Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: ZESPÓŁ SZKÓŁ IM. KAROLA MARCINKOWSKIEGO ID grupy: 98/33_MF_G1 Kompetencja: MATEMATYCZNO - FIZYCZNA Temat projektowy: OKULARY I TROCHĘ OPTYKI Semestr/rok szkolny: 5/ 2011/2012

wprowadzenie Poprzez zmysły człowiek kontaktuje się ze światem i z innymi ludźmi. Ze wszystkich zmysłów dla człowieka najważniejszy jest zmysł wzroku. Wzrok dostarcza do ludzkiego mózgu prawie 80 proc. wszystkich odbieranych wrażeń. To zadziwiające ale to właśnie z tym najważniejszym zmysłem mamy najwięcej problemów. W Polsce 50% ludzi ma mniejsze lub większe wady wzroku. W naszej pracy postanowiliśmy opisać wady wzroku i sposoby ich korygowania. Na początek musimy jednak przybliżyć wiadomości związane z działem fizyki zwanym optyką.

OPTYKA Optyka to dział fizyki, zajmujący się badaniem natury światła, prawami opisującymi jego emisję, rozchodzenie się, oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię. Poza tym, że optyka jest dziedziną fizyki jest ona także dziedziną techniki, gdzie jej zadaniem jest także badanie światła, ale również poszukiwanie rozwiązań dla jego zastosowania w technice.

Światło widzialne i jego absorpcja Światło widzialne jest to część promieniowania elektromagnetycznego odbierana przez siatkówkę naszego oka. Zawiera się ono w przedziale od około 400nm do około 780nm. Światło widzialne jest w małym stopniu absorbowane (wchłaniane) zarówno przez atmosferę ziemską, jak i przez wodę. Współczynnik absorpcji jest kilka rzędów wielkości mniejszy w świetle widzialnym niż w paśmie ultrafioletu lub podczerwieni. Tylko w tym zakresie fale świetlne mogą przenikać w głąb oceanu na głębokość do około 100m, dla porównania na przykład podczerwień jest absorbowana tylko przez 1 milimetr powierzchni oceanu.

Źródła światła Źródła światła to przedmioty emitujące światło. Przedmioty, które widzimy, mogą same wysyłać światło lub odbijać światło padające na nie. Dla ludzi najważniejszym źródłem światła jest Słońce, bez którego nie istniałoby życie na Ziemi. Źródła światła dzielimy na: naturalne, np. Słońce, gwiazdy, niektóre ciała niebieskie, czynne wulkany, piorun lub błyskawica, zorza polarna, świetliki i ryby głębinowe sztuczne, np. świece, ognisko, pochodnie, lampy naftowe i elektryczne, latarki, świetlówki, lasery, wybuchy, zapalona zapałka.

Bieg promieni świetlnych Światło wysyłane ze źródła światła rozchodzi się w ośrodku jednorodnym po liniach prostych, czyli prostoliniowo. Jeżeli światło napotka na swojej drodze przeszkodę wykonaną z substancji dla niego nieprzezroczystej, to za tym ciałem powstanie obszar nieoświetlony. Obszar ten nazywamy cieniem. W rzeczywistości oprócz cienia można zaobserwować półcień, czyli obszar oświetlony przez część światła emitowanego ze źródła.

Zaćmienie słońca i księżyca Dzięki cieniom można obserwować wiele ciekawych zjawisk, między innymi zaćmienia. Do najpopularniejszych i najbardziej widowiskowych zaćmień, które można obserwować na Ziemi, należą zaćmienia Słońca i Księżyca. Zaćmienie Słońca zachodzi wtedy, gdy promienie świetlne między Słońcem i Ziemią zostaną przesłonięte przez Księżyc. Zaćmienie Księżyca zachodzi wtedy, gdy Ziemia znajdzie się na drodze promieni świetlnych między Słońcem i Księżycem.

Zaćmienie słońca i księżyca – c.d.

