Российской Федерации Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №34 реферат по физике

Министерство образования и науки Российской Федерации Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 34 РЕФЕРАТ по физике «СВЕТОПРЕЛОМЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ГЛАЗА. ВОСПРИЯТИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ» Выполнил: учащаяся 10 класса Истомина Наталья Научный руководитель: Белякова Марина Валерьевна, учитель физики Тверь, 2013 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение_______________________________________________________стр.3 Глава 1 Свет__________________________________________________стр.4 1.1 Природа и скорость света. Дисперсия____________________________стр.4 1.2 Объяснение различных цветов окружающих нас тел ______________стр.7 Глава 2 Светопреломляющая система глаза_______________________стр.10 2.1 Строение глаза человека ____________________________________стр.10 2.2 Оптическая система глаза_____________________________________стр.12 Глава 3 Восприятия длины световой волны _____________________стр.15 3.1 Восприятие цвета _________________________________________стр.14 3.2 Цвет и его характеристики ____________________________________стр.19 Заключение____________________________________________________стр.23 Список литературы_____________________________________________стр.24 Приложения___________________________________________________стр.25 Приложение 1_______________________________________________стр.26 Приложение 2_______________________________________________ стр.28 ВВЕДЕНИЕ Процесс познания человеком особенностей внешнего мира начинается с ощущения и восприятия окружающих нас предметов различными органами чувств, из которых наиболее ответственная роль принадлежит органу зрения. Здоровый человеческий глаз прекрасно ориентируется как в условиях мощных яркостей, так и в темноте. Это обусловлено его сложной и своеобразной анатомо-физиологической структурой. В жизни человека роль цвета велика и многообразна. Цвет - это не только комбинация электромагнитных волн фиксированного диапазона частот, но и субъективные ощущения, вызванные воздействием волн определенной длины на сетчатку глаза. Цвет - феномен загадочный. Он сопровождает нас повсюду каждое мгновение. Даже во сне и с закрытыми глазами мы не перестаем видеть цвета. Основные функции органа зрения – свето - и цветоощущение - служат с давних времен предметом углубленных исследований и оживленных дискуссий биологов, физиологов, офтальмологов, физиков и др. Существует много гипотез и теорий, посвященных восприятию длины световой волны человеком. Проведено немало исследований для анализа цветового зрения. Поэтому тема реферата является актуальной. В качестве источников выбраны книги М. Миннарта «Цвет и свет в природе (Москва, «Наука», 1969) и Р.Л. Грегори «Глаз и мозг» (Москва, «Прогресс», 1970), материалы Internet. Цель работы – познакомиться с особенностями светопреломляющей системы глаза человека, современными представлениями о физиологии восприятия цвета, его характеристиками, со спецификой влияния разных цветов видимого спектра на орган зрения человека. Задачи: 1) проанализировав первоисточники, изучить строение светопреломляющего системы глаза и особенности зрительного восприятия цвета человеком; 2) познакомиться с понятием цвет, его видами и характеристиками. ГЛАВА I СВЕТ 1.1 Природа и скорость света. Дисперсия [3] Первые представления о природе света возникли у древних греков и египтян. По мере изобретения и совершенствования различных оптических приборов (параболических зеркал, микроскопа, зрительной трубы) эти представления развивались и трансформировались. В конце XVII века возникли две теории света: корпускулярная (И. Ньютон) и волновая (Р. Гук и Х. Гюйгенс). Волновая теория рассматривала свет как волновой процесс, подобный механическим волнам. В 60-е годы XIX века Максвеллом были установлены общие законы электромагнитного поля, которые привели его к заключению, что свет – это электромагнитные волны. Однако электромагнитная природа света окончательно получила признание после опытов Г. Герца (1887–1888 гг.) по исследованию электромагнитных волн. А в начале XX века после опытов П. Н. Лебедева по измерению светового давления (1901 г.) электромагнитная теория света превратилась в твердо установленный факт. Важнейшую роль в выяснении природы света сыграло