Бінарний Урок з фізики та біології "Око як оптична система"

Тема: Око як оптична система. Зір і бачення.

Окуляри. Вади зору та їх корекція.

Бінарний урок.

Мета: ознайомити учнів із законами заломлення світла, геометричну оптику; дослідити особливості сприйняття оком світла та кольору; формувати уявлення про будову ока, вади зору та методи їх виправлень;  пояснити причини порушення зору; сформувати в учнів стійке бажання дотримуватись правил гігієни зору; розвивати логічне мислення; виховувати самостійність і наполегливість у навчанні.

Хід уроку

І.Організація класу

Учитель фізики. Сьогодні ми проведемо з вами незвичний урок. На основі знань, одержаних на уроках фізики та біології,   ми ознайомимося з будовою ока; особливостями сприйняття світла та кольору, утворенням зображення, з'ясуємо причини порушення зору, та можливість їх виправити за допомогою окулярів.

ІІ. Мотивація

Учитель біології. Як же ми бачимо? Як виникають зображення предметів на сітківці?

Учитель фізики. Для того щоб дати відповідь на ці запитання, давайте пригадаємо, при якій умові світловий промінь заломлюється? (При попаданні променя на межу двох прозорих середовищ із різною оптичною густиною: повітря - вода, вода - скло).

Учитель біології. Основне значення для заломлення світла в оці має кришталик, який виконує роль лінзи.

Учитель фізики. Ну а слово «лінза» вам відоме з уроків фізики. Давайте повторимо, що ми знаємо про лінзи.

ІІІ. Актуалізація опорних знань

Завдання «Продовж речення»

1. Прозоре тіло, обмежен з обох боків сферичними поверхнями називають…
2. Лінзи бувають…            
3. Точка F називається…
4. Назвіть точки:

Точка О…

Лінія 1,2…

Пряма 3…

Пряма OF…

Відстань OF…  

5. Паралельні промені, пройшовши через збиральну лінзу…
6. Паралельні промені, пройшовши через розсівну лінзу виходять з неї…пучком
7. Це формула …
8. Це формула  …

IV. Вивчення нового матеріалу

Зір - це чудовий дар природи. Недарма говорять про найдорожче “Бережи, як зіницю ока”.

Втрата зору - велике нещастя. Відомий німецький вчений Гельмгольц називав  “око - найкращим шедевром творчої сили природи”.

Око - дивовижний, незвичайний орган. Завдяки очам людина отримує до 95% інформації з оточуючого середовища, вони дають до тисячі відчуттів за хвилину.

Учитель біології. Очне яблуко має форму кулі (діаметром близько 2,5 см). Зовнішня оболонка (склера) попереду є прозорою. Ця частина оболонки називається роговою оболонкою (роговицею). Із внутрішнього боку склери - судинна оболонка. Саме її частину ми сприймаємо як райдужну оболонку, яка визначає певний колір очей. У центрі - зіниця, через яку світло потрапляє всередину ока. Після зіниці світло проходить через кришталик. Це природна двоопукла лінза, яку може деформувати спеціальний м’яз. Внутрішня частина ока заповнена склоподібним тілом. Пройшовши склоподібне тіло, світло потрапляє на сітківку - задню стінку ока, вкриту світлочутливими елементами. При потраплянні  світла, вони надсилають до мозку нервові імпульси. Саме мозок складає остаточну картину того, що ми бачимо. Необхідно, щоб око створило на сітківці дійсне зображення, причому досить чітке. Око загалом діє як збиральна лінза. Отже, зображення на сітківці є оберненим. Перетворення оберненого зображення на пряме здійснює вже не око, а мозок.

Яке б не було світло, попадає воно, заломлюючись у кришталику, на сітківку. Із чого ж складається сітківка? Розглянемо схематичний малюнок будови сітківки. Як бачимо, сітківка складається з кількох шарів клітин, різних за формою. Зображення, що створюється оптичною системою ока, дійсне, обернене, зменшене. Зорове сприйняття навколишнього простору (зір людини) - це складний фізіологічний процес, що пов’язує зорове відчуття і свідомість. Прикладом цього є «корекція» мозком оберненого зображення на сітківці ока: воно сприймається людиною прямим. Іншими прикладами такої «співпраці» є акомодація та адаптація.