Załamanie światła Zjawisko załamania światła polega na zmianie kierunku promienia świetlnego przy przejściu przez granice dwóch ośrodków o różnej gęstości optycznej. Promień świetlny przy przechodzeniu z ośrodka optycznie rzadszego do ośrodka optycznie gęstszego załamuje sie ku prostopadłej padania. Gdy promień świetlny przechodzi z ośrodka optycznie gęstszego do ośrodka optycznie rzadszego załamuje sie od prostopadłej padania. Gdy promień światła pada pod kątem prostym do powierzchni granicznej dwóch ośrodków promień świetlny nie ulega załamaniu.

Załamanie światła – c.d. rysunek wykonany przez grupę

prawo odbicia światła Gdy światło pada na granicę dwóch ośrodków, to ulega odbiciu zgodnie z prawem odbicia, które mówi, że jeśli kąt padania i kąt odbicia leżą w jednej płaszczyźnie, to kąt padania jest równy kątowi odbicia: α=β. rysunek wykonany przez grupę

całkowite wewnętrzne odbicie światła Całkowite wewnętrzne odbicie to zjawisko fizyczne zachodzące dla fal (najbardziej znane dla światła) występujące na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania. Polega ono na tym, że światło padające na granicę od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż kąt graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz ulega całkowitemu odbiciu.

światłowód Światłowód to medium transmisyjne służące do przesyłania energii fali świetlnej na zasadzie całkowitego wewnętrznego odbicia światła na granicy rdzeń - płaszcz. Zastosowanie światłowodów: łącza telefoniczne, okablowanie samolotów i statków, lokalne sieci komputerowe, łączność terenowa, telewizja kablowa, rozgłośnie telewizyjne, itp.

Rozszczepienie światła Rozszczepienie światła spowodowane jest różną prędkością rozchodzenia się promieni świetlnych o różnych barwach. Różna prędkość rozchodzenia się światła owocuje oczywiście różnym współczynnikiem załamania światła i różnym kątem załamania. Ponieważ zaś światło białe jest mieszaniną świateł o wielu barwach, to przepuszczenie go przez pryzmat spowoduje rozdzielenie poszczególnych składowych na piękną tęczę. Np. promienie czerwone rozchodzą się w szkle szybciej niż promienie fioletowe. Dlatego też promienie czerwone załamują się słabiej niż fioletowe.

Rozszczepienie światła w pryzmacie Rozszczepienie najłatwiej jest zaobserwować w pryzmacie, ponieważ załamuje on i rozszczepia światło dwukrotnie. Pryzmat to ciało przezroczyste w kształcie graniastosłupa trójkątnego.

Jak powstaje tęcza? Tęcza – zjawisko optyczne i meteorologiczne występujące w postaci charakterystycznego wielobarwnego łuku, widocznego gdy Słońce oświetla krople wody w ziemskiej atmosferze. Tęcza to wynik rozszczepienia światła słonecznego, które napotyka na swojej drodze krople wody i przez nie przechodzi.

soczewki Soczewka – proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny). Istotą soczewki jest to, że przynajmniej jedna z jej powierzchni roboczych jest zakrzywiona, np. jest wycinkiem sfery, innej obrotowej krzywej stożkowej jak parabola, hiperbola lub elipsa, albo walca. Konstruując obrazy przyjmujemy następujące symbole dla soczewki: a) skupiającej b) rozpraszającej

KLASYFIKACJA soczewEK

Ognisko i ogniskowa soczewki Podstawową funkcją soczewek jest symetryczne względem osi skupianie lub rozpraszanie światła. Każda soczewka posiada oś optyczną i punkt, w którym skupia się wiązka równoległa do osi optycznej, zwany ogniskiem soczewki(F). Odległość ogniska od środka optycznego soczewki nazywa się jej ogniskową (f). rysunek wykonany przez grupę Odwrotność ogniskowej nazywa się zdolnością skupiającą soczewki (Z) i jest mierzona w dioptriach(D): Z = 1/f

Obrazy otrzymywane za pomocą soczewek Soczewki skupiające:

Obrazy otrzymywane za pomocą soczewek – c.d. Soczewki skupiające:

Obrazy otrzymywane za pomocą soczewek – c.d. Soczewki rozpraszające: W przypadku soczewki rozpraszającej cechy obrazu zawsze są identyczne bez względu na odległość przedmiotu od soczewki.

