眼睛及其视力矫正原理的实验探究

摘 要：眼睛是心灵的窗口，人们正常的眼睛可以看清远近不同的物体，这是因为远、近的物体都能通过眼睛的晶状体在视网膜上形成清晰的像。然而，如果用眼不科学，很容易导致“故障”眼睛，如“近视眼”或“远视眼”。

关键词：视力矫正原理；实验探究；生理原因

一、“近视眼”和“远视眼”的视物原理

“近视眼”只能看清近在眼前的物体，而看不清离眼睛较远的物体。这是因为“近视眼”只能将离眼睛较近的物体的像清晰地呈现在视网膜上，而离眼睛较远的物体经眼睛所成的像落在视网膜的前方，在视网膜上呈现的是模糊的像，所以看不清离眼睛较远的物体。

“远视眼”只能看清离眼睛较远的物体，而看不清近在眼前的物体。这是因为“远视眼”只能将离眼睛较远的物体的像清晰地呈现在视网膜上，而离眼睛较近的物体经眼睛所成的像落在视网膜的后方，在视网膜上呈现的也是模糊的像，所以看不清离眼睛较近的物体。

二、“近视眼”和“远视眼”的生理原因

“近视眼”形成的原因：一方面是由于眼睛的晶状体变厚，导致对光线的折光能力变强，焦距变短，结果使得离眼睛较远的物体所成的像落在视网膜的前方。另一方面是由于眼球前后径变长，视网膜离晶状体较远，结果远物的像就会落在视网膜的前方。视网膜上只能呈现模糊的像。

“远视眼”形成的原因：一方面是由于眼睛的晶状体变薄，导致对光线的折光能力变弱，焦距变长，结果使得离眼睛较近的物体所成的像落在视网膜的后方。另一方面是由于眼睛的眼球前后径变短，视网膜离晶状体较近，结果近物的像就会落在视网膜的后方。视网膜上也只能呈现模糊的像。

三、“近视眼”和“远视眼”矫正原理的实验探究

光具座、光屏、凸透镜①（f1=5 cm）、凸透镜②（f2=10 cm）、凹透镜、蜡烛和火柴。

模拟眼睛的主要结构，用一只凸透镜①当作眼睛的晶状体，用光屏当作眼睛的视网膜，点燃的蜡烛当作眼睛前面的物体。先在当作晶状体的凸透镜①前（靠近蜡烛一侧）加放另一只凸透镜②，调节点燃的蜡烛和光屏的位置，直到光屏上呈现清晰的像；然后，移走加放的这只凸透镜②，保持蜡烛的位置不动，再调节光屏的位置，直到光屏上再次呈现清晰的像，比较两次像距的大小关系，分析得出凸透镜的矫正功能。再用同样的方法，在当作晶状体的凸透镜①前（靠近蜡烛一侧）加放一只凹透镜，探究凹透镜的矫正功能。

1.在光距座上依次放置光屏、凸透镜①（f1=5 cm）和点燃的蜡烛，并调节它们的中心高度，使得烛焰的中心、凸透镜的光心、光屏的中心都在同一水平高度上。（凸透镜①（f1=5 cm）当作眼睛的晶状体）

2.在凸透镜①（f1=5 cm）前加放另一只凸透镜②（f2=10 cm），调节点燃的蜡烛和光屏到凸透镜①（f1=5 cm）之间的距离，直到光屏上呈现清晰的像，记录此时物距u1和像距v1的大小。

3.移走加放的凸透镜②（f2=10 cm），保持点燃的蜡烛位置不动，调节光屏到凸透镜①（f1=5 cm）之间的距离，直到光屏上再次呈现清晰的像，记录此时物距u2和像距v2的大小。

4.在凸透镜①（f1=5 cm）前加放一只凹透镜，调节点燃的蜡烛和光屏到凸透镜①（f1=5 cm）之间的距离，直到光屏上呈现清晰的像，记录此时物距u3和像距v3的大小。

5.移走加放的凹透镜，保持点燃的蜡烛位置不动，调节光屏到凸透镜①（f1=5 cm）之间的距离，直到光屏上再次呈现清晰的像，记录此时物距u4和像距v4的大小。

实验记录的数据如下表：

实验数据发现物距一定时，在当作眼睛的晶状体的凸透镜①前加放另一只凸透镜②时像距较小，移去加放的凸透镜②后像距较大，表明加放的凸透镜②能将像距较大的像拉近，所以用凸透镜制成的眼镜能对“远视眼”起矫正功能，这种眼镜只要“度数”合适就能将视网膜后方的像向前移到视网膜上呈现清晰的像，从而看清楚比较近的物体。物距一定时，在当作眼睛的晶状体的凸透镜①前加放一只凹透镜时像距增大，移去加放的凹透镜后像距减小，表明加放的凹透镜能将像距较小的像推远，所以用凹透镜制成的眼镜能对“近视眼”起矫正功能，这种眼镜只要“度数”合适就能将视网膜前方的像向后移到视网膜上呈现清晰的像，从而看清楚比较远的物体。

参考文献：

范永梅.实验探究能力培养的现状与反思[J].物理实验，2009（2）.