1

Intocmit: Somogyi János

1

1

I.Ochiul uman.......................................................................................................3Introducere............................................................................................................31.CUM FUNCŢIONEAZĂ OCHII.................................................................52.CELULELE CU CONURI ŞI CU BASTONAŞE........................................63.DIMENSIUNEA PUPILEI..........................................................................64.CATI MEGAPIXELI ARE OCHIUL UMAN?............................................75.VEDEREA CLARĂ....................................................................................76.DEFECTE DE VEDERE.............................................................................87.PROTEJAREA OCHIULUI.......................................................................10II. Instrumente optice.....................................................................................101.Instrumente optice care dau imagini virtuale.............................................102.Instrumente optice care dau imagini reale...........……………..………….....12

1

Introducere Simtul vizual este cel mai important simt al omului si putem spune ca de el depind toate celelalte simturi. Desi importanta pe care i-o acordam nu este pe masura importantei sale, ochiul ne ajuta sa diferentiem lumina de intuneric, micul de mare, obiectele de fiinte sau pamantul de cer. Prin ochi primim cele mai multe informatii despre lumea exterioara. Dupa calculele unei cercetator 80% din amintirile pe care le pastram sunt inregistrate prin vedere. Ochiul are rol de a ne furniza informatii - sub forma unor imagini colorate - despre adancimea, distanta, si miscare obiectelor. Miscandu-l in sus, in jos si lateral, vedem cea mai mare parte a mediului care ne inconjoara.Daca ne uitam la un aparat de fotografiat, vom putea intelege mai bine cum functioneaza ochiul nostru. Portiunea anterioara ochiului functioneaza ca o lentila optica, la fel ca lentila de stilca a aparatului foto. Lentila optica este un corp cu una sau doua suprafete curbe formate dintr-un material transparent. Lumina patrunsa printr-un asemenea corp se refracta.Portiunea intunecata din centrul ochiului, pupila, regleaza cantitatea de lumina primita. Cand lumina este slaba, pupila va fi mai mare, daca se micsoreaza, va lasa o cantitate redusa de lumina, la fel ca in cazul diafragmei din spatele aparatului de fotografiat. Stratul din profunzimea globului ocular, retina, corespunde filumului fotografic.

1

Din punct de vedere anatomic, ochiul este, după cum se ştie, un organ deosebit de complex, servind la transformarea imaginilor geometrice ale corpurilor în senzaţii vizuale. Privind însă numai din punctul de vedere al opticii geometrice, el constituie un sistem optic format din trei medii transparente: umoarea apoasă, cristalinul şi umoarea sticloasă (sau vitroasă):

Ochii sunt organele văzului. Putem vedea obiectele pentru că razele solare sunt reflectate de acestea şi intră in ochi. Celulele fotosensibile din fundul ochilor trimit informaţiile la creier, care le interpretează ca imagini. Fiecare ochi vede obiectele dintr-un unghi diferit pentru a ne ajuta să vedem tridimensional (vedere stereoscopică)

1

1.CUM FUNCŢIONEAZĂ OCHII

Ochiul nostru este mult mai complex decat un aparat foto. Cu ajutorul aparatelor foto nu putem decat fixa imaginile din lumea exterioara pe un film fotografic, in timp ce animalele si oamenii pot interpreta informatia aparuta pe retina si pot actiona potrivit informatiei primite.

Acest lucru este posibil datorita faptului ca prin intermediul nervului optic ochiul are legatura cu creierul. Nervul optic se ataseaza de globul ocular la portiunea posterioara a acestuia printr-un mic pedicul. Informatia optica este transmisaprin nervul optic la creier. Informatiile se transmit sub forma unor impulsuri electrice in creier, care le si decodeaza.

Cei doi ochi privesc din unghiuri putin diferite obiectele din lumea exterioara, de aceea si informatiile trimise la creier sunt oarecum diferite. Creierul nostru insa "invata" inca din primele zile sa asambleze cele doua imagini, de aceea nu vedem obiectele in dublu exemplar. Punand cap la cap cele doua imagini, creierul deduce situarea obicetelor in spatiu si la distanta la care se afla - acesta face posibila vederea tridimensionala.

Creierul transforma imaginea vazuta din pozitie intoarsa in pozitie dreapta. Lumina este refractata in cristalin si va proiecta pe retina o imagine inversata. Deoarece nu putem privi toata viata stand in cap, creierul citeste imaginea si o reintoarce imediat in pozitie dreapta. Pentru a invata acest lucru e nevoie de ceva timp, de aceea bebelusii vad la inceput lumea intoarsa cu capul in jos.

