窺視眼睛的奧秘

付大華

眼睛是人們認識世界的窗口，通過眼睛與大腦的配合，人們能看清物體，判斷距離。欣賞五彩繽紛的世界，眼睛為什么具有如此大的功能呢？其中的奧秘在哪兒呢？視力不好應(yīng)如何矯正？學(xué)習(xí)有關(guān)眼睛和眼鏡的知識后，你就知道了。

眼睛

我們知道數(shù)碼相機是利用凸透鏡能成倒立、縮小實像的原理制成的，人的眼睛就好像一架神奇的數(shù)碼相機，如圖1所示，晶狀體和角膜的共同作用相當于數(shù)碼相機的鏡頭（凸透鏡），它把來自物體的光會聚在視網(wǎng)膜上（相當于數(shù)碼相機內(nèi)的感光器件CCD，即電荷耦合器件），形成物體倒立、縮小的實像，視網(wǎng)膜上的視神經(jīng)細胞受到光的刺激；把這個信號傳輸給大腦，產(chǎn)生視覺，我們就看到了物體。

眼睛可以通過睫狀體改變晶狀體的形狀來看清遠近不同的物體，當人們眺望遠處的物體時。睫狀體放松，晶狀體變薄，使遠處物體射來的光剛好會聚在視網(wǎng)膜上，眼睛可以看清遠處的物體：當人們觀察近處的物體時，睫狀體收縮，晶狀體變厚，對光的偏折能力變大，從而讓近處物體射來的光會聚在視網(wǎng)膜上，眼睛就可以看清近處的物體，依靠眼睛調(diào)節(jié)所能看清的最遠和最近的兩個極限點分別叫作遠點和近點，正常眼睛的遠點在無限遠，近點在眼前大約10cm處，長時間觀察距離較近或較遠的物體。眼睛需要高度調(diào)節(jié)，容易感到疲勞，根據(jù)科學(xué)研究，在工作時間較長時，最適宜的、不致引起眼睛過度疲勞的距離大約是25cm，叫作“明視距離”。

例1，人眼的晶狀體、角膜的共同作用相當于凸透鏡，當人觀察物體時，物體在視網(wǎng)膜上所成的像是（）。

A.正立、縮小的虛像

B.正立、縮小的實像

C.倒立、縮小的虛像

D.倒立、縮小的實像

解析：我們之所以說人的眼睛像一架神奇的數(shù)碼相機，這是因為眼睛和數(shù)碼相機不僅結(jié)構(gòu)相似，成像原理也相同，它們都是根據(jù)物距大于2倍焦距時成倒立、縮小的實像原理工作的，眼睛和數(shù)碼相機成像的不同之處，主要表現(xiàn)在成像的調(diào)節(jié)上，一般的數(shù)碼相機焦距不變，通過調(diào)節(jié)鏡頭到感光器材CCD間的距離，在CCD上得到清晰的實像，而眼睛成像時像距不變，通過調(diào)節(jié)晶狀體的形狀來改變焦距，使清晰的實像成在視網(wǎng)膜上。

答案，D

近視眼、遠視眼的成因及矯正

由于種種原因，如先天缺陷或不注意用眼衛(wèi)生，有些人眼睛的晶狀體會比正常眼的晶狀體凸一些，折光能力太強，或者眼球在前后方向上太長，來自遠處某點的光會聚在視網(wǎng)膜前，所以看不清遠處的物體，這種眼睛叫作近視眼（圖2甲）。

如圖2乙所示，為了矯正近視眼，可在眼睛前面放一個合適的凹透鏡做成的眼鏡，使入射光先經(jīng)過凹透鏡變得發(fā)散些再進入眼睛，就能使來自遠處物體的光會聚在視網(wǎng)膜上，形成清晰的像。

由于先天缺陷、不注意用眼衛(wèi)生或隨著年齡增長，有些人眼睛的晶狀體會比正常眼的晶狀體扁平一些，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，來自近處某點的光還沒有會聚成一點就到達視網(wǎng)膜了，所以看不清近處的物體，這種眼睛叫作遠視眼（圖3甲）。

如圖3乙所示，為了矯正遠視眼，可在眼睛前面放一個合適的凸透鏡做成的眼鏡，使入射光先經(jīng)過凸透鏡變得會聚一些再進入眼睛，就能使來自近處物體的光會聚在視網(wǎng)膜上，形成清晰的像。

例2，如圖4所示是某人看近處物體時的光路圖，由圖可知他是——（填“近視”或“遠視”）眼，若他配戴的眼鏡鏡片中心的厚度為1.5mm，則該鏡片邊緣的厚度應(yīng)____（填“大于”“等于”或“小于”）1.5mm。

解析：如圖4所示，近處物體通過眼睛的晶狀體后，成像在視網(wǎng)膜的后方，說明此人的眼睛是遠視眼，需要用凸透鏡制成的眼鏡進行矯正，凸透鏡的特點是中間厚、邊緣薄，此眼鏡鏡片中心的厚度為1.5mm，則該鏡片邊緣的厚度應(yīng)小于1.5mm。

答案：遠視小于

眼鏡的度數(shù)

我們知道，近視或遠視程度越嚴重，所配眼鏡的度數(shù)越大，眼鏡的度數(shù)表示的是鏡片（透鏡）折光本領(lǐng)的大小，鏡片的度數(shù)越大，發(fā)散或會聚光的本領(lǐng)就越大，通常把透鏡焦距的倒數(shù)叫作透鏡的焦度，用φ表示，φ=1/f（f單位：m），平時說的眼鏡片的度數(shù)，就是鏡片的透鏡焦度乘100的值，且凸透鏡（遠視鏡片）度數(shù)是正數(shù)，凹透鏡（近視鏡片）度數(shù)是負數(shù)。

例3，近視眼鏡的鏡片結(jié)構(gòu)如圖5所示，其實質(zhì)是____鏡，該鏡片對平行光具有____作用，小明戴的近視鏡片的“度數(shù)”是500度，則構(gòu)成該近視鏡片的透鏡的焦距是____m。

解析：如圖5所示，近視眼鏡的鏡片結(jié)構(gòu)是中心比邊緣薄，屬于凹透鏡，凹透鏡對平行光具有發(fā)散作用，由于眼鏡片的度數(shù)是鏡片的透鏡焦度乘100的值，即500=100φ，則φ=5，再由公式φ=1/f可知，凹透鏡的焦距f=1/5m=0.2m。

答案：凹透 發(fā)散 0.2

學(xué)即用，練一練：

1.人的眼睛像一架神奇的照相機，對于近視者而言，遠處物體經(jīng)晶狀體折射所形成像的位置，以及相應(yīng)的矯正方式是（ ）。

A.像落在視網(wǎng)膜的前方，需戴凹透鏡矯正

B.像落在視網(wǎng)膜的前方，需戴凸透鏡矯正

C.像落在視網(wǎng)膜的后方，需戴凹透鏡矯正

D.像落在視網(wǎng)膜的后方，需戴凸透鏡矯正

2.小明將一支點燃的蠟燭放在凸透鏡（f=10cm）前18cm處，在光屏上得到了燭焰倒立、____的清晰的像，然后他在蠟燭和凸透鏡之間放置了一個遠視眼鏡片。由于遠視眼鏡片對光線有____作用，所以光屏上燭焰的像變模糊了（如圖6所示），若想在光屏上重新得到清晰的像，他可將光屏____凸透鏡。

參考答案：1.A 2.放大 會聚 靠近

責(zé)任編輯：程哲endprint