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中学物理实验:照相机与视力矫正

时间:2023-12-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)照相机与眼睛实验针孔照相机的制作及使用实验器材:胶合板,铁皮饮料盒,Ф1mm铜丝,输液器包装袋,螺钉,胶水,胶带等。图3-1223.让平行光源发出的三束平行光照射到长焦双面凸透镜上,光线恰好照射在视网膜上,这模拟的是正常人的眼睛。4.取下长焦距双面凸透镜,在眼睛晶状体的位置上放置短焦距双面凸透镜,平行光会聚在视网膜的前方,这模拟的是近视眼人的眼睛。

中学物理实验:照相机与视力矫正

(一)照相机与眼睛

实验 针孔照相机的制作及使用

实验器材:

胶合板,铁皮饮料盒,Ф1mm铜丝,输液器包装袋,螺钉,胶水,胶带等。

实验步骤:

1.制作外筒和内筒。按图3-121中所示尺寸将5mm厚胶合板裁好,用胶水粘牢,内壁用墨水涂黑。前端盖中心裁出Ф1.5cm圆孔透光,后端盖中心裁出Ф3cm圆孔作观测窗。

2.制作光屏。将一次性输液器包装袋无字的部分用胶带粘在内筒前端并绷紧。

3.制作像距标尺。取长30cm、宽1cm的白纸条,自右向左依次划上0、1、2、……30cm的刻线,贴在内筒左外侧。

4.制作光阑。将铁皮饮料盒展开,裁成Ф12cm的圆片,在其边缘焊上Ф1mm铜丝以增加强度。在距中心2cm和5cm的同心圆对边分别扎上形状各异、大小不一的小孔,孔径在0.1cm~1cm,最后将自攻螺钉固定在外筒前端盖上。

图3-121

5.将演示器前端对准要成像的物体,左手转动光阑选择适当的小孔,右手推拉内筒调节像距,通过观测窗观察光屏上成的像。

装置特点:

1.光屏设在暗室内,观测不受环境影响,即使在室外使用,效果也很好。

2.光阑左侧孔和前端中心透光孔形状大小完全一致,可以很方便地比较小孔的形状和大小对成像的影响。

3.利用左侧像距标尺可以比较像距与成像情况的关系。

4.取材容易,使用方便。

(二)视力的矫正

实验一 利用透镜模拟近视及矫正

实验器材:

眼睛结构示意图,双面凸透镜两只,平凹透镜一只,平行光源,光栅,低压电源,白色坐标板等,如图3-122。

实验步骤:

1.如图3-122,将光栅插入平行光源,将电源电压调为12V,打开电源开关,让平行光源发出三束平行光。

2.在白色坐标板上放置眼球剖面图,在眼睛晶状体的位置上放置长焦距双面凸透镜,模拟人眼睛的晶状体。

图3-122

3.让平行光源发出的三束平行光照射到长焦双面凸透镜上,光线恰好照射在视网膜上,这模拟的是正常人的眼睛。

4.取下长焦距双面凸透镜,在眼睛晶状体的位置上放置短焦距双面凸透镜,平行光会聚在视网膜的前方,这模拟的是近视眼人的眼睛。

5.在近视眼晶状体的前面,放置一个适当的凹透镜,通过对光路的调整,光线重新会聚到视网膜上。

6.重复上述步骤,可以模拟远视眼及其矫正。

实验结论:

近视眼是晶状体的厚薄经过调节后,远处的物体仍然落在视网膜的前方。

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图3-123

实验二 利用透镜及F字形发光二极管点阵模拟近视及矫正

实验器材:

眼睛结构示意图,凸透镜两只、凹透镜一只,F字形发光二极管点阵,光屏,眼球剖面图,白色坐标板等,如图3-124。

实验步骤:

1.如图3-125,在白色坐标板上放置眼球剖面图,在眼睛晶状体的位置上放置模拟正常人眼睛的长焦距凸透镜,将F字形发光二极管点阵放在透镜前方较远处,在视网膜的位置放上光屏。

2.接通F字形发光二极管点阵的开关,让其发光,F字形在光屏上呈现清晰倒立的实像。

3.在眼睛晶状体的位置上放置短焦距凸透镜,模拟近视眼的晶状体,将光屏放置在视网膜处,此时,无法观察到F字形在光屏上呈清晰的像,只能看到一个光斑。向前移动光屏约2.5cm,则能够看到F字形在光屏上呈清晰地像。

4.将光屏重新放置在视网膜处,在近视眼晶状体的前面约2cm处放置一个模拟眼镜的凹透镜,通过对光路的调整,光线重新会聚到视网膜上,能够看到F字形在光屏上呈清晰的像。

图3-124

实验结论:

近视眼是晶状体的厚薄经过调节后,远处的物体仍然落在视网膜的前方。近视眼镜是凹透镜,它的作用是使像相对于晶状体向后移动,从而使像清晰地落在视网膜上。

注意事项:

换用适当焦距的透镜,本实验还可以模拟远视眼及其矫正。

图3-125

实验三 利用透镜及蜡烛模拟近视及矫正

实验器材:

光具座,凸透镜两只,凹透镜一只,蜡烛,光屏,火柴等。

实验步骤:

1.如图3-126,将蜡烛放在光具座0刻度位置,在光具座较远处位置上放置模拟正常人眼睛的长焦距凸透镜,在约37cm处放上光屏模拟人眼的视网膜。

2.点燃蜡烛,调整烛焰、凸透镜、光屏使其中心大致在同一高度,即使系统共轴。适当调节光屏的位置,使烛焰在光屏上呈现清晰倒立的实像。

3.保持蜡烛和光屏的位置不变,在距离蜡烛25cm的位置上放置短焦距凸透镜,模拟近视眼的晶状体,此时,无法观察到烛焰在光屏上呈清晰的像,只能看到一个光斑。向前移动光屏约3.0cm,则能够看到烛焰在光屏上呈清晰的像。

4.将光屏重新放置在37cm处,在近视眼晶状体的前面约2cm处放置一个模拟近视眼镜的凹透镜,通过对光路的调整,光线重新会聚到视网膜上,能够看到烛焰在光屏上呈清晰地像。

实验结论:

近视眼是晶状体的厚薄经过调节后,远处的物体仍然落在视网膜的前方。近视眼镜是凹透镜,它对光线有发散作用,使像相对于晶状体向后移动,从而使像清晰地落在视网膜上。

注意事项:

换用适当焦距的透镜,本实验还可以模拟远视眼及其矫正。

图3-126

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