Razele solare intra în ochi printr-un orificiu numit pupilă. Trec printr-un strat transparent numit cornee şi printr-o lentilă numita cristalin. Ochii noştri transformă lumina reflectată de un obiect într-o imagine recunoscută de către creier. Partea din faţă a ochiului este o lentilă convexă convergentă. Ea focalizează razele de lumină, astfel încât formează o imagine pe un strat în partea din spate a ochiului, numită retină. Imaginea formată este întoarsă, dar creierul nostru corectează lucrul acesta astfel încât vedem lucrurile drepte.

Retina conţine receptori fotosensibili numiţi celule cu bastonaşe celule cu conuri. Acestea transformă impulsurile nervoase care circulă către creier de-a lungul nervului optic. Creierul interpretează aceste impulsuri ca o imagine, pe care o şi întoarce în poziţia corectă.

1

2.CELULELE CU CONURI ŞI CU BASTONAŞE

Fiecare ochi are circa 125 milioane de celule cu bastonaşe şi 7 milioane de celule cu conuri. Celulele cu bastonaşe detectează doar albul si negrul, dar funcţionează bine şi în lunimă slabă. Cele cu conuri văd culorile, dar au nevoie de lumină pentru aceasta.

În ochi sunt trei tipuri de celule cu conuri, unele sensibile la lumină roşie, altele la lumină verde şi altele la lumină albastră. Fiecare tip răspunde diferit, în funcţie de culoarea la care ne uităm.

Daltoniştii nu pot vedea culorile bine pentru că unele celule cu conuri nu funcţionează corespunzător.

3.DIMENSIUNEA PUPILEI

Irisul colorat conţine muşchi radiari şi circulari care îi controlează dimensiunea şi cantitatea de lumină care intră în ochi. În lumină slabă, muşchii radiari se contractă. Astfel, pupila se lărgeşte şi permite unei mai mari cantităţi de lumină să intre. În lumină puternică muşchii circulari se contractă protejând ochiul de la orbire.

1

4.CATI MEGAPIXELI ARE OCHIUL UMAN?

O camera foto performanta are deja aproximativ 10 megapixeli, inghesuiti pe un chip nu mai mare decat ochiul uman. Retina umana are circa 5 milioane de conuri receptoare, care ne permit sa percepem culorile. Astfel, se poate spune ca avem 5 megapixeli rezolutie standard. Dar asta e doar inceputul.Exista 100 de milioane de bastonase care detecteaza contrastul monocrom si care ne permit sa avem acuitate vizuala. Dar nici acesti 105 milioane de ‘pixeli’ nu sunt de ajuns pentru a defini ochiul uman. Creierul nostru foloseste ambii ochi pentru a compune o imagine panoramica, si pentru a putea distinge detalii extrem de fine, de exemplu doua linii care sunt separate de cel putin 0.01 grade. Un calcul pe care il puteti gasi aici arata ca datorita acestui lucru, si luand in considerare campul uman de vedere de circa 120 de grade, rezolutia vederii noastre este de 576 de megapixeli! Suntem insa capabili si sa “citim” imagini cu o rezolutie mult mai mica, cum sunt imaginile tiparite, pe care ochiul nostru le interpreteaza in ansamblu, desi daca este focusat inadins este capabil sa vada si detaliile.In plus, ca o curiozitate, femeile au mai multe conuri decat barbatii, fiind astfel mai capabile sa distinga culoarea, pe cand barbatii au mai multe bastonase, ceea ce le permite sa vada mai bine in intuneric.

5.VEDEREA CLARĂ

Când lumina vine de la un obiect şi intră în ochi, razele sunt reftactate de către cornee şi cristalin. Punctul în care se întâlnesc razele se numeşte focar. Dacă se focalizeză pe retină, tot ce se vede este clar şi neted. Cristalinul îşi schimbă forma când ne uităm la un obiect de la diferite distanţe. Astfel, razele sunt reflectate şi imaginea este în continuare în focar.

VEDERE PERFECTĂ

1

6.DEFECTE DE VEDERE

Orice deviere de la starea emetropă(vederea normală) reprezintă un defect de vedere. Cele mai des întâlnite defecte de vedere ale ochiului uman sunt:

- Miopia - Hipermetropia - Prezbitismul - Astigmatismul

A. MIOPIAMiopii nu pot vedea bine obiectele de la distanţă. Ei au globuri oculare cu diametru mare şi cristalinul refractă prea mult, astfel ele se focalizează în faţa retinei.