Після розповіді учителя дітям пропонуються роздруковки, на яких треба підписати основні складові частини ока.

Учитель фізики. Як же утворюються зображення в оці? Розглядаємо хід променів і будуємо в зошиті.

Робота з підручником в групах. Вправа «Дізнаймося!»

Завдання І групи. Що таке акомодація та адаптація?

Завдання ІІ групи. Що таке короткозорість?

Завдання ІІІ групи. Що таке далекозорість?

Завдання IV групи. Що таке інерція зору?

Доповідь І групи

Акомодація - це здатність ока пристосовуватися до бачення предметів, що перебувають на різних відстанях. Якби оптична сила ока не змінювалася, ми могли б чітко бачити предмети лише на певній відстані. Акомодація досягається підсвідомою зміною кривизни кришталика за допомогою м’язів ока. Акомодація має певні межі. Здорове око без напруження створює на сітківці зображення далеких предметів. Чим ближче предмет розташований до ока, тим більше напружуються м’язи та деформується кришталик. Для молодої людини зі здоровим зором ближня межа акомодації складає 10 см. Відстань найкращого зору, тобто найменша відстань, за якої око практично не напружене, складає 25 см. Саме на такій відстані найкраще розміщувати книжку під час читання. Чим ближче ми розміщуємо предмет, тим більшим є його зображення на сітківці. Отже, тим краще ми можемо розрізнити всі деталі цього предмета.

Адаптація - це здатність ока пристосовуватися до спостереження предметів, які освітлені по різному. За допомогою м’язів ока діаметр зіниці змінюється від 2 мм (предмет добре освітлений) до 8 мм (мало освітлений предмет). Чутливість ока людини, завдяки цьому, може змінюватися у межах до 2000 разів.

Доповідь ІІ групи  

Найчастіше трапляються такі порушення зору, як короткозорість і далекозорість. Короткозорість - це таке порушення зору, за якого предмети можна бачити тільки зблизька. Короткозорість може бути вродженою та набутою. За вродженої короткозорості очне яблуко генетично має видовжену форму, набута короткозорість розвивається через напруження очей, що призводить до збільшення кривизни кришталика, і, як наслідок до видовження очного яблука. Унаслідок цього збільшується відстань від зіниці до сітківки. Тому в короткозорих очах зображення віддалених предметів фокусуються не на сітківці, а перед нею, і людина їх бачить невиразно.

Доповідь ІІІ групи  

Далекозорість - це таке порушення зору, за якого предмети можна добре бачити тільки здалека. У випадку природженої далекозорості очне яблуко вкорочене. У більшості випадків далекозорість виникає з віком (набута далекозорість) унаслідок зменшення еластичності кришталика, це призводить до того, що очне яблуко вкорочується в довжині, зменшується відстань від зіниці до сітківки і тому зображення фокусується за сітківкою. Близько розташовані предмети людина бачить невиразно.

Доповідь IV групи

Інерція зору - психофізична особливість зорового сприйняття дискретних послідовних зображень так, якби вони були безперервними.
На цій особливості базуються принципи кінематографу, оскільки будь-яке зображення (в кіно або на екрані монітора) являє собою безліч швидко змінюваних зображень.Тривалість персистенції залежить від інтенсивності світла, яка відбивається або випромінюється предметом, а також кольору і становить долі секунди.

 Учитель біології. А тепер давайте подивимось, що відбувається при проходженні променів через око людини. У людей з нормальним зором промені, що заломились у кришталику, потрапляють на сітківку й утворюють на ній чітке зображення предметів. Як бачите, промені, що йдуть від предмета, заломлюючись у кришталику, який виконує роль лінзи, збираються на сітківці. Зображення на сітківці буде дійсним, перевернутим, зменшеним. Те, що ми все-таки бачимо зображення таким, яким воно є насправді, заслуга нервових центрів кори головного мозку.

Учитель фізики. Давайте з точки зору фізики з'ясуємо, як можна виправити короткозорість і далекозорість за допомогою оптичних приладів.

При короткозорості для того, щоб заломлені промені перетнулися на сітківці, треба ці промені спрямувати на кришталик під іншим кутом. Для цього можна використати розсіювальну лінзу, розташовану перед кришталиком. Такі лінзи можуть використовуватись у вигляді окулярів або контактних лінз, які надягаються на очі. Для виправлення далекозорості використовують збиральну лінзу. Для корекції вад зору використовують окуляри.