опытное определение его скорости. Начиная с конца XVII века, предпринимались неоднократные попытки измерения скорости света различными методами (астрономический метод А. Физо, метод А. Майкельсона). Современная лазерная техника позволяет измерять скорость света с очень высокой точностью на основе независимых измерений длины волны λ и частоты света ν (c = λ · ν). Таким путем было найдено значение c = 299792458 ± 1,2 м/с - скорости света, с которой в вакууме распространяются электромагнитные волны различных частот (длин волн). Однако в среде скорости распространения монохроматических волн разных частот отличаются друг от друга. Зависимость скорости света в веществе от частоты волны называется дисперсией. [3] Явление дисперсии было открыто в 1605 году английским ученым Т. Харриотом, переоткрыто в 1648 году чешским ученым Я. Марци. Однако признание дисперсия получила в 1666 году после опытов, проведенных английским физиком И. Ньютоном. Ньютон направил узкий пучок солнечного света на стеклянную призму. За призмой располагался экран, на котором наблюдалось разложение белого света в цветной спектр (рис.1). Рис. 1 Призма Ньютона Семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый плавно переходили друг в друга. В результате было выявлено, что: 1) белый свет не является монохроматическим, а содержит электромагнитные волны различных частот; 2) наименьшее отклонение от первоначального направления испытывают красные лучи, наибольшее – фиолетовые; следовательно, абсолютный показатель преломления для красных лучей меньше, чем для фиолетовых и частота красного света меньше частоты фиолетового, т.е. абсолютный показатель преломления возрастает с увеличением частоты света и уменьшается с увеличением длины световой волны; 3) цвет, воспринимаемый глазом, определяется частотой (длиной) световой волны. Если же изображение спектра пропускалось через собирающую линзу - получался снова белый цвет. [4] Разбиение на семь цветов условно и во многом случайно. Скорее всего, Ньютон находился под действием европейской нумерологии и основывался на аналогии с семью нотами в октаве, семью известными на то время планетами, семью металлами, что и послужило причиной выделения именно семи цветов. В XX в. Освальд Вирт, французский художник предложил «октавную» систему с дополнительными зелёными цветами — холодным, морским и тёплым, травяным, но большого распространения она не получила. Таким образом, в физику вошел следующий неоспоримый факт: свет представляет собой набор электромагнитных волн, причем частота волны (ее длина) определяет его цвет (рис. 2). Рис. 2 Диапазоны длин волн, частот и энергии фотонов лучей дисперсионного спектра Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Диапазон цветов, которые может различить наш глаз – от 380 до 760 нм (от фиолетового до красного). Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 ТГц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн называется видимым светом, или просто светом. Имея электромагнитную природу, свет взаимодействует с энергетическими структурами человеческого организма, усиливая или подавляя их вибрации. Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра. Учение о свете и световых явлениях составляет раздел физики, называемый оптикой. 1.2 Объяснение различных цветов окружающих нас тел [1] Когда мы при дневном свете смотрим на различные тела, окружающие нас, то видим их окрашенными в различные цвета. Так трава и листья деревьев – зеленые, цветы – красные, синие, желтые или фиолетовые. Есть также черные, белые, серые тела. Казалось бы, все тела освещены одним и тем же светом – светом Солнца. Почему же различны их цвета? В солнечном свете содержаться волны, в которых электрическое и магнитное поля колеблются с различными частотами. Любое вещество состоит из атомов и молекул, содержащих заряженные частицы, взаимодействующие друг с другом. Заряженные частицы под действием электрического поля приходят в движение, а если поле переменное – то совершают колебания, причем каждая частица в теле имеет определенную собственную частоту колебаний. Когда на тело падает свет, электрическое поле, «принесенное» им, заставляет заряженные частицы в теле совершать вынужденные колебания. При этом у некоторых частиц их собственная частота колебаний может совпадать с какой-то частотой колебаний поля световой волны. Тогда, как известно, произойдет явление резонанса – резкого