Miopia poate fi corectată prin folosirea de ochelari sau lentile de contact cu lentile concave.

B. HIPERMETROPIA Hipermetropii nu pot vedea bine obiectele apropriate. Asta se întâmplă deoaree Ei au globuri oculare cu diametru mic şi imaginea apucă să atingă retina înainte de a fi focalizată.

Hipermetropi au nevoie de lentile convexe

1

C. PREZBITISMUL Este un defect de vedere care apare de obicei la bătrânețe, acesta comportându-se în același mod precum hipermetropia, acesta fiind cauzat de atrofierea elasticității cristalinului. Prezbitismul este tratat cu ajutorul unei lentile convergente.

D. ASTIGMATISMUL Este o boală oftalmologică manifestată printr-o deformare a corneei care atrage după sine o refracție defectuoasă a razei de lumină în globul ocular. În cazul astigmatismului, razele de incidenta de lumină albă ce sosesc la ochi sub formă de raze paralele vor suferi un proces intens și inegal de refracție, și prin urmare, cu cât această refracție diferențiată va fi mai mare, cu atât astigmatismul va fi considerat mai grav.

1

7.PROTEJAREA OCHIULUI

Ochii sunt foarte delicaţi. În mare parte, globul ocular este protejat de oasele craniului. Parte din faţă a ochiului este protejată de straturi subţiri de piele numite ploape.

Genele ţin departe praful şi murdăria. Când clipim, pleoapele eliberează lacrimi, menţinând ochii umezi şi curaţi. Lacrimile conţin substanţe chimice care distrug bacteriile şi sunt produse deasupra fiecărui ochi, şi se varsă în nas prin două canale lacrimale.

Instrumentele optice sunt sisteme centrate,formate din lentile,oglinzi si diafragme,care se utilizeaza pentru a se obtine imagini ale diferitelor obiecte si pentru a imbunatati conditiile de observare a acestora Avand drept criteriu de clasificare natura imaginilor obtinute,instrumentele optice se impart in doua categorii :

1.Instrumente optice care dau imagini virtuale. (denumite si oculare),functionand numai impreuna cu ochiul,deoarece imaginea finala se formeaza pe retina observatorului. Din aceasta categorie fac parte:LUPA,OCHELARII,MICROSCOPUL,LUNETA,TELESCOPUL si TELEMETRUL.

2.Instrumente optice care dau imagini reale (denumite si obiective),functionand prin inregistrarea imaginilor obiectivelor pe un receptor fizic (retina,placa fotografica sau film) sau prin reproducerea pe un ecran a imaginilor inregistrate ;din aceasta categorie fac parte: OCHIUL UMAN,APARATUL FOTOGRAFIC si APARATUL DE PROIECTIE.

1.Instrumente optice care dau imagini virtual

a) Lupa Relativ puternice, lentilele convexe sunt adesea folosite ca lupe. Lupa este alcatuita dintr-o lentila convergenta cu distanta focala de cativa centimetri. Lupa se foloseste pentru a mari obiecte. Ea da o imagine virtuala, dreapta si marita a obiectului. Acesta se afla intre lentila si focar. Lupa trebuie tinuta cat mai aproape de ochi.

1

b) Microscopul Microscopul utilizeaza doua lentile convergente : obiectivul (cu o distanta focala de sub un centimetru) si ocularul (cu o distanta focala de cativa centimetri). Cele doua lentile convergente sunt separate de o distanta mult mai mare decat distantele focale.Lupa este adeseori numita microscop simplu, pentru ca este utila in observarea obiectelor mici. Pentru o marire accentuata cu un minimum de deformare a imaginii este folosit un sistem de doua sau mai multe lentile. Un astfel de dispozitiv este numit microscop compus.

c) Luneta Luneta este un instrument optic alcatuit din mai multe lentile si prisme dispuse intr-un tub; ea serveste- in astronomie, in topografie, in tehnica militara etc.- la observarea obiectelor foarte indepartate. Cel care a introdus folosirea lunetei in astronomie este Galileo Galilei. Dar la aparitia si perfectionarea lunetei au contribuit multi inventataori ai epocii, mai ales ca instrumentul era deja cunoscut si utilizat, intr-o forma primitiva, in Olanda si Franta.

d) Telescopul Cand lupele au ajuns la indemana oricui s-a incercat sa se foloseasca cate doua lupe, una peste alta, pentru a obtine o marire mai mare. In timp ce se experimenta acest lucru, cineva a descoperit ca o distanta corespunzatoare intre lentile poate determina imagini marite ale obiectelor de la distanta. Un asemenea aranjament de lentile a pus baza primului telescop. Inventia telescopului se datoreaza filozofului englez Roger Bacon, care a trait in anii 1200. Dar este posibil ca aceasta inventie sa fi fost facuta mai devreme de oameni de stiinta arabi.