Учитель біології. З першого дня появи дитини зір допомагає їй пізнавати навколишній світ. За допомогою очей людина бачить чудовий світ фарб і сонця, сприймає багато інформації. Око дає людині можливість читати та писати, знайомитися з мистецтвом. Але є багато захворювань, які позбавляють людину спроможності бачити світ у всій своїй красі. Це - хвороби зору.

Повідомлення учня. 

Зір і шкідливі звички.

Причиною сліпоти у людей, які зловживають алкоголем, нікотином, наркотиками, може стати загибель зорового нерва (у жінок це буває раніше та частіше) або грубі порушення сітківки ока. Спочатку знижується зір, зображення предметів стає розпливчастим і невиразним. Потім погіршується кольоровий зір. Із часом з поля зору людини випадають окремі ділянки, а потім може настати сліпота.

Учитель біології. 

Гігієна зору.

Щоб зберегти нормальний зір, треба насамперед раціонально харчуватися, частіше перебувати на свіжому повітрі, робити фізичні вправи. Денне світло повинно вільно потрапляти в кімнату через чисте віконне скло. Підвіконня не варто заставляти високими квітами. Увечері користуйтесь лампами потужністю 60-100 Вт з абажуром, що розсіює світло. Книжку або зошит тримайте на відстані 30-35 см від очей. Лампу на столі, за яким ви готуєте уроки, розташовуйте таким чином, щоб світло падало з лівого боку на зошит чи на книжку, а очі були в тіні. Чергуйте зорову працю з відпочинком: через кожні 40-45 хв роботи 10 хв відпочивайте.

Не читайте у транспорті! Це дуже шкодить очам, оскільки поштовхи та коливання постійно змінюють відстань від книжки до очей, а кришталик свою кривизну і внаслідок цього виникають вади зору.

Не читайте лежачи! Це призводить до неправильного положення книжки щодо очей.

Телевізор дивіться не більше двох годин на день.

При роботі з комп'ютером дотримуйтесь таких правил: відстань від очей до екрана дисплея повинна бути 50-55 см; зображення на дисплеї відрегульовують так, щоб воно було чітким і контрастним, не дуже яскравим.

Дітям пропонуютться пам'ятки з правилами збереження зору.

Повідомлення учня. 

Профілактика пошкодження очей:

• не грайтеся в небезпечні ігри з гострими, ріжучими предметами;
• ніколи не беріть до рук речі, що нагадують міни, гранати, запали, капсулі, холодну та вогнепальну зброю;
• не хлюпайте в обличчя один одному невідомі речовини;
• навчіть маленьку сестричку чи братика правильно тримати олівець, виделку, ніж. Стежте, щоб вони не брали в руки гострих і колючих предметів.
• у дорослому віці найчастіше травми очей одержують на виробництві. Тому у приміщенні, де ви працюєте, має бути добра вентиляція. Це зменшить імовірність запорошення очей та потрапляння до них сторонніх частинок.
• користуйтесь індивідуальними засобами захисту очей - спеціальними окулярами, масками.

Практичне заняття.

Зорові ілюзії

Витвори художників змушують нас на мить замислитися: «А що ж перед нами зображено?»

Думайте! Фантазуйте!

Демонструються малюнки

-Яка лінія довша: АВ або СD ?

Справа в тому, що  коли ми робимо різноманітні вимірювання нам легше робити поворот очей у горизонтальному напрямку, ніж у вертикальному. Тому якщо перед очима пребувають горизонтальна та вертикальна лінії однієї довжини, то ми точніше робимо висновок відносно довжини горизонтальної лінії, ніж щодо вертикальної, і помиляємося - вертикальна лінія здається нам довшою, ніж горизонтальна.

Зорові ілюзії

Рефлексія

 Ти знаєш що ти людина ?

                                             Ти знаєш про це, чи ні ?

                                             Усмішка твоя - єдина,

                                             Мука твоя - єдина

                                             Очі твої - одні.

V. Підведення підсумків уроку

Підійшов до кінця надзвичайно цікавий і пізнавальний урок.

