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人眼:结构、调节作用和视力缺陷

眼睛就像一台由活组织做成的照相机。角膜和晶状体把光线折射,在视网膜上成一个倒立的实像。睫状肌能改变晶状体的厚薄,让远处和近处的物体都看得清楚,这就是调节作用。如果眼球太长、太短,或者晶状体变硬,像就落不到视网膜上;戴上合适的镜片,像就能回到视网膜上。

🎬 分步故事

  1. 这是一只从侧面剖开的眼睛。光先穿过透明的角膜,再经过瞳孔(彩色虹膜中间的小孔),接着穿过晶状体,最后落在后面的视网膜上。
  2. 远处的物体射来的光线几乎是平行的。睫状肌放松,晶状体保持较薄,光线正好会聚在视网膜上。看得很清楚!
  3. 现在物体靠近了。睫状肌收缩,晶状体变厚,焦距变短,像仍然落在视网膜上。这就是眼睛的调节作用。
  4. 在近视眼中,眼球太长。远处物体的光线会聚在视网膜前面,所以远处的东西看起来模糊。
  5. 在眼前放一块凹透镜。它让光线稍微发散,光线就会聚在视网膜上了。远处的东西又变清楚了。
  6. 在远视眼中,眼球太短,近处物体的光线会聚在视网膜后面,要用凸透镜来矫正。现在你来玩一玩:换眼睛类型、移动物体、戴上或摘下眼镜。

提示:拖动3D画面可以旋转,用两根手指可以缩放。

🤔 常见疑问,一次讲清

视网膜上的像是倒立的,为什么我们看到的东西却是正立的?

视网膜只负责发送信号;大脑处理这些信号,让我们看到正立的世界。

一个晶状体怎么能既看清远处的树,又看清近处的书?

睫状肌改变晶状体的厚薄:看远处变薄,看近处变厚。看看物体靠近时晶状体是怎样鼓起来的。

为什么我看不清离眼睛5 cm的书?

它比近点(25 cm)还近。晶状体已经不能再变厚了,像落在视网膜后面,看起来模糊。用滑块试一试。

为什么近视眼能看清近处,却看不清远处?

它的眼球太长。远处的光线会聚在视网膜前面;近处的光线会聚点更靠后,正好落在视网膜上。

近视为什么用凹透镜,而不用凸透镜?

近视眼本来就把光线折得太厉害。凹透镜先让光线发散,会聚点就向后移到视网膜上了。

老花眼和远视是一回事吗?

两者都让近点变远,也都用凸透镜,但老花眼是晶状体和睫状肌衰老造成的,而远视通常是因为眼球太短。

人眼的结构

眼球近似球形,直径约2.3厘米。按光线经过的先后顺序,主要部分有:

所以眼睛相当于一个透镜系统:角膜加晶状体在视网膜上成一个倒立、缩小的实像。

调节作用

晶状体到视网膜的距离不能改变,所以眼睛改变的是晶状体的焦距。

这种能力叫做调节作用。它是有限度的:

瞳孔为什么会变大变小

在暗的房间里瞳孔变大,收集更多的光;走到阳光下瞳孔变小。这是虹膜自动完成的。

视力缺陷及其矫正

近视

近处的东西清楚,远处的东西模糊。远点比无穷远近。原因:眼球太长,或晶状体太凸(会聚能力太强)。远处物体的像成在视网膜前面。矫正:用合适焦度的凹透镜(发散透镜),焦距 = −(远点)。

远视

远处的东西清楚,近处的东西模糊。近点比25厘米更远。原因:眼球太短,或晶状体焦距太长。近处物体的像会成在视网膜后面。矫正:用凸透镜(会聚透镜)。

老花眼

随着年龄增长,睫状肌变弱,晶状体不再那么有弹性,所以近点变远。老年人需要老花镜(凸透镜)。有的人既近视又老花,就用双光镜片:上半部分是凹透镜看远处,下半部分是凸透镜看近处(阅读)。

其他办法

隐形眼镜和眼科手术也可以矫正这些缺陷。老年时晶状体变浑浊叫白内障,要通过手术治疗。

为什么有两只眼睛,以及考试要点

两只眼睛视野更宽,还能帮助判断远近(立体视觉),因为两只眼睛看到的画面略有不同。

考试题型:常考2到3分的题,如画出近视/远视及其矫正的光路图;一道关于透镜焦度的计算题(P = 1/f,f 以米为单位);还有1分的小题,考近点、远点、调节作用以及虹膜/瞳孔的作用。

重点公式和概念

例题讲解

1. 一位近视的人看不清2 m以外的东西。需要什么透镜,焦度是多少?

远点 = 2 m。凹透镜要让平行光看起来像是从2 m远处射来的,所以 f = −2 m。P = 1/f = −0.5 D。需要−0.5 D的凹透镜。

2. 一名学生的远点是80 cm。求矫正透镜的焦度。

f = −80 cm = −0.8 m。P = 1/(−0.8) = −1.25 D(凹透镜)。

3. 医生开了−2.5 D的镜片。这是什么缺陷?远点在哪里?

焦度为负说明是凹透镜,所以缺陷是近视。f = 1/P = 1/(−2.5) = −0.4 m。远点是40 cm。

4. 一只远视眼的近点在1 m处。要在25 cm处看书,需要什么透镜?

透镜要把25 cm处的书成一个在1 m处的虚像。用 1/f = 1/v − 1/u,u = −25 cm,v = −100 cm:1/f = −1/100 + 1/25 = 3/100,所以 f = 33.3 cm = 0.333 m。P = +3 D(凸透镜)。

5. 一位老人的近点是50 cm。求他老花镜的焦度。

u = −25 cm,v = −50 cm。1/f = 1/v − 1/u = −1/50 + 1/25 = 1/50,f = 50 cm = 0.5 m,P = +2 D。

6. 一个人看远处需要−1.5 D,阅读需要+2 D。她应该戴什么眼镜?

她既有近视又有老花,所以需要双光镜片:上半部分是凹透镜(−1.5 D,f ≈ −67 cm)看远处,下半部分是凸透镜(+2 D,f = 50 cm)阅读。

常见错误

练习测验

1. 视网膜上成的像是:
2. 年轻的正常眼的近点约为:
3. 近视用什么矫正:
4. 哪个部分控制进入眼睛的光量?
5. 老花眼的成因是:

练习:自己动手回答

输入或选择你的答案,然后点“检查”。卡住了就看提示;回答后会显示完整解答。

常见问题

什么是眼睛的调节作用?

就是眼睛的晶状体靠睫状肌改变焦距的能力,使远处和近处的物体都能在视网膜上成清晰的像。

近视和远视分别用什么透镜矫正?

近视用凹透镜(发散透镜)矫正;远视用凸透镜(会聚透镜)矫正。

人眼这一章在CBSE十年级考试中重要吗?

重要。它属于“自然现象”单元。眼睛缺陷的光路图、透镜焦度的计算题,以及星星闪烁、天空为什么是蓝色、日落为什么是红色等原因经常会考。

哪里会学到

RomaniaClasa a VIII-aOptical phenomena
CBSE (India)Class 10Natural Phenomena
FrancePremièrePhysics-chemistry for health
China八年级(初二)Ch.5 Lenses

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