1

2.Instrumente optice care dau imagini reale.

a) Aparatul fotografic Aparatul fotografic este instrumentul optic ce da o imagine reala a obiectului,micsorata si rasturnata ,formata pe materialul fotografic.

Obiectivul fotografic este piesa optica principala a aparatului fotografic ,compusa de obicei din 4 (sau mai multe)lentile corectate de aberatii si realizate din sorturi diferite de sticla.

Exista o mare varietate constructiva de aparate fotografice dupa scop(cu obiective universale,obiective de portret,obiective de peisaj,…).

Problemele referitoare la aparatele fotografice se rezolva folosind formulele lentilelor,prin exprimarea”distanta-obiect mare” intelegandu-se –X1=infinit.

1

b) Lupa Lupa este un sistem optic simplu, constand din una sau mai multe lentile

cu distanta focala relativ mica (intre 10 si 100mm). Lupa se aseaza intre obiectul si ochi. Obiectul, se afla in apropierea focarului F astfel incat imaginea virtuala sa se afle la distanta vederii clare de 25cm. Lupele folosite curent au grosismentul cuprins intre 2,5 si 25.

c) Microscopul In scopul obtinerii unor mariri mai substantiale se utilizeaza microscopul,

care in principiu reprezinta o combinatie de doua sisteme optice: obiectivul si ocularul, asezate la o distanta apreciabila unul fata de celalalt.

Microscoapele maresc obiecte minuscule, sau dezvaluie detalii ale unor obiecte mai mari. Ele ne-au deschis o lume intreaga, invizibila ochilor nostrii.

1

Microscoapele opticePrimul microscop a fost fabricat de opticianul olandez Zacharias Janssen,

in 1609. primul om de stiinta care a observat bacteriile a fost olandezul Anton van Leeuiwenhock, care si-a fabricat propriile microscoape in anii 1670. Primele microscoape au fost optice, ceea ce inseamna ca obiectul studiat a fost vizualizat printr-un ocular.

Pentru aceasta, specimenul trebuie sa fie destul de subtire pentru a permite penetrarea luminii. Intr-un microscop optic, lumina reflectata de un obiect se refracta, trecand prin niste lentile. Aceste fenomen face ca obiectul sa para mult mai mare. O a doua lentila mareste obiectul chiar mai mult. Microscoapele optice cu mai multe lentile sunt numite microscoape compuse, si pot mari obiectele de pana la 2000 de ori.

Microscoapele electronicePrincipalul concept pe care s-a format microscopul electronic este faptul

ca electronii au unda asociata. Microscoapele electronice au fost utilizate prima oara in 1930. in loc de lumina, ele folosesc un fascicol de electroni, controlat de campuri magnetice. Ele sunt foarte puternice si pot vizualiza pe talii de 1000 de ori mai mari decat cele optice. Specimenul trebuie uscat si taiat in felii foarte subtiri (cam de o miime de ori mai mici decat grosimea acestei pagini).

In plus, aerul trebuie indepartat din interiorul microscopului electronic si din jurul spcimenului, deoarece electronii se pot imprastia.

1

Aparatul de proiectie Diaproiectoarele proiecteaza pe un ecran imaginile aflate pe un suport

transparent. Spre a obtine imagini cat mai luminoase, proiectoarele sunt prevazute cu becuri foarte puternice a caror supra-incalzire este evitata printr-o instalatie de racire. Pentru o iluminare uniforma a diafilmului sau a foliei, lumina retroemisa a lampii este focalizata cu ajutorul unei oglinzi concave, iar apoi este transformata in fascicul paralel utilizand o lentila condensor. Unele diaproiectoare permit asezarea orizontala a foliei: in fata lentilei obiectiv, razele sunt deviate cu 90º cu ajutorul unei oglinzi.

BIBLIOGRAFIE http://www.referat.ro/referate/Instrumente_optice_c15b0.html http://www.didactic.ro/resurse-educationale/invatamant-liceal/fizica Manual Fizica pentru cls a IX-a – Editura Bic All