увеличения амплитуды колебаний. При резонансе энергия, принесенная волной, передается атомам тела, что, в конечном счете, вызывает его нагревание. Волны падающего света не попадающие в резонанс, заставляют заряженные частицы колебаться с меньшей амплитудой и становятся источником вторичных электромагнитных волн той же частоты. Вторичные волны, складываясь с падающей волной, составляют отраженный или проходящий свет. Таким образом, если тело непрозрачное, то падающий на него свет, не попавший в резонанс, отражается, а попавший – поглощается. Иными словами, цвет непрозрачных предметов определяется тем светом, который они диффузно отражают. Если, например, из состава падающего солнечного света в резонанс попали колебания, соответствующие красному цвету, то в отраженном свете их не будет. Существуют тела, в которых заряженные частицы имеют так много различных собственных частот колебаний, что каждая или почти каждая частота в падающем свете попадает в резонанс. Тогда ведь падающий свет поглощается. Такие тела называют черными, то есть телами черного цвета. Число, выражающее отношение количества отраженных поверхностью световых лучей к количеству падающих на нее лучей, называется коэффициентом отражения. Например, коэффициент отражения черного бархата составляет всего лишь 0,3%. Поверхность, почти целиком отражающая падающий на нее свет, имеет цвет белый. Белые поверхности характеризуются значительным коэффициентом отражения. Коэффициент отражения белого порошка оксида магния 96%, свежевыпавший снег отражает 85% падающего светового потока, белая бумага – 75%. Цветная поверхность отражает волны различной длины. Поэтому каждая цветная поверхность имеет свой спектр отражения. Бесцветные прозрачные поверхности предметов, одинаково хорошо пропускающие все лучи падающего на них света - бесцветные (прозрачные). Мы видим окружающие нас предметы многоцветными при освещении солнцем или яркой лампой, но с наступлением сумерек или при ослаблении света цветность предметов блекнет. На основе законов оптики возникла оптическая и осветительная техника. Оптическая техника получила свое развитие благодаря изобретению и использованию линз. Линзы составляют главную основу оптических приборов. Но самым главным и ценнейшим для нас является живой оптический орган зрения – глаз. ВЫВОДЫ Свет — электромагнитное излучение (набор электромагнитных волн), воспринимаемое человеческим глазом, причем частота волны (ее длина) определяет его цвет. Скорость света, т.е. скорость, с которой в вакууме распространяются электромагнитные волны различных частот (длин волн) принимает значение c = 299792458 ± 1,2 м/с . Однако в среде скорости распространения монохроматических волн разных частот отличаются друг от друга. Зависимость скорости света в веществе от частоты волны называется дисперсией. Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Из которого следует: у красного цвета максимальная скорость в среде и минимальная степень преломления, у фиолетового цвета минимальная скорость света в среде и максимальная степень преломления. Видимый свет — электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—760 нм (от фиолетового до красного). Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра. Когда на тело падает свет, электрическое поле, «принесенное» им, заставляет заряженные частицы в теле совершать вынужденные колебания. При совпадении собственной частоты колебаний частиц с какой-либо частотой колебаний поля световой волны наступает явление резонанса. Если тело непрозрачное, то падающий на него свет, не попавший в резонанс, отражается, а попавший – поглощается. Иными словами, цвет непрозрачных предметов определяется тем светом, который они диффузно отражают. Цветная поверхность отражает волны различной длины. Поэтому каждая цветная поверхность имеет свой спектр отражения. Бесцветные прозрачные поверхности предметов, одинаково хорошо пропускающие все лучи падающего на них света - бесцветные (прозрачные). Непрозрачные поверхности предметов, поглощающие ведь падающий свет на них свет, имеют черный цвет. ГЛАВА II СВЕТОПРЕЛОМЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ГЛАЗА 2.1 Строение глаза человека [2] Глаз — сенсорный орган человека, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. Через глаз поступает 90 % информации из окружающего мира. Максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной» области 550 нм, на