Горизонты техники для детей, 1963 №10 (17)

Физика вокруг нас

Глаз человека во многом похож на фотоаппарат. Правильнее надо было бы сказать, что устройство фотоаппарата похоже на строение глаза. Мы будем сравнивать глаз с фотоаппаратом, так как устройство фотоаппарата гораздо проще, да и к тому же почти каждый из вас знаком с ним.

Объектив фотоаппарата создает перевернутое, действительное и уменьшенное изображение окружающих нас предметов. Это изображение, возникающее в определенной плоскости, мы как бы улавливаем, располагая на ней светочувствительную пленку. Положение плоскости, то есть её расстояние от объектива, зависит от расстояния от фотографируемого предмета до объектива. Если предмет находится далеко, то плоскость эта проходит через фокус линзы объектива. Если же предмет близко, то плоскость располагается дальше от линзы объектива. Чтобы изображение или снимок были резкими (с резкими очертаниями контуров), следует установить соответствующее расстояние объектива от плоскости фотопленки путём вдвигания и выдвигания объектива. Все эти правила, относящиеся к фотоаппарату, применимы и для нашего глаза. Иллюстрирует это рисунок в тексте. На рисунке хрусталик, находящийся сзади зрачка глаза, бросает изображение на сетчатку глаза, выполняющую роль фотопленки, а зрительный нерв передает изображение в мозг. Мозг воспринимает передачу зрительного нерва как видение предмета.

Фотоаппарат, установленный на бесконечность, соответствует глазу, смотрящему на далекие предметы. На сетчатке возникает резкое изображение этих предметов.

Глядя на горизонт, мы не видим близких предметов, совершенно так же, как и фотоаппарат, наведенный на «бесконечность», не дает резкого изображения близких деталей «По-видимому в глазу тоже имеется какой-то механизм наводки на резкость», — подумают некоторые из вас. Да, имеется, причем этот механизм несравненно лучше любого фабричного, всегда четко и безотказно действует автоматически и вне нашего желания и сознания (свойство аккомодации глаза).

Линзы, из которых состоит объектив фотоаппарата, являются специально отшлифованными плитками из оптического стекла со сферическими поверхностями. Существуют два рода линз: собирающие линзы и рассеивающие. Собирающие линзы выпуклой формы, а рассеивающие — вогнутой. Иногда почти нельзя отличить вогнутой линзы от выпуклой. Но стоит только посмотреть через каждую из них, как всё сразу будет ясно: выпуклая будет увеличивать, а вогнутая уменьшать изображение предметов.

Вернемся к глазу. Хрусталик глаза, являющийся отличной линзой, невозможно передвигать для получения резкого изображения, как объектив в фотоаппарате. Аккомодация глаза происходит в сложном процессе, возможном только у животных организмов. Хрусталик, состоящий из желеобразной массы, может изменять свою форму, становясь более выпуклым или менее выпуклым за счет сокращения мышцы, окружающей хрусталик.

Когда мы смотрим на далекие предметы, мышца расслаблена. В таком её положении резкими мы видим только отдаленные предметы. Если же отдаленный предмет приближается к глазу, эта мышца начинает напрягаться, увеличивая кривизну хрусталика до тех пор, пока рассматриваемые предметы на сетчатке глаза не станут резкими.

Мы с вами уже знаем, что мышца, окружающая глаз, сокращается вне нашего сознания. После продолжительного напряжения мышца все же устает.

Жители больших городов имеют дело преимущественно с предметами, находящимися близко. Чтение, писание, ручной труд требуют постоянной аккомодации глаза, то есть приспособления его к ясному видению предметов на различных расстояниях. Труд сельских жителей обычно связан с полевыми работами, то есть требует меньшего напряжения глаз, при этом мышца не так сильно устаёт. Поэтому пороков зрения у них встречается меньше.

Самыми распространенными пороками зрения являются близорукость и дальнозоркость. Оба эти недостатка заключаются в том, что хрусталик при расслабленной круговой мышце глаза создает изображение предметов в несоответствующем месте. У дальнозорких изображение возникает за сетчаткой, а у близоруких — перед сетчаткой.

Можно ли устранить эти недостатки зрения? Можно, но для этого надо воспользоваться соответствующими оптическими линзами, то есть очками. Глаз близорукого имеет слишком выпуклый хрусталик, сильно собирающий лучи, следовательно, в этом случае мы должны применить рассеивающую линзу. Рассеивающая линза удлинит фокусное расстояние хрусталика и сведет изображение предметов на сетчатку глаза. Близорукие хорошо видят близкие предметы, так как их глаз уже заранее подготовлен к этому, обладая чрезмерной кривизной зрачка. Мы часто видим людей, которые читают, держа книгу или газету близко перед глазами. Это близорукие.

Труднее приходится дальнозорким. Им надо отодвигать газету как можно дальше, держа её на вытянутых руках. А что, если и это не поможет? Вы, наверное, догадываетесь, что хрусталик глаза дальнозорких маловыпуклый и слабо собирает лучи, а фокус зрачка находится за сетчаткой. Отдаленные предметы близорукий видит хорошо, а вот читать, писать или узнать время по часам на руке он не сможет без очков. Дальнозоркие пользуются очками с собирающими выпуклыми линзами.

Все это вы сможете проверить, посмотрев на рисунок, где изображен глаз близорукого, дальнозоркого и нормальный глаз. Как близорукий, так и дальнозоркий видят размытое пятно, а все предметы размазанными и нерезкими.

Глаз хорошо видит и не очень быстро устаёт, если на предметы смотрит с расстояния 25 сантиметров. Это расстояние самое удобное для чтения и других занятий. Конечно, меньше всего глаз устаёт, когда смотрит вдаль. Поэтому, делая уроки, через каждые полчаса на некоторое время отвлекитесь от занятий и посмотрите в окно или на висящую на стене картину. Это успокоит глаза.

Важное значение для сохранения зрения имеет правильное освещение помещения. Если в комнате темно, вы невольно приближаете книгу к глазам, что очень вредно.

Помните, ребята, что надо беречь свои глаза. Учтите, что 85 % всего, что мы узнали, мы узнали лишь благодаря нашим глазам. Очки помогают видеть, но не излечивают болезней глаз.