Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László TANULÓI KÍSÉRLET (45 perc) A kísérlet, mérés megnevezése, célkitűzései : Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Az ember egyik legfontosabb érzékszerve a szem, amely feladata a tökéletes látás biztosítása. AZ EMBERI SZEM FELÉPÍTÉSE (http://hu.wikipedia.org/wiki/Emberi_szem) A szemgolyó és segédszervei a szemüregben foglalnak helyet az erekkel és az idegekkel együtt. A szem segédszervei:
Szemmozgató izmok: a szem mozgatása a kívánt irányba
Szemhéjak: a szem védelmére, melegítésére, nedvesen és tisztán tartására szolgál Kötőhártya: vékony, sima, érzékeny hártya, a szemhéjakat köti össze a szemgolyóval (kötőhártya-gyulladás: baktériumok, idegen anyagok heveny gyulladása) könnykészülékek: könnymirigyek és könnyelvezetők A szemgolyó felépítése: ínhártya: erekben, idegekben gazda , fehér színű védőréteg , elülső folytatása a vékony szaruhártya érhártya: erekben gazdag hártya elől éles határ nélkül megy át a sugártestbe, amely nagy részét a sugárizmok alkotják. - A csarnokvizet termeli - A sugárizmokhoz kapcsolódnak a lencsefüggesztő rostok szabályozzák a lencse domborúságát Elülső része a szivárványhártya: erősen pigmentált szemszín meghatározása pupilla: a szivárványhártya közepén egy változtatható nagyságú nyílás ideghártya (= retina) belső vékony réteg, amiben a érző idegsejtek ( csapok, pálcikák) vannak vakfolt: a látóideg kilépésének a helye sárgafolt: az éleslátás helye üvegtest: kocsonyás állományú, átlátszó test ( víz, fehérjék, szénhidrátok, ásványi sók) szemlencse : az üvegtest elülső részéhez kapcsolódik : domború lencse (idősebb korban a lencsefüggesztő rostok rugalmassága csökken) ( szürkehályog: a szemlencse fehérjéinek egy része kicsapódhat homályos látás ) szemcsarnok: az üvegtest és a szemlencse előtti tér, a csarnokvíz tölti ki ( feladata: a táplálja a szem részeit, fenntartja a szem belső nyomását ) (zöldhályog: a csarnokvíz felhalmozódása miatt a szem belső nyomása megnő ideghártya sérül, a látóideg elsorvadhat, vakság alakulhat ki )
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 1. oldal / 9
Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László
1. ábra: Az emberi szem felépítése AZ EMBERI SZEM MŰKÖDÉSE A fény útja a szemben A szem egy összetett optikai rendszer amelyben a fény különböző törőközegeken keresztül kerül az ideghártyára : szaruhártya (D=42) szemlencse(D=24 változó!) üvegtest (D=0,6) retina ( sárgafolt, csapok és pálcikák). a fény legerősebben a levegő-szaruhártya határfelületén törik meg. A sárgafolt az éleslátás helye, így a fénysugár úgy törik meg, hogy a sárgafoltra essen. Az emberi szem képalkotása A retinára fordított, kicsinyített, valódi kép vetül.
2. ábra: Az emberi szem optikai leképezése Az emberi szem dioptriája : kb. 66 dioptria
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 2. oldal / 9
Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László A szem alkalmazkodása A szem alkalmazkodása a távolsághoz: A szemhez közeli és távoli tárgyakról egyaránt érkeznek fénysugarak. A nyugvó szem a távollátásra van beállva, de a szemlencse domborodása miatt a közeli tárgyakról is éles kép keletkezik. A szem alkalmazkodásának hibái, az éleslátás zavarai (a szembetegségek) és korrigálásuk
Távollátás:Az egyén távolra jól lát, de a tárgyakról a szembe érkező fénysugarak a retina mögött fókuszálódnak, így a retinára eső kép nem lesz éles. Korrigálása domború (gyűjtő) lencsével történik. Közellátás (rövidlátás) :Az egyén közelre jól lát, de a szem hossztengelyének megnyúlása miatt a távolról érkező fénysugarak a retina előtt fókuszálódnak, így a retinán nem lesz éles a kép. Korrigálása homorú (szóró) lencsével lehetséges. Az öregkori távollátás: Az alkalmazkodás képesség az öregkor előre haladtával csökken, amely elsősorban a közeli látásélességet befolyásolja. Az idősebbek távolra jól, közelre rosszul látnak. Ez az öregkori látászavar domború lencsével korrigálható.
