Страница 222 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. Каково строение глаза человека?

Глаз человека представляет собой сложную биологическую оптическую систему, основной функцией которой является восприятие света и преобразование его в нервные импульсы, которые затем анализируются мозгом. Строение глаза можно разделить на глазное яблоко и вспомогательный аппарат.

Глазное яблоко имеет почти сферическую форму и состоит из трех основных оболочек:

• Наружная (фиброзная) оболочка — выполняет защитную и опорную функции. Она состоит из:
  • Склеры — непрозрачной белой части, занимающей большую часть поверхности глазного яблока.
  • Роговицы — прозрачной передней части, которая является главной преломляющей средой глаза.
• Средняя (сосудистая) оболочка — отвечает за питание глаза, аккомодацию и регуляцию светового потока. Включает в себя:
  • Радужную оболочку (радужку) — определяет цвет глаз. В ее центре находится зрачок — отверстие, размер которого меняется, регулируя количество света, попадающего внутрь глаза.
  • Ресничное (цилиарное) тело — соединяет радужку с сосудистой оболочкой и содержит ресничную мышцу, которая изменяет кривизну хрусталика для фокусировки зрения на разных расстояниях (процесс аккомодации). Также оно вырабатывает водянистую влагу.
  • Собственно сосудистую оболочку (хориоидею) — выстилает заднюю часть склеры и обеспечивает питание сетчатки.
• Внутренняя (сетчатая) оболочка (сетчатка) — светочувствительная часть глаза.
  • Она содержит фоторецепторы: палочки (ответственны за сумеречное зрение) и колбочки (ответственны за дневное и цветное зрение).
  • В центре сетчатки находится желтое пятно (макула) — область наивысшей остроты зрения.
  • Место выхода зрительного нерва называется диском зрительного нерва или слепым пятном, так как оно не содержит фоторецепторов.

Внутреннее содержимое глазного яблока представлено светопреломляющими средами:

• Хрусталик — прозрачная двояковыпуклая линза, расположенная за радужкой. Он способен изменять свою форму, фокусируя свет на сетчатке.
• Стекловидное тело — гелеобразное вещество, заполняющее основную полость глаза за хрусталиком. Оно поддерживает форму глазного яблока и обеспечивает прилегание сетчатки.
• Водянистая влага — прозрачная жидкость, заполняющая переднюю и заднюю камеры глаза (пространство между роговицей и хрусталиком). Она питает безсосудистые структуры глаза (роговицу, хрусталик) и поддерживает внутриглазное давление.

Вспомогательный аппарат глаза включает:

• Веки, ресницы и конъюнктиву (защитная функция).
• Слезный аппарат (увлажнение и очищение).
• Глазодвигательные мышцы (обеспечивают движение глаз).

Процесс зрения начинается с прохождения света через роговицу и зрачок. Затем хрусталик фокусирует световые лучи на сетчатке, где формируется перевернутое, уменьшенное изображение. Фоторецепторы сетчатки преобразуют световую энергию в электрические сигналы (нервные импульсы), которые по зрительному нерву передаются в головной мозг для анализа и формирования окончательного зрительного образа.

Ответ: Глаз человека — это орган зрения, состоящий из глазного яблока и вспомогательного аппарата. Глазное яблоко имеет три оболочки: наружную (склера и роговица), среднюю сосудистую (радужка, ресничное тело, хориоидея) и внутреннюю светочувствительную (сетчатка). Внутри глаза находятся светопреломляющие среды: хрусталик, стекловидное тело и водянистая влага. Свет, проходя через эти среды, фокусируется на сетчатке, где преобразуется в нервные импульсы, которые передаются в мозг по зрительному нерву. Вспомогательный аппарат включает веки, ресницы, слезные железы и глазодвигательные мышцы.

2. Как формируется изображение на сетчатке глаза? Охарактеризуйте это изображение.

Каково строение глаза человека?

Глаз человека представляет собой сложную оптическую систему, по своему устройству напоминающую фотоаппарат. Свет попадает в глаз через прозрачную внешнюю оболочку — роговицу, которая является главной преломляющей средой. За роговицей находится радужная оболочка (определяющая цвет глаз), в центре которой есть отверстие — зрачок. Радужная оболочка функционирует как диафрагма, регулируя диаметр зрачка и тем самым количество света, поступающего в глаз.

Сразу за зрачком расположена эластичная двояковыпуклая линза — хрусталик. С помощью специальных мышц хрусталик может изменять свою кривизну, что позволяет фокусировать на сетчатке изображения как удаленных, так и близких предметов. Этот процесс называется аккомодацией. Пространство за хрусталиком заполнено прозрачным гелеобразным стекловидным телом, которое поддерживает форму глазного яблока.

Внутренняя задняя поверхность глаза покрыта сетчаткой — светочувствительным слоем, состоящим из фоторецепторных клеток: палочек (ответственных за зрение в сумерках) и колбочек (ответственных за цветное и дневное зрение). Именно на сетчатке формируется изображение. Информация от фоторецепторов преобразуется в нервные импульсы и по зрительному нерву передается в головной мозг для анализа.

Ответ: Основными частями глаза являются роговица, радужная оболочка, зрачок, хрусталик, стекловидное тело и сетчатка. Роговица и хрусталик составляют оптическую систему, которая фокусирует свет на сетчатке, где световые сигналы преобразуются в нервные импульсы и передаются в мозг.

2. Как формируется изображение на сетчатке глаза? Охарактеризуйте это изображение.