Równanie soczewki Dla soczewek słuszne jest równanie w postaci: 1/f = 1/x + 1/y. We wzorze tym odległość przedmiotu od soczewki x jest zawsze dodatnia, natomiast ogniskowa f jest dodatnia dla soczewki skupiającej i ujemna dla soczewki rozpraszającej. Z kolei odległość obrazu od soczewki y jest dodatnia, gdy obraz jest rzeczywisty (powstaje po przeciwnej stronie soczewki niż przedmiot) i ujemna, gdy obraz jest pozorny (powstaje po tej samej stronie soczewki co przedmiot).

Zastosowanie soczewek Soczewki są stosowane w wielu przyrządach optycznych do tworzenia obrazu lub kształtowania wiązki światła: mikroskopach aparatach fotograficznych druku soczewkowym kamerach filmowych lunetach świetlnych semaforach kolejowych lornetkach okularach leczniczych lupach spektrofotometrach soczewkach kontaktowych

Budowa oka Istotnym elementem decydującym o przetrwaniu gatunku była jego umiejętność oceny odległości do ofiary. Przygoda wzroku w procesie ewolucji zaczęła się 800 milionów lat temu. Różne stworzenia według własnych potrzeb wypracowały różne metody widzenia. W przypadku np. roślinożernych osadzenie gałek ocznych po bokach głowy zwiększa szanse na przetrwanie i obronę, ponieważ daje to zwierzętom szerokie pole widzenia, umożliwiając im dostrzeżenie drapieżnika wystarczająco wcześnie na ucieczkę. Z tych samych powodów u mięsożernych, w tym u człowieka, oczy osadzone są z przodu po to, by zapewnić widzenie przestrzenne (trójwymiarowe).

Budowa oka – c.d.

wady wzroku - krótkowzroczność Krótkowzroczność należy do jednej z najczęściej spotykanych chorób z którymi zmaga się społeczeństwo. Zamazany na siatkówce obraz sprawia, że osoba chorująca na krótkowzroczność nie jest w stanie postrzegać otoczenia w wyraźnych i ostrych barwach. Obraz jaki dociera do siatkówki oka jest rozmyty. Powodem przebiegu choroby jest nieprawidłowe skupienie promieni świetlnych, skupionych na torze optycznym wytyczonym dla oka. Jedną z podstawowych objaw krótkowzroczności jest mrużenie oczu w celu polepszenia jakości obrazu docierającego do siatkówki. Choroba ta podobnie jak każda inna może być nabyta lub wrodzona.

wady wzroku - dalekowzroczność Dalekowzroczność lub też inaczej nadwzroczność to choroba oczu przeciwstawna swoimi objawami do krótkowzroczności. Tak jak krótkowidz ma problemy z odbiorem ostrości obrazu oddalonego, tak dalekowidz nie jest często w stanie zobaczyć w sposób wyraźnie tego co znajduje się blisko niego. Powodem takiego przebiegu choroby jest zbyt krótka gałka oczna (np. płaska rogówka).Nieleczona choroba dalekowzroczności bardzo często jest objawem kolejno następujących chorób układu wzrokowego, między innymi zeza. Stopień postępowania choroby, czy też jej redukcja postępuje w organizmie wraz z wiekiem.