3. ábra: Az emberi szem leképezési hibái és korrigálásuk
A szem alkalmazkodása a fényintenzitáshoz A szem alkalmazkodni képes a fényerősséghez a pupilla átmérőjének változtatásával. Ha erős fény éri a szemet, a pupilla összeszűkül, ezáltal kevesebb fény jut a szembe, (ez az ún. fény- adaptáció). Ha gyenge fény éri a szemet, akkor a jobb látás érdekében a pupilla kitágul, így több fény jut be a szembe, (ez az ún. sötétadaptáció). (A farkasvakságban (szürkületi vakságban) szenvedő ember sötétedéskor nagyon rosszul lát, szeme képtelen a sötéthez alkalmazkodni )
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 3. oldal / 9
Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László A vizsgálódás célja: Az emberi szem felépítésének ismétlése. Az emberi szem optikai leképezési hibáinak és korrigálásuknak modellezése. Az emberi szem optikai leképezési hibáinak és korrigálásuknak megszerkesztése miliméterpapíron. Eszközszükséglet: 1 db tálca, 1 db emberi szem makettje, 2db miliméterpapír (A4), tollak (zöld, kék, piros), 1 db vonalzó (30 cm-es) Optikai tanulókísérleti készletből: 1 db optikai pad, 4db csúszószorító, 3 db lencse: +50, +100, -100 (mm fókusztávolságú), 1 db optikai ernyő, 1 db optikai ernyőt tartó eszköz, fényforrás + tápegység (12V/20W)
Eszközismertető, kísérletismertető: Először a szemmakett segítségével átismételjük az emberi szem anatómiai felépítését. Másodszor összeállítjuk az emberi szem optikai leképezési hibáinak modelljét, illetve éles képet állítunk be a „retinán” (az optikai ernyőn) plusz lencsék (szemüveglencsék) segítségével. Harmadszor megszerkesztjük a leképezési hibákat és korrigálásukat.
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 4. oldal / 9
Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László A mérés, kísérlet, megfigyelés menete: 1. feladat: Az emberi szem anatómiájának ismétlése Korábban már megtanultuk az emberi szem anatómiáját. Ismételd át az elméleti bevezetőben leírtak segítségével, hogy hogyan épül fel az emberi szem Ehhez használd a szemmaket tet!
2. feladat: Az emberi szem optikai leképezési modelljének összeállítása A, Normál szem beállítása Tedd az optikai padra a csúszószorítókat! Tedd a fényforrást az első csúszószorítóba, majd kapcsold rá a tápegységet, s azt dugd be az asztali feszültségforrásba. Tedd a többi csúszószorítóba a +50mm-es gyűjtőlencsét és az optikai ernyőt (a tartójával) az ábrán látható módon. Az optikai ernyő min. 10 cm-rel előrébb legyen az optikai pad végétől (mert később az o. ernyőt fogjuk hátrahúzni)! FIGYELEM! Ne erőltesd az egyes elemek összeállítását, mert eltörhetnek az eszközök! Ha nem megy, szólj a szaktanárnak ! fényforrás +50 o. ernyő
A modellben a lámpa izzószála a tárgy, a gyűjtőlencse az emberi szemlencse, az optikai ernyő a retina. Állítsd be úgy a fényforrást, a gyűjtőlencsét és az optikai ernyőt, hogy éles képet kapjunk az ernyőn ( a retinán)!
