“眼球成像”探究之旅(实验报告)

“模拟眼球成像”的实验装置和操作方法王乃平（江苏姜堰南苑学校225500）电话：[phone]Email:[e-mail]“模拟眼球成像”的实验，一般使用物理上的“双凸透镜成像装置”，该装置直观地揭示眼球成像原理与特点，但在探究晶状体的调节功能及近视形成与矫正的模拟实验中，由于频繁的位置移动与透镜的反复转换，学生要把模型演示的现象联想迁移到眼球成像却有一定难度。本制作是选用空“利乐砖”牛奶盒模拟“封闭的眼球”，在纸盒的一端开孔安装上凸透镜模拟晶状体，而内壁视为视网膜。利用此简易模型可以进行眼球成像的系列探究活动，如：演示眼球成像原理，探究晶状体的调节功能，探究近视形成原因与近视的矫正演示。学生借助此模型进行探究，更易将演示的现象迁移到人体眼球的成像规律。1眼球简易模型的制作1.1材料：250ml“利乐砖”空牛奶盒（1350mm×550mm×800mm）、一组直径3cm的屈光度不同的凸透镜（+10D、+12D、+16D）与凹透镜（-4D）1.2方法：1.2.1取一只250ml形状完好的空“利乐砖”牛奶盒，在插吸管一面的中间掏一个直径3cm的圆孔，以便于安装凸透镜（相当于晶状体）。1.2.2在纸盒尺寸为1350mm×800mm的任意一面上，靠开孔处保留三分之一，其余截去，以便于观察内面（相当于视网膜）上的成像情况。用清水冲洗内部，吹干待用。2演示眼球成像原理2.1在模型的圆孔处嵌上一屈光度为+12D的双凸透镜，如右图摆放，在圆孔右侧约25cm处点燃一支蜡烛，从截面处可观察到纸盒内壁上成像特点。操作要点：实验时应使蜡烛火焰中心和透镜中心大致等高。2.2观察到纸盒内壁上成倒立、缩小、清晰的实像，分析成像原因。3探究晶状体的调节3.1在模型的圆孔处嵌上一屈光度为+12D的双凸透镜，在圆孔右侧25cm处点燃一支蜡烛，观察到内壁上成像清楚。3.2把蜡烛向左平移至圆孔约17.5cm处，观察到内壁上成像模糊。此时，将圆孔处双凸透镜换成+16D的，成像又变得清晰。3.3再把蜡烛向右平移至约38cm处，视网膜上成像模糊。此时，将双凸透镜换成屈光度为+10D的，成像又变得清晰。3.4分析实验数据，可以得出：眼睛之所以能看清远近不同的物体，是因为晶状体具有调节屈光度的功能。当看近处物体时，晶状体的曲度变大。反之变小。4探究近视形成原因4.1在模型的圆孔处嵌上一屈光度为+12D的双凸透镜，在圆孔右侧25cm处点燃一支蜡烛，观察到内壁上成像清楚。4.2将双凸透镜换成屈光度为+16D的，在圆孔右侧25cm处点燃一支蜡烛时，观察到内壁上的成像模糊，如果将蜡烛向左平移至离圆孔约17.5cm处时，内壁成像又变得清晰。4.3分析实验数据，可以判断：晶状体的调节能力变弱是近视眼形成原因之一。5近视的矫正演示5.1在模型的圆孔处嵌上一屈光度为+16D的双凸透镜，在圆孔右侧25cm处点燃一支蜡烛时，内壁上成像模糊。5.2如果在屈光度为+16D的双凸透镜上叠加一个-4D的凹透镜后，内壁上成像又变得清晰。说明近视眼要看清远处物体时，需要配戴凹透镜加以矫正。5.3分析实验数据，总结出用凹透镜可以矫正近视眼。