师:同学们大家好,请打开学习任务单,跟老师一起开始今天的学习。眼睛是心灵的窗口,通过眼睛,我们能看到五彩斑斓的世界。春夏秋冬,四季更替,欣赏美丽的风景,能让我们心情愉悦。我们之所以能看见物体,是因为有光进入眼睛,这个光要么是物体发出的,要么是物体反射的。
大家看大屏幕,我们之所以能看见它,是它发出的光进入了眼睛。再看老师手中的笔,它本身并不发光,我们能看见它,是因为它反射的光进入了眼睛。眼睛对我们如此重要,然而,如今越来越多的人成为了眼镜一族。你们知道近视、远视的成因及矫正原理吗?今天,我们就一起来学习。
眼睛是一个复杂的天然光学仪器,我们在生物课上已经学习过眼睛的结构。今天,我们重点认识部分结构的作用。瞳孔用来控制进入眼睛的光的多少,如果光线太强,瞳孔缩小,避免伤害眼睛;如果光线太弱,瞳孔变大,使进入眼睛的光增多。睫状体通过收缩或放松来调节晶状体的形状,使其变薄或变厚,从而调节晶状体对光的折射能力。物体进入眼睛的光成像在视网膜上,视网膜的作用相当于光屏,角膜和晶状体的共同作用相当于凸透镜。
大家看,人眼看物体以及照相机成像的过程,你们发现了什么?
生:眼睛相当于一架照相机,来自物体的光汇聚在视网膜上,形成物体的像。晶状体相当于一个凸透镜,照相机的镜头也相当于一个凸透镜。照相机成的像在底片上,眼睛成的像在视网膜上。
师:非常好。正常人眼的焦距都小于5厘米,人眼看物体时物距大于两倍焦距,所以眼睛成的像和照相机一样,是倒立、缩小的实像。眼睛就好比是一架活的照相机,照相机通过调焦,能使远近不同的物体都在底片上成清晰的像。那么,人眼如何使远近不同的物体在视网膜上成清晰的像呢?
生:眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状,自动调焦。
师:晶状体的形状变化会引起焦距怎样的变化呢?或者说,凸透镜的薄厚会引起凸透镜焦距大小怎样的变化?我们通过实验来探究。接下来,请同学们细心观察,认真思考。
(将水倒入模拟的晶状体外壳内,用激光笔发出两束平行光打到水透镜上)
师:激光笔发出的两束平行光打到水透镜上,经折射后的汇聚点就是水透镜的焦点,这个点到水透镜中心的距离f就是其焦距。现在,使水透镜凸起一些,大家看看有什么变化?
生:光线的汇聚点距离水透镜更近了。
师:这表明它的焦距变小了。我们再使水透镜形状变得扁平些,又有什么变化呢?
生:光线的汇聚点距离水透镜变远了。
师:这表明它的焦距变大了。通过探究,大家知道了什么?
生:凸透镜越厚,凸透镜的折光能力越强,凸透镜的焦距越小;凸透镜越薄,凸透镜的折光能力越弱,凸透镜的焦距越大。
师:正常眼是如何看清远处物体的呢?我们可以把远处物体发出的光看成是平行光,远处物体发出的光进入眼睛时,睫状体放松,晶状体变薄,远处物体射来的光刚好汇聚在视网膜上,眼睛就可以看清远处的物体。正常眼看近处物体时呢?
生:晶状体收缩,晶状体变厚,对光的折射能力变强,近处物体射来的光汇聚在视网膜上,眼睛就可以看清近处的物体了。
师:有些同学喜欢看近处的物体,觉得舒服、看得清。眼睛看物体时,是不是离得越近越清楚呢?请同学们跟老师一起做,拿起书本,改变书本与眼睛的距离,什么情况下看书的感觉最舒服、最清楚呢?
(学生操作)
师:拿出刻度尺,测出距离大约是25厘米时最舒服。正常眼睛观察近处物体,最清晰而又不疲劳的距离大约是25厘米,它叫做明视距离。依靠眼睛调节能看清的最远和最近的两个极限点分别叫做远点和近点。正常眼睛的远点在无限远,近点大约在10厘米处。学以致用,融会贯通。同学们,请根据眼睛的结构以及看清物体的原理思考第一题:正常眼睛,下列说法中错误的是( )
A. 看远处物体时,晶状体放松,晶状体变薄。
B. 看近处物体时,睫状体舒张,晶状体变薄。
C. 看近处物体时,睫状体收缩,晶状体变薄。
D. 正常人眼的明视距离大约为25厘米。
生:C选项错误,看近处物体时,睫状体应该是收缩的,晶状体变厚。
师:非常好。正常人眼睛可以自行调节晶状体的厚度,从而看清近处、远处的物体。班级里越来越多的学生戴上了近视眼镜,大家能说出近视的感受吗?
生:近视眼只能看清近处的物体,看不清远处的物体。
师:形成近视眼的原因是什么呢?
生:晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处某点的光汇聚在视网膜前,到达视网膜时已经不是一个点,而是一个模糊的光斑,导致视网膜上得不到清晰的像,视神经传递给大脑的也不是清晰的像。
师:如何进行矫正呢?同学们,你们有什么矫正方法吗?
生:可以设计探究方案,用一个可以调节薄厚的透镜代替人的眼睛,用水透镜代替正常眼睛,用一根点燃的蜡烛代替物体,光屏代替视网膜。
师:非常好。开始时,蜡烛发出的光在光屏上成清晰的像,为了模拟近视眼看不清远处的物体,将蜡烛远离水透镜。请同学们思考,如果将蜡烛远离水透镜,像能否在光屏上成清晰的像?如果不能,它会成在哪儿?
生:根据凸透镜成像规律,物体远离凸透镜,像会靠近凸透镜,所以清晰的像会成在光屏的前方。
师:我们的眼睛中晶状体到视网膜的距离是一定的,也就是像距是一定的。如果不移动光屏,怎么做才能使光屏上的像再次清晰呢?同学们请观看实验探究视频。
(播放视频)
师:光屏上呈现了倒立、缩小清晰的像,将物体远离水透镜,光屏上的像模糊了。根据前面学习的凸透镜成像规律,物体远离凸透镜,像靠近凸透镜。如果不移动光屏,怎么能在光屏上再次呈现清晰的像呢?
生:抽出水,光屏上的像再次清晰了。
师:继续将物体远离透镜,像又模糊了。根据前面学习的规律,所成的像在光屏的前方,怎么能让它再次清晰呢?
生:放上凹透镜移动,光屏上再次呈现了倒立、缩小的像。
师:对,近视眼看远处物体时成像在视网膜前方,在进行矫正时,利用凹透镜能使光发散的特点,可以佩戴用凹透镜制成的近视眼镜,使入射的光线经凹透镜发散后,再射入眼睛,汇聚点就能后退到视网膜上,矫正后,来自远处物体的光汇聚在视网膜上,近视患者便可看清远处的物体了。
