文長沙市麓山國際實驗學校G1404 朱藝峰

瞇眼為何讓物像更清晰

文長沙市麓山國際實驗學校G1404 朱藝峰

近視是指眼睛在不用調節(jié)的情況下，較遠的光線經眼睛內的屈光系統(tǒng)屈折后，聚集在視網膜前，在視網膜上不能形成清晰的物像，導致遠方物體看不清楚。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。

患上近視的人喜歡瞇眼看事物，以減少視網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：減少彌散光線，改善視敏；使角膜改變屈光度；使晶狀體改變屈光度。

根據(jù)以上結論，我將實驗分成兩部分。

實驗一

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

經過實驗可發(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，與實際情況相符。

3.結論分析

凸透鏡前放一個有小孔的不透明紙板可減少彌散光線并起到一定的小孔聚焦作用，使模糊的像變清晰，近視眼瞇眼時所起到的作用與其相似。

實驗二

人在瞇眼時睫狀體收縮，使晶狀體屈光度減?。ń咕嘣龃螅瑫r對角膜產生相同的作用。為驗證此觀點，我進行了實驗二。

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行實驗，改變物距（u）、像距（v），并使u≥2f，f＜v≤2f，進行實驗，記錄結果。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，對于同一物距，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這三個量之間有什么關系？

三、公式推導與分析

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

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系的橫坐標軸（x軸）關聯(lián)，將凸透鏡的理想折射面與縱坐軸（y軸）關聯(lián)，將凸透鏡的光心與坐標原點關聯(lián)，則點A坐標為（-u，c），F(xiàn)（f，0），A'（v，-d）C（0，c）。

設AA'、A'C分別位于直線l1、l2上。

設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：

將實驗結果所得的數(shù)據(jù)代入公式，由計算結果可知，實驗結果與理論結果大致相同，排除實驗誤差的影響，實驗結論可靠。

四、總結

根據(jù)以上實驗所得到的結論可知，近視眼在瞇眼時能減少視網膜上物像模糊程度的主要原因有兩個。

1.瞇眼時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，當物距u不變，f增大時，v也會隨之增大，使物體成像在視網膜上（或成的像與視網膜距離減小），從而使視網膜上物像的模糊程度降低，看到的物體也就更清晰。