文長(zhǎng)沙市麓山國(guó)際實(shí)驗(yàn)學(xué)校G1404 朱藝峰

瞇眼為何讓物像更清晰

文長(zhǎng)沙市麓山國(guó)際實(shí)驗(yàn)學(xué)校G1404 朱藝峰

近視是指眼睛在不用調(diào)節(jié)的情況下，較遠(yuǎn)的光線經(jīng)眼睛內(nèi)的屈光系統(tǒng)屈折后，聚集在視網(wǎng)膜前，在視網(wǎng)膜上不能形成清晰的物像，導(dǎo)致遠(yuǎn)方物體看不清楚。近視主要的形成原因是晶狀體屈光度降低或眼球前后徑變長(zhǎng)。

患上近視的人喜歡瞇眼看事物，以減少視網(wǎng)膜上物像的模糊程度，這是為什么？

資料顯示，瞇眼能減少物像模糊程度的原因有如下幾點(diǎn)：減少?gòu)浬⒐饩€，改善視敏；使角膜改變屈光度；使晶狀體改變屈光度。

根據(jù)以上結(jié)論，我將實(shí)驗(yàn)分成兩部分。

實(shí)驗(yàn)一

1.器材

光具座、光屏、蠟燭、火柴、焦距為5cm的凸透鏡，帶小孔的不透明紙板。

2.步驟

（1）將凸透鏡固定在光具座上。

（2）將光屏置于離透鏡距離為2f=10cm處，將蠟燭置于距透鏡位置11cm（＞2f）處，并使透鏡、蠟燭、光屏位于同一直線上，如圖1。

（3）點(diǎn)燃蠟燭，此時(shí)光屏上所成的像為倒立、縮小的模糊實(shí)像，將帶小孔的不透明紙板置于凸透鏡前，同時(shí)移動(dòng)距離，觀察光屏上的成像情況，并記錄。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，將帶小孔的不透明紙板置于透鏡前0.5cm至1.5cm處成像效果最好，與實(shí)際情況相符。

3.結(jié)論分析

凸透鏡前放一個(gè)有小孔的不透明紙板可減少?gòu)浬⒐饩€并起到一定的小孔聚焦作用，使模糊的像變清晰，近視眼瞇眼時(shí)所起到的作用與其相似。

實(shí)驗(yàn)二

人在瞇眼時(shí)睫狀體收縮，使晶狀體屈光度減?。ń咕嘣龃螅瑫r(shí)對(duì)角膜產(chǎn)生相同的作用。為驗(yàn)證此觀點(diǎn)，我進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)二。

1.器材

光具座、光屏、蠟燭、火柴，f=5cm的凸透鏡，f=10cm的凸透鏡。

2.步驟

（1）將光屏、蠟燭、凸透鏡依次安裝，使其位于同一直線上，如圖2。

（2）使用不同焦距的凸透鏡分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改變物距（u）、像距（v），并使u≥2f，f＜v≤2f，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一物距，不同焦距的凸透鏡成像的位置不同，焦距越大，同一物距成像的位置離凸透鏡距離越大。但f、u、v這三個(gè)量之間有什么關(guān)系？

三、公式推導(dǎo)與分析

如圖3，f為凸透鏡焦距，u為物距，v為像距，c為物體長(zhǎng)度，d為物體成的像的長(zhǎng)度。

為方便用函數(shù)法解決此問題，將凸透鏡的主光軸與平面直角坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)軸（x軸）關(guān)聯(lián)，將凸透鏡的理想折射面與縱坐軸（y軸）關(guān)聯(lián)，將凸透鏡的光心與坐標(biāo)原點(diǎn)關(guān)聯(lián)，則點(diǎn)A坐標(biāo)為（-u，c），F(xiàn)（f，0），A'（v，-d）C（0，c）。

設(shè)AA'、A'C分別位于直線l1、l2上。

設(shè)l1解析式為y=k1x，l2的解析式為y=k2x+b，將A（-u，c），A'（v，-d），F(xiàn)（f，0），C（0，c）代入相應(yīng)解析式得：

∴l(xiāng)1解析式為解析式為

將A'（v，-d）代入兩方程得：

將實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得的數(shù)據(jù)代入公式，由計(jì)算結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果大致相同，排除實(shí)驗(yàn)誤差的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)論可靠。

四、總結(jié)

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)論可知，近視眼在瞇眼時(shí)能減少視網(wǎng)膜上物像模糊程度的主要原因有兩個(gè)。

1.瞇眼時(shí)眼瞼形成的小孔使通過瞳孔的光線減少，減少了彌散光線，起到小孔成像的作用。

2.瞇眼時(shí)由于眼輪匝肌的收縮，使角膜、晶狀體的焦距增大，根據(jù)公式可知，當(dāng)物距u不變，f增大時(shí)，v也會(huì)隨之增大，使物體成像在視網(wǎng)膜上（或成的像與視網(wǎng)膜距離減?。?，從而使視網(wǎng)膜上物像的模糊程度降低，看到的物體也就更清晰。