способность видеть в сумерках. Однако это происходит за счет снижения резкости (четкости) изображения. Существует две основные физические причины этого:

1. Уменьшение глубины резкости. Зрачок играет роль диафрагмы в оптической системе глаза. Когда зрачок расширен (отверстие большое), глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) уменьшается. Это означает, что только объекты на расстоянии фокусировки будут четкими, а предметы ближе или дальше этого расстояния будут казаться размытыми. При узком зрачке (в условиях яркого света) глубина резкости велика, и мы видим четкими объекты в широком диапазоне расстояний.

2. Увеличение влияния оптических аберраций. Хрусталик глаза, как и любая реальная линза, не идеален и вносит в изображение искажения, называемые аберрациями (например, сферическую). Эти искажения сильнее проявляются на краях линзы. Когда зрачок расширен, световые лучи проходят не только через центральную, наиболее совершенную часть хрусталика, но и через его периферийные области. Это усиливает эффект аберраций и, как следствие, снижает общую резкость и качество изображения на сетчатке.

Ответ: Расширение зрачка в темноте приводит к уменьшению глубины резкости и усилению оптических аберраций хрусталика, что в совокупности снижает резкость видимого изображения.

Аналог в фотоаппарате

Да, в фотоаппарате есть прямой аналог зрачка — это диафрагма. Диафрагма представляет собой механическую конструкцию из нескольких "лепестков" внутри объектива, которые могут сходиться и расходиться, образуя отверстие переменного диаметра. Это отверстие называется апертурой.

Функции диафрагмы полностью аналогичны функциям зрачка:

1. Регулировка светового потока. Изменяя размер апертуры, фотограф контролирует количество света, попадающего на светочувствительный элемент (матрицу или плёнку). При слабом освещении диафрагму открывают шире (устанавливают меньшее диафрагменное число, например, f/1.4), а при ярком свете — закрывают (большее число, например, f/16).

2. Контроль глубины резкости. Размер апертуры является одним из главных инструментов управления глубиной резкости. Широко открытая диафрагма уменьшает ГРИП, что позволяет сделать фон размытым и акцентировать внимание на основном объекте (художественный приём, известный как "боке"). Сильно закрытая диафрагма, наоборот, увеличивает ГРИП, делая резким всё изображение от переднего до заднего плана, что востребовано, например, в пейзажной фотографии.

Ответ: В фотоаппарате аналогом зрачка является диафрагма объектива, которая регулирует размер апертуры для управления количеством света и глубиной резкости.