Формирование изображения на сетчатке происходит благодаря преломлению световых лучей в оптической системе глаза. Свет, отраженный от наблюдаемого объекта, сначала проходит через роговицу, а затем через хрусталик. Обе эти структуры действуют как единая собирающая линза. Эта линза преломляет параллельные лучи света таким образом, что они сходятся (фокусируются) в одной точке.

Для того чтобы изображение было четким, фокус оптической системы должен совпадать с сетчаткой. Это достигается за счет аккомодации — изменения кривизны хрусталика. Таким образом, свет от объекта собирается на светочувствительном слое сетчатки, создавая на ней проекцию объекта.

Согласно законам оптики для собирающей линзы, изображение, формируемое на сетчатке, обладает следующими характеристиками:

• Действительное — оно образовано реальным пересечением световых лучей.
• Уменьшенное — его размер значительно меньше размера самого объекта.
• Перевёрнутое — изображение ориентировано вверх ногами по отношению к объекту.

Несмотря на то, что изображение на сетчатке перевёрнуто, наш мозг обрабатывает полученную информацию и "переворачивает" её обратно, поэтому мы воспринимаем окружающий мир в его правильной ориентации.

Ответ: Изображение на сетчатке формируется оптической системой глаза (роговица и хрусталик), которая действует как собирающая линза. Это изображение является действительным, уменьшенным и перевёрнутым.

3. Почему при ...

Вопрос номер 3 на изображении представлен не полностью, поэтому дать на него развернутый ответ не представляется возможным.

3. Почему при разных расстояниях до предмета изображение всегда получается на сетчатке?

Охарактеризуйте это изображение.

Оптическая система глаза, состоящая из роговицы и хрусталика, действует как собирающая линза. Она формирует на сетчатке изображение рассматриваемых предметов. Это изображение обладает следующими характеристиками: оно действительное (формируется в результате пересечения самих световых лучей и может быть спроецировано на сетчатку), уменьшенное (значительно меньше размера самого предмета) и перевернутое (вверх ногами). Зрительный центр коры головного мозга обрабатывает этот сигнал и "переворачивает" его обратно, поэтому мы воспринимаем мир в правильной ориентации.

Ответ: Изображение на сетчатке глаза является действительным, уменьшенным и перевернутым.

3. Почему при разных расстояниях до предмета изображение всегда получается на сетчатке?

Изображение предметов, находящихся на разных расстояниях, всегда получается четким и сфокусированным на сетчатке благодаря процессу, называемому аккомодацией. Аккомодация — это способность глаза изменять свою оптическую силу для настройки фокуса. Ключевую роль в этом процессе играет хрусталик и цилиарные (ресничные) мышцы. Когда человек смотрит на далекие предметы, цилиарные мышцы расслаблены, хрусталик уплощается, и его оптическая сила минимальна. Когда же взгляд переводится на близкие предметы, мышцы напрягаются, хрусталик становится более выпуклым, а его оптическая сила увеличивается.

Таким образом, изменяя кривизну хрусталика и, следовательно, его оптическую силу, глаз подстраивается под разное расстояние до объекта. Это позволяет лучам света всегда фокусироваться точно на сетчатке. С точки зрения формулы тонкой линзы $ \frac{1}{d} + \frac{1}{f'} = D $, где $d$ — расстояние до предмета, $f'$ — расстояние от линзы до изображения (постоянное расстояние до сетчатки), а $D$ — оптическая сила глаза. При изменении $d$ глаз должен изменять $D$ для сохранения равенства.

Ответ: Это происходит благодаря аккомодации — способности глаза изменять кривизну хрусталика и, как следствие, его оптическую силу, чтобы сфокусировать изображение на сетчатке независимо от расстояния до предмета.

4. Чему равно расстояние наилучшего зрения для человека?

Расстояние наилучшего зрения — это минимальное расстояние от глаза до предмета, на котором человек может комфортно и без излишнего напряжения глазных мышц рассматривать мелкие детали в течение длительного времени. Для человека с нормальным зрением (эмметропа) это расстояние принято считать равным 25 сантиметрам. При рассматривании предметов на этом расстоянии глазные мышцы находятся в состоянии умеренного напряжения, что является оптимальным для работы. Если поднести предмет ближе, мышцам придется напрягаться сильнее, что приведет к быстрому утомлению.

Ответ: Расстояние наилучшего зрения для человека с нормальным зрением составляет 25 см.

4. Чему равно расстояние наилучшего зрения для человека с нормальным зрением?

Решение

Расстояние наилучшего зрения — это такое расстояние от глаз до рассматриваемого предмета, при котором человек может видеть его детали наиболее чётко и без чрезмерного напряжения глаз. Это расстояние также называют расстоянием ясного видения.

Когда человек смотрит на близко расположенные объекты, цилиарные мышцы глаза напрягаются, изменяя кривизну хрусталика, чтобы сфокусировать изображение точно на сетчатке. Этот процесс называется аккомодацией. Расстояние наилучшего зрения соответствует положению объекта, при котором аккомодационный аппарат глаза работает комфортно, без переутомления, что позволяет долго рассматривать мелкие детали (например, при чтении, письме или шитье).

Для взрослого человека с нормальным зрением (такое зрение называется эмметропическим) это расстояние условно принято считать равным 25 см. Это значение является стандартом в оптике, например, при расчете увеличения лупы или микроскопа. Важно понимать, что это усредненная величина. У детей расстояние наилучшего зрения меньше (около 10 см), а у пожилых людей оно значительно увеличивается из-за возрастного ослабления аккомодации (пресбиопии).

Ответ: Расстояние наилучшего зрения для человека с нормальным зрением равно 25 см.