Co każdy z was wiedzieć powinien? Czy wiecie, że blisko połowa dzieci ma wady wzroku i są one zdiagnozowane dopiero w wieku szkolnym, kiedy pewne zaburzenia są już nieodwracalne? Jeśli: podchodzisz bardzo blisko do oglądanych przedmiotów i telewizora, często przechylasz głowę np. przy rysowaniu, oglądaniu TV, na zdjęciach masz źrenice ustawione nierówno, nie lubisz prac manualnych ustawiasz się bokiem do obserwowanych przedmiotów, skarżysz się na bóle głowy, często masz zapalenia spojówek lub gradówki,

Co każdy z was wiedzieć powinien? jesteś bardzo wyciszony i zamknięty w sobie, posiadasz w rodzinie osoby noszące okulary na co dzień, patrzysz „byczkiem” lub unosisz brodę, masz kłopoty z oceną odległości (potykasz się, uderzasz o przedmioty), rysujesz lub piszesz „nosem”, nie lubisz czytać i oglądać książek, ... może to oznaczać, że jesteś „posiadaczem” wady wzroku. Nie czekaj, udaj się do okulisty!

wady wzroku – korekta krótkowzroczność dalekowzroczność

korekta krótko- i dalekowzroczności W celu poprawy ostrości widzenia krótkowidza stosuje się okulary korekcyjne lub soczewki kontaktowe. Są to soczewki rozpraszające wklęsło-wypukłe. Ich moc optyczną podaje się w dioptriach dodając znak minus. Przeprowadza się również zabiegi chirurgiczne pozwalające wyeliminować konieczność noszenia okularów, choć wiąże się to z pewnym ryzykiem wystąpienia efektów ubocznych. Do korekcji nadwzroczności stosuje się okulary korekcyjne lub soczewki kontaktowe. Są to soczewki skupiające. Ich moc optyczną podaje się w dioptriach dodając znak plus. Istnieją też metody chirurgiczne.

historia okularów Nie wiadomo, kto i kiedy wynalazł okulary. Jedna z legend mówi, że wynalazcą jest angielski filozof Roger Bacon. O tym, że przez szkło widzi się lepiej, wiedziano już w starożytności. Liczne przekazy mówią, że rzymski cesarz Neron oglądał walki gladiatorów przez specjalnie wyszlifowany szmaragd. Pierwsze przyrządy, które można by nazwać okularami pojawiły się już w X wieku u Arabów. W tym samym czasie Chińczycy poprawiali ostrość wzroku patrząc przez kryształy.

historia okularów – c.d. W Europie zaś okulary korekcyjne pojawiły się w XIV wieku. Były jednak bardzo niedokładne, aż do XVI wieku, kiedy Jan Kepler dokonał przełomowych odkryć w dziedzinie optyki. Natychmiast stały się symbolem mądrości i bogactwa ze względu na wygórowaną cenę. Początkowo składały się one z jednej soczewki. Beniamin Franklin skonstruował okulary dwuogniskowe. W 1752 roku James Escott opatentował okulary przeciwsłoneczne. Pomysł ten nie był jednak nowy. Eskimosi od starożytności używali wydrążonych kości i drewna do ochrony przed ślepotą śnieżną. Oprawki zmieniały się wraz z panującą modą (np. binokle). Rozpowszechniły się wraz z modą lat 20. XX wieku.

historia okularów – c.d. Przełomem konstrukcyjnym w produkcji okularów było wprowadzenie do użycia plastikowych soczewek. Stały się wówczas tańsze, bardziej trwałe, powszechnie dostępne. Kolejny przełom to wynalezienie w 1959 roku przez firmę Essilor - pierwszej soczewki progresywnej. Jest to soczewka, która dzięki swej konstrukcji pozwala na komfortowe patrzenie na różne odległości poprzez tzw. płynną zmianę mocy soczewki od korekcji mocy do dali poprzez moce do odległości pośrednich aż po korekcję do czytania. Z upływem czasu konstrukcje soczewek progresywnych zmieniają się i wykorzystując najnowsze osiągnięcia technologiczne powodują coraz większy komfort użytkowników.