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 5. oldal / 9
Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László
B, A rövidlátó szem és korrigálásának modellezése A rövidlátó szem esetén a hiba: a kép a retina előtt jön létre, mert a szem hosszabb, ezért a retina hátrébb esik. Húzd hátrébb az optika ernyőt (retinát) egy kicsit, láthatod, hogy most az ernyőn homályos a kép! Tedd a -100 mm-es szórólencsét a +50 mm-es lencse elé úgy, hogy az optikai ernyőn újra éles képet kapj!
Jegyezd fel ide a távolságokat, azaz az egyes eszközök helyét az optikai padon! fényforrás -100 +50 o. ernyő
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 6. oldal / 9
Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László Szerkeszd meg miliméterpapíron a fenti adatok figyelembevételével a tárgyról a képet! A tárgyat nyíllal jelöld, illetve a többi eszközt is a tanult jelölésekkel tüntesd fel! Használj színes tollakat! A rajzodon az optikai eszközök fölé írd oda, hogy az emberi szemnek melyik része lehet! C, A távollátó szem és korrigálásának modellezése Készítsd el újra az előbbi módon az egészséges szem optikai modelljét! A távollátó szem esetén a hiba: a kép a retina mögött jön létre, mert a szem rövidebb, ezért a retina előrébb esik. Húzd előrébb az optika ernyőt (retinát) egy kicsit, láthatod, hogy most az ernyőn homályos a kép! Tedd a +100 mm-es gyűjtőlencsét a +50 mm-es lencse elé úgy, hogy az optikai ernyőn újra éles képet kapj!
Jegyezd fel ide a távolságokat, azaz az egyes eszközök helyét az optikai padon! fényforrás +100 +50 o.ernyő
Szerkeszd meg miliméterpapíron A fenti adatok figyelembevételével a tárgyról a képet! A tárgyat nyíllal jelöld, illetve a többi eszközt is a tanult jelölésekkel tüntesd fel!Használj színes tollakat! A rajzodon az optikai eszközök fölé írd oda, hogy az emberi szemnek melyik része lehet! A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 7. oldal / 9
Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László A kísérlethez kapcsolódó megfigyelések leírása A megfigyelés elvégzése után OLDD MEG az alábbi feladatokat! 1. feladat: Egészítsd ki az alábbi szöveget! Az emberi szem _______ érzékszerve. Az optikai leképezésének modellje az alábbi táblázatban van összefoglalva: az optikai modell eleme
a „látás” / szem része
fényforrás
tárgy
______________________________
szemlencse
optikai ernyő
__________
fényfolt az optikai ernyőn
___________
A retinán létrejövő képre jellemző: ________________
_________________ , _______________,
Az emberi szem leggyakoribb leképezési hibái _________ és ____________ . A rövidlátó szem esetén a kép a retina _____ jön létre, mert a szem ________, ezért a retina ________ esik, így ott a kép homályos lesz. Korrigálása _____________ történik, amely _______, épp a retinára képezi le a képet. Rajzold be az alábbi ábrába a korrigált leképezést!
A távollátó szem esetén a kép a retina ______ jön létre, mert a szem _______, ezért a retina ______ esik, így ott a kép homályos lesz. Korrigálása ______________ történik, amely _________, épp a retinára képezi le a képet. Rajzold be az alábbi ábrába a korrigált leképezést!
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 8. oldal / 9
Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk Fizika12SzemoptikaiHIBÁI Összeállította: Törökné Török Ildikó Lektorálta: Dr. Nánai László Felhasznált szakirodalom: nyomtatott szakirodalom: o Oláh Zsuzsa: Biológia II. (Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1996.) o Dr. Berend – Gömöry – Dr. Szerényi: Biológia IV. (Akadémia kiadó, Budapest, 1996.) o Dr. Budó Ágoston – Dr. Mátrai Tibor: Kísérleti Fizika III. (Optika és Atomfizika) o Dr. Németh Endre: Biológiai kézikönyv (Szeged, 2003.) o Dr. Lénárd Gábor: Biológiai laboratóriumi vizsgálatok (tankönyvkiadó, Budapest, 1987.) internetes hivatkozás: o http://www.szekszardportal.hu/szaszoptika/?oldal=2&page=8 o http://hu.wikipedia.org/wiki/Emberi_szem
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 9. oldal / 9
