眼球成像的定性分析

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  模拟眼球成像是初中生物的一个难点。很多学生在九年级复习这部分内容的时候,仍然很困惑:眼球的晶状体到底怎样调节才能看清远近不同的物体?近视眼为什么只能看清近处的物体?远视眼为什么只能看清远处的物体?各种版本的新教材把这部分内容安排在七年级,凸透镜成像原理在八年级,这样学习眼球成像时只能用凸透镜、白纸板、蜡烛实验一下,不能定性地分析,给学生的理解造成一些障碍。迎中考复习这部分内容时,我指导学生试着画以下的图解,从本质上看到了眼球成像的原理。
  我们用椭圆形表示凸透镜或晶状体,3个凸透镜的光心在一条直线上,F表示焦点,晶状体左侧的表示物距,右侧的代表像距,从图1中焦距可知,晶状体的凸度大小依次是:图1-b>图1-a>图1-c。根据凸透镜成像原理,物体发射的光线经过凸透镜折射时,平行线经折射后过焦点,过光心的不变。因为眼球成像必须是倒立、缩小的实像,所以物距必须大于2倍的焦距。
  对眼球来说,晶状体和视网膜之间的距离不变,即像距不变,假设物体在A处正好成像在视网膜上,那么M处的物体即远处的物体成像在视网膜前方,N处的物体即近处的物体成像在视网膜后方,眼睛是不能看到的。要想看清N处即B处的物体,只好增大晶状体的凸度,使焦距缩小,像距不变(图1-b),B处的物像正好落在视网膜上,人体就可看到近处的物体了。同理缩小晶状体的凸度,我们就可看到远处的物体(图1-c)。
  
  我们可以用图1-b表示近视眼的成像原理,正常眼在A处看到的物体,近视眼成像在视网膜的前方(如C’),只好将物体靠近晶状体(如B),像才能落在视网膜上。所以近视眼只能看清近处的物体,却看不清远处的物体。同理也可用图1-c解释远视眼只能看清远处的物体,却看不清近处的物体。
  比较A、B、D三处可知,同样都可看到的物体,物距越远,成像越小。利用这个道理可以解释天上的飞机看起来为什么那么小。
  图形看似复杂,实际上画起来很简单。利用这个图形眼球成像的所有问题都会迎刃而解。
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