Давайте разберемся, как работает фокусировка глаз и что происходит с фокусным расстоянием и оптической силой хрусталика при переводе взгляда с дальнего объекта на предмет, лежащий перед глазами.
Общее понятие:
- Глаз — это сложная оптическая система, которая способна изменять свою форму (использует хрусталик) для фокусировки световых лучей и формирования четкого изображения на сетчатке.
- Когда смотришь на дальний объект (близко к глазу, на улице или вдалеке), глаз "выпрямляется", и хрусталик становится менее кривым.
- Когда фокусируемся на близком предмете, хрусталик "накачивается" и становится более кривым, увеличивая свою оптическую силу и уменьшает фокусное расстояние.
Что происходит при смене объекта:
При взгляде на дальний объект:
- Фокусное расстояние глаза — большое (приблизительно 17-22 мм у человека с нормальным зрением).
- Хрусталик относительно плоский (менее искривленный).
- Оптическая сила (S) глаза — небольшая.
При переводе взгляда на предмет, лежащий перед глазами:
- Чтобы сформировать четкое изображение на сетчатке, глаз "увеличивает" свою оптическую силу, делая хрусталик более кривым.
- Это уменьшает фокусное расстояние (f), так как увеличение кривизны увеличивает оптическую силу.
Формулы и объяснение:
Оптическая сила (S) глаза определяется как:
[
S = \frac{1}{f}
]
где:
- (f) — фокусное расстояние в метрах.
При дальнем взгляде:
[
f_{дальний} \approx 17-22, мм \quad \Rightarrow \quad S_{дальний} \approx 4.5 - 5.88, дптр
]
(прим.: 1 дптр = 1 диоптрия = 1/метр).
При близком взгляде:
- Хрусталик становится более кривым, уменьшая (f).
- Типичная фокусная дистанция для близкого предмета (например, 25 см или 0.25 м):
[
f_{близкий} \approx 0.1, м \quad \Rightarrow \quad S_{близкий} = \frac{1}{0.1} = 10, дптр
]
То есть оптическая сила увеличивается примерно в два раза или более (от 4.5–5.9 дптр до 10 дптр), а фокусное расстояние сокращается.
Итог:
- Фокусное расстояние хрусталика уменьшается, когда человек переводит взгляд с дальнего объекта на предмет, лежащий перед глазами.
- Оптическая сила глаза увеличивается (относительно вдвое или более).
Это — естественный механизм аутофокусировки, который позволяет человеку четко видеть как вдаль, так и вблизи без помощи очков.
Если нужно, я могу дополнительно подготовить графики или более математические объяснения!
