TANULÓI KÍSÉRLET (45 perc) Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk

Átírás

1 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 ( 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 ) 1. oldal / 9

2 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. Az emberi szem dioptriája : kb. 66 dioptria 2. ábra: Az emberi szem optikai leképezése 2. oldal / 9

3 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 ) 3. oldal / 9

4 A vizsgálódás célja: Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk 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. 4. oldal / 9

5 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 szemmakettet! 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)! 5. oldal / 9

6 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 o. ernyő 6. oldal / 9

7 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 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! 7. oldal / 9

8 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 fényforrás optikai ernyő a látás / szem része tárgy szemlencse 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! 8. oldal / 9

9 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 o 9. oldal / 9