который приходится максимум чувствительности глаза. Глаз, или глазное яблоко — парное орган неправильной шарообразной формы (24 мм вдоль главной оптической оси и 22 мм в поперечном направлении), расположенный в каждой из глазниц черепа человека. Рис. 3 Строение глаза [2] Глазное яблоко (рис. 3) состоит из оболочек, которые окружают внутреннее ядро глаза, представляющее его прозрачное содержимое — стекловидное тело, хрусталик, водянистая влага в передней и задней камерах. Ядро глазного яблока окружают три оболочки: наружная, средняя и внутренняя. Наружная оболочка глазного яблока, к которой прикрепляются наружные мышцы глазного яблока, выполняет защитную функцию и обусловливает форму глаза. Она состоит из передней прозрачной части — роговицы, и задней непрозрачной части белесоватого цвета — склеры. Средняя (сосудистая) оболочка глазного яблока образована радужкой, ресничным телом и собственно сосудистой оболочкой, в ней располагаются все кровеносные сосуды, питающие ткани глаза. Сосудистая оболочка черная, т. к. ее клетки содержат черный пигмент, который поглощает световые лучи, препятствуя их рассеиванию вокруг глаза. Сосудистая оболочка переходит в радужную, у людей она имеет различную окраску, которая определяет цвет глаз. Радужная оболочка – это кольцевая мышечная диафрагма с небольшим отверстием в центре – зрачком. Он черный потому, что место, откуда не исходят световые лучи, воспринимается нами черным. Через зрачок световые лучи проникают внутрь глаза, но обратно не выходят, оказавшись как бы в ловушке. Зрачок регулирует поступление света в глаз, рефлекторно сужаясь или расширяясь. Внутренняя оболочка глазного яблока — сетчатка — рецепторная часть зрительного анализатора, которая непосредственно воспринимает свет и передает информацию в центральную нервную систему. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость, за которой - хрусталик. Хрусталик представляет собой двояковыпуклую линзу, он эластичен, и может менять свою кривизну с помощью ресничной мышцы, обеспечивая точную фокусировку лучей света. Показатель преломления хрусталика составляет 1,45. За хрусталиком находится стекловидное тело, которое заполняет основную часть глаза. Стекловидное тело и водянистая жидкость имеют показатель преломления почти такой же, как и у воды - 1,33. 2.2 Оптическая система глаза [2] Оболочки глаза и её производные подразделяют на три аппарата: светопреломляющий, аккомодационный (формирующие оптическую систему глаза) и сенсорный. Светопреломляющий аппарат глаза представляет собой сложную систему линз, формирующую на сетчатке уменьшенное и перевёрнутое изображение внешнего мира (рис. 4), включает в себя роговицу, жидкости передней и задней камер глаза, хрусталик, а также стекловидное тело, позади которого лежит сетчатка, воспринимающая свет. Рис. 4 Изображение на сетчатке глаза Аккомодационный аппарат глаза обеспечивает фокусировку изображения на сетчатке, а также приспособление глаза к интенсивности освещения. Он включает в себя радужку с отверстием в центре — зрачком и ресничное тело с ресничным пояском хрусталика. Фокусировка изображения обеспечивается за счёт изменения кривизны хрусталика, которая регулируется ресничной мышцей. При увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет, настраиваясь на видение близко расположенных объектов. При расслаблении мышцы хрусталик становится более плоским, и глаз приспосабливается для видения удалённых предметов. Зрачок играет роль диафрагмы глаза, регулируя количество света, падающего на сетчатку. При ярком свете кольцевые мышцы радужки сокращаются, а радиальные расслабляются, при этом зрачок сужается, и количество света, попадающего на сетчатку, уменьшается, это предохраняет её от повреждения. При слабом свете наоборот сокращаются радиальные мышцы, и зрачок расширяется, пропуская в глаз больше света. Рецепторный аппарат глаза представлен зрительной частью сетчатки, содержащей фоторецепторные клетки, а также тела и аксоны нейронов, образующих зрительный нерв. Сетчатка имеет слоистое строение. Свет входит в глаз через роговицу, проходит последовательно сквозь жидкость передней камеры, хрусталик и стекловидное тело и, пройдя через всю толщу сетчатки, попадает на отростки светочувствительных клеток — палочек и колбочек. В них протекают фотохимические процессы, обеспечивающие цветовое зрение. В заднем полюсе сетчатки находится небольшое углубление — центральная ямка — наиболее чувствительный ее участок, в котором содержатся только колбочки. Место на сетчатке, где нет ни палочек, ни колбочек называется слепым пятном; оттуда из глаза выходит зрительный нерв. ВЫВОДЫ Глаз — сенсорный орган человека, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. Глаз, или глазное яблоко — парное образование неправильной шарообразной формы, расположенное в каждой из глазных впадин (орбит) черепа человека. Глазное яблоко состоит из оболочек, которые окружают внутреннее ядро глаза, представляющее его прозрачное содержимое — стекловидное тело, хрусталик, водянистая влага в передней и задней камерах. Ядро глазного яблока окружают три оболочки: наружная, средняя и внутренняя. Наружная оболочка глазного яблока, состоящая из передней прозрачной части — роговицы и задней непрозрачной части белесоватого цвета — склеры, выполняет защитную функцию и обусловливает форму глаза. Средняя (сосудистая) оболочка глазного яблока образована радужкой, ресничным телом и сосудистой оболочкой, в ней располагаются все кровеносные сосуды, питающие ткани глаза. Внутренняя оболочка глазного яблока — сетчатка непосредственно воспринимает свет и передает информацию в центральную нервную систему. Именно на сетчатке глаза возникает изображение. Оптическую систему глаза формируют светопреломляющий и аккомодационный аппараты оболочки глаза и её производных. Светопреломляющий аппарат глаза представляет собой сложную систему линз, формирующую на сетчатке уменьшенное и перевёрнутое изображение внешнего мира. Аккомодационный аппарат глаза обеспечивает фокусировку изображения на сетчатке, а также приспособление глаза к интенсивности освещения.

Похожие:

	Российской Федерации Муниципальное образовательное учреждение средняя...		Российской Федерации Муниципальное образовательное учреждение средняя... Конвертопланы с горизонтальным положением аппарата на взлетно-посадочных режимах 8
	Российской Федерации Муниципальное образовательное учреждение средняя... Известны, однако, экспериментальные открытия, осуществлявшиеся с помощью средств, с которыми физик имеет дело повседневно. Особенно...		Российской Федерации Муниципальное образовательное учреждение средняя... Целью данной работы является знакомство с историей и основными понятиями французской карикатуры на примере работ известных французских...
	Российской Федерации Муниципальное общеобразовательное учреждение... Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3»		Министерство образования и науки российской федерации федеральное... Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №2 города Чаплыгина Чаплыгинского муниципального...
	Рабочая программа по литературе составлена на основе: Закона Российской... Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №2»		Правительство Российской Федерации Санкт Петербургский государственный... Муниципальное автономное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №21»
	Российской Федерации Муниципальное образовательное учреждение средняя... Природа и ее творения всегда оставались неисчерпаемым источником жизненных сил, вдохновения и творчества. Главная задача садового...		Сценарий урока с использованием компьютера Автор Тимощенко Ирина... Образовательное учреждение – Муниципальное общеобразовательное учреждение «Наумовская средняя общеобразовательная школа» Томского...
	Реферат по физике явление радиоактивности. Его значение в науке, технике, медицине Муниципальное общеобразовательное учреждение «Побединская средняя общеобразовательная школа» Шегарский район Томская область		Реферат по физике атомная энергетика и общество. Гуманитарные проблемы ядерной цивилизации Муниципальное общеобразовательное учреждение «Побединская средняя общеобразовательная школа» Шегарский район Томская область
	Рабочая программа по русскому языку для 9 класса разработана на основе:... Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №2»		Российской Федерации Муниципальное образовательное учреждение средняя... Сегодня нельзя найти ни одной сферы человеческой деятельности, не связанной с физической культурой, поскольку физическая культура...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Образовательное учреждение: Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа №3 г. Томск,...		Рабочая программа по русскому языку для VII класса разработана на... Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №2»