Дуже багато інформації ви одержали сьогодні завдяки своїм очам. Вони трохи втомилися. Дамо їм відпочинок. Погляньте куди-небудь удалечінь, бажано на предмет зеленого кольору. Запам'ятайте цю вправу і робіть її після роботи на комп'ютері, після довгого читання або перегляду телевізора. Бережіть очі!

VІ. Домашнє завдання. Прочитати теоретичний матеріал за підручником; Ст. 103, експериментальне завдання

                                                 Додатковий матеріал

Улітку 1954 року, перш ніж розпочинати регулярні трансляції програм кольорового телебачення в США, у лабораторіях фірми RCA тривали останні випробовування системи. Перед телекамерою поставили натюрморт із фруктів і перевіряли передачу зображення в ефір. Кольоровий телевізор стояв в іншій лабораторії, за кілька кварталів міста. Інженери цієї лабораторії були шоковані: колір винограду та апельсинів відтворювався на екрані добре, а от банан вперто лишався синім... Після безлічі зусиль та перевірок комусь спало на думку подивитися, що ж робиться на іншому кінці лінії зв’язку. А там керівник групи передачі Джордж Браун чекав, чим закінчиться його жарт,- перед початком випробувань він старанно пофарбував банан синьою фарбою. Що було далі, історія не повідомляє...

Зайця не випадково прозвали «косим»: його очі дійсно дивляться в різні боки. Завдяки цьому заєць, не повертаючи голови, бачить практично все, що відбувається довкола нього (навіть позаду). Саме через це природа наділила «косими» очима й інших травоїдних: «косять» коні, козулі, кози, вівці... Усім їм необхідно мати широкий сектор огляду, щоб вчасно помітити хижака, що підкрадається.

Зате в хижаків зір бінокулярний (коли ми розглядаємо якусь точку, ми підсвідомо спрямовуємо на неї оптичні осі обох очей)! Згадайте глибоко посаджені очі вовка, тигра або лева, які дивляться прямо вперед. Бінокулярний зір необхідний хижакові: готуючись до стрибка, він має точно оцінити відстань до своєї жертви!

Очі у гігантського кальмара досягають діаметра до 25 сантиметрів. В кожному оці кальмара є до 1 мільярда фоторецепторів. Форма зіниці у восьминога має квадратну форму, при цьому має 20 мільйонів фоторецепторів.

Орлине око діаметром 35 міліметрів. У сітківці ока грифа фоторецепторів 1 мільйон на 1 квадратний міліметр. Це в п’ять разів більше, ніж у людини. Акула є досить глазастой: діаметр її очі дорівнює 12,5 сантиметра. Деякі види акул відчувають так само черепом за посередництвом спеціального шишковидного наросту.

Деякі види скорпіонів «оснащені» до 12 очей. Новозеландська ящірка туатара, між іншим вона вважається сучасницею динозаврів, ще називається «трехглазой», так як третій око має по лобі. Приблизно сотню очей має морський гребінець. Очі його знаходяться на краю раковини. Завдяки цьому гребінця легше бачити хижаків. Дуже багато видів павуків має по чотири пари очей.

Така хижа птиця, як сокіл в змозі розглянути намічену мету розмірів 10 сантиметрів з відстані, що дорівнює півтора кілометра. Чіткість картинки очей сокола зберігає, навіть якщо сокіл летить з великою швидкістю. Муха здатна змінювати зображення зі швидкістю 300 кадрів в секунду. У цій здатності муха перевершує людини в 5-6 разів. Кішки чудово бачать у темряві завдяки тому, що їх зіниця здатний розширюватися до 14 міліметрів.

Свою здобич, дрібних гризунів, такий чудовий мисливець, як гриф, бачить з відстані 5 кілометрів. Мавпа бачить в три рази краще, ніж людина. Такі тварини, як морські ковзани і хамелеони мають досить незвичайною здатністю: вони можуть дивитися відразу в двох напрямках. Так виходить тому, що очі можуть рухатися незалежно один від одного. Оглядовість у собаки в середньому становить 240-250 градусів. Це на 60-70 одиниць перевищує здібності людини. А ось кут огляду у голуба становить 340 градусів.

А око верблюда влаштоване так, що в нього не потрапить навіть маленька порошинка: міцні кістки по краях очниць - захист від механічних пошкоджень і сонячних променів, а вії мають здатність сплітатися і автоматично закривати око в момент небезпеки.