g9f-3.4· Глава 3: Световые явления· ~13 мин

Глаз, дефекты зрения и оптические приборы

Глаз, миопия/гиперметропия и оптические приборы

Человеческий глаз — это естественная оптическая система: хрусталик (линза глаза) преломляет свет и создаёт на сетчатке действительное, перевёрнутое и уменьшенное изображение. Способность глаза приспосабливаться к разным расстояниям (изменение кривизны хрусталика) называется аккомодацией. Существует два основных дефекта зрения: близорукость (миопия) — изображение возникает перед сетчаткой и исправляется рассеивающей (с отрицательной оптической силой) линзой; дальнозоркость (гиперметропия) — изображение возникает за сетчаткой и исправляется собирающей (с положительной оптической силой) линзой. Оптические приборы работают на основе линз: лупа (увеличительное стекло) — это собирающая линза, которая даёт увеличенное прямое мнимое изображение; фотоаппарат даёт действительное, перевёрнутое и уменьшенное изображение. Оптическая сила очков находится по формуле D=1FD = \frac{1}{F}.

📌Пример

Например: оптическая сила собирающих очков с фокусным расстоянием F=0,4F = 0{,}4 m равна D=10,4=2,5D = \frac{1}{0{,}4} = 2{,}5 дптр.

Ключевые термины

Хрусталик (линза глаза) — Собирающая линза глаза; преломляет свет и создаёт изображение на сетчатке.
Сетчатка — Экран в задней части глаза; на нём получается действительное, перевёрнутое и уменьшенное изображение.
Аккомодация — Приспособление глаза к разным расстояниям путём изменения кривизны хрусталика.
Близорукость (миопия) — Изображение возникает перед сетчаткой; удалённые предметы видны расплывчато.
Дальнозоркость (гиперметропия) — Изображение возникает за сетчаткой; близкие предметы видны расплывчато.
Оптическая сила (DD) — Способность линзы преломлять свет; D=1FD = \frac{1}{F}, единица измерения — диоптрия (дптр).
Дефекты зрения и их коррекция
ДефектМесто изображенияКорректирующая линзаЗнак оптической силы
Близорукость (миопия)Перед сетчаткойРассеивающая линзаОтрицательный (D<0D < 0)
Дальнозоркость (гиперметропия)За сетчаткойСобирающая линзаПоложительный (D>0D > 0)

Миопия исправляется рассеивающей линзой, гиперметропия — собирающей.

Изображения, даваемые оптическими приборами
Прибор / частьТип линзыХарактер изображения
Глаз (хрусталик)СобирающаяДействительное, перевёрнутое, уменьшенное
Фотоаппарат (объектив)СобирающаяДействительное, перевёрнутое, уменьшенное
Лупа (увеличительное стекло)СобирающаяМнимое, прямое, увеличенное

Так как в лупе предмет находится между фокусом и линзой, изображение получается мнимым и увеличенным.

✎Оптическая сила очков (D=1/FD = 1/F)
  1. 1Дано: Фокусное расстояние собирающих очков F=0,4F = 0{,}4 m.
  2. 2Формула: D=1FD = \frac{1}{F}.
  3. 3Вычисление: D=10,4=2,5D = \frac{1}{0{,}4} = 2{,}5 дптр.
  4. 4Ответ: Оптическая сила очков равна 2,5 дптр.
✎Плотное соединение двух линз (D=D1+D2D = D_1 + D_2)
  1. 1Дано: D1=+1,5D_1 = +1{,}5 дптр, D2=+1D_2 = +1 дптр соединены вплотную.
  2. 2Общая оптическая сила: D=D1+D2=1,5+1=2,5D = D_1 + D_2 = 1{,}5 + 1 = 2{,}5 дптр.
  3. 3Фокусное расстояние: F=1D=12,5=0,4F = \frac{1}{D} = \frac{1}{2{,}5} = 0{,}4 m.
  4. 4Ответ: Фокусное расстояние системы равно 0,4 m.
💡Заметка

Запомни: D=1FD = \frac{1}{F} и F=1DF = \frac{1}{D} — оптическая сила и фокусное расстояние обратны друг другу.

⚠️Внимание

При переводе FF в диоптрии записывай его в метрах: F=4F = 4 см =0,04= 0{,}04 m, тогда D=10,04=25D = \frac{1}{0{,}04} = 25 дптр.

🚫Частая ошибка

Не исправляй миопию собирающей линзой: близорукость исправляется рассеивающей (отрицательной), дальнозоркость — собирающей (положительной) линзой.

🚫Частая ошибка

При плотном соединении линз оптические силы складываются (D1+D2D_1 + D_2), а не перемножаются: +2+2 и +3+3 дптр → 5 дптр, а не 6.

Правила

  1. 1В глазу (на сетчатке) изображение действительное, перевёрнутое и уменьшенное.
  2. 2Близорукость (миопия) исправляется рассеивающей линзой, дальнозоркость (гиперметропия) — собирающей линзой.
  3. 3Лупа — это собирающая линза; фотоаппарат даёт действительное, перевёрнутое, уменьшенное изображение.
  4. 4Оптическая сила очков: D=1FD = \frac{1}{F} (FF в метрах, единица измерения — диоптрия, дптр).

Тренировка

15 лёгких · 15 средних · 15 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

ЛёгкийСреднийСложныйМикс