rodzaje okularów okulary korekcyjne – okulary korygujące wady wzroku okulary ochronne – okulary, które za zadanie mają chronić oczy pracowników przed urazami mechanicznymi lub świetlnymi okulary przeciwsłoneczne – okulary chroniące przez zbyt dużym natężeniem światła okulary polaryzacyjne – okulary z filtrem polaryzacyjnym, przez który przedostaje się jedynie światło o polaryzacji zgodnej z kierunkiem polaryzacji filtru okulary trójwymiarowe – okulary służące do filtrowania obrazu

zadanie 1. Zadanie: Przedmiot o wysokości 2 cm ustawiono prostopadle do osi optycznej soczewki, w odległości 15 cm od niej. Zdolność skupiająca soczewki wynosi 10 D. Znajdź położenie i wysokość obrazu. Dane: X - wysokość przedmiotu - 2 cm Y - wysokość obrazu -? Z - zdolność skupiająca soczewki - 10 D x - odległość przedmiotu - 15 cm y - odległość obrazu - ? Zdolność skupiająca to odwrotność ogniskowej wyrażonej w metrach. Rozwiązanie:

zadanie 1 – c.d. Jeśli więc: to z równania soczewki otrzymujemy: czyli odległość obrazu y = 30 cm. Jeżeli powiększenie : wyrażamy jako stosunek odległości obrazu do odległości przedmiotu to mamy: czyli przedmiot został powiększony dwukrotnie i ma wysokość 4 cm.

zadanie 2 Zadanie: Krótkowidz widzi dobrze z odległości 10cm. Jakich okularów musi używać by widzieć dobrze z odległości 25cm? Rozwiązanie: Z równania soczewki: Z = 0.06 dioptrii.

ciekawostki Czy wiesz, że... Oczom szkodzi zbyt słabe i zbyt mocne światło w pomieszczeniu. Otaczające nas światło powinno być rozproszone. Przy czytaniu i pracy światło powinno padać z boku i nieco z tyłu. Głowy nie pochylamy zbytnio do przodu ale swobodnie trzymamy nad tułowiem. Nie wolno siedzieć "z nosem" przy telewizorze. Od czasu do czasu powinno się mrugać i odrywać wzrok od ekranu. Podczas pracy przy komputerze powinno się robić 5-minutowe przerwy. Powinno się od czasu do czasu pomrugać oczami co spowoduje lepsze ich nawilżenie. W słoneczne dni należy nosić okulary ochronne, ponieważ ostre światło słoneczne może uszkodzić siatkówkę oka Jak najczęściej odrywać wzrok od komputera i patrzeć w dal. .

podsumowanie Mamy nadzieję, że udało nam się przybliżyć Wam trochę optykę. Staraliśmy się przedstawić wszystko co się z nią wiąże, czyli światło, pryzmat, soczewki itp. Przedstawiliśmy Wam dwie podstawowe choroby oczu i sposoby ich korekcji oraz daliśmy wskazówki, czego unikać, aby samemu nie nabyć danej wady. Życzymy wszystkim prawidłowego wzroku i możliwości postrzegania świata takim, jaki jest.

BIBLIOGRAFIA W naszej pracy korzystaliśmy z : „Świat fizyki 3” – podręcznik dla uczniów gimnazjum pod redakcją Barbary Sagnowskiej Strony internetowe: http://www.wzrok.net/wzrok.htm http://pl.wikipedia.org/wiki/Balans_bieli http://czywiesz.pl/natura/250522,Czy-wiesz-jak-powstaje-tecza-.html http://www.siecioptyczne.pl/%C5%9Bwiat%C5%82owody http://pl.wikipedia.org/wiki/Ca%C5%82kowite_wewn%C4%99trzne_odbicie http://www.fizyka.edu.pl/optyka_praca.php http://pl.wikipedia.org/wiki/Nadwzroczno%C5%9B%C4%87 http://pl.wikipedia.org/wiki/Kr%C3%B3tkowzroczno%C5%9B%C4%87 http://pl.wikipedia.org/wiki/Okulary http://www.optyk-inowroclaw.pl/wzrok/budowa_oka.html http://www.optyk-inowroclaw.pl/wzrok/rodzic.html

autorzy Weronika Zalewska Weronika Kozłowska Olga Janeczek Zuzanna Orzeł Katarzyna Skrzypek Katarzyna Sroka Urszula Jessa Magdalena Jezierska Mateusz Łusiewicz Jakub Juzyszyn Dominik Filoda Jacek Gondek Pod kierunkiem Pani Bożeny Maczel