眼球成像模型制作方法

1、 眼球成像模型的自制方法摘 要：自制眼球成像模型能幫助學(xué)生理解是覺得形成，并能協(xié)助解釋近視、遠(yuǎn)視的形成，制作方法簡(jiǎn)單、成本低。關(guān)鍵詞：眼球成像、模型、教具、制作方法眼球成像的折光系統(tǒng)是由角膜、房水、瞳孔、晶狀體、玻璃體所組成。當(dāng)眼前物體出現(xiàn)時(shí)，從物體表面反射出來(lái)的光線，通過折光系統(tǒng)透射投影到視網(wǎng)膜的相應(yīng)部位，此時(shí)形成該物體的倒置的影像，這種生理功能與照相機(jī)的成像原理完全一樣。視網(wǎng)膜的感光功能，將影像傳入到大腦皮層的視覺功能代表區(qū)，經(jīng)過大腦皮層的分析和綜合功能，把倒置的影像糾正為物體的正立影像，此時(shí)產(chǎn)生了正確的視覺。 眼球折光系統(tǒng)功能正常的人，視網(wǎng)膜上能夠聚焦成清晰的物體倒置影像，所以我們可以看

2、清眼前的事物，表示視力正常；如果由于眼球折光系統(tǒng)的折光能力太強(qiáng)或者眼球的前后徑太長(zhǎng)，造成了聚焦成像于視網(wǎng)膜之前，在視網(wǎng)膜上的物體影像不夠清晰形成了近視眼，此時(shí)，可以戴上由適宜折光度的凹透鏡所組成的近視眼鏡予以糾正視力；如果由于眼球折光系統(tǒng)的折光能力太弱或者眼球的前后徑太短，造成了聚焦成像于視網(wǎng)膜之后，在視網(wǎng)膜上的物體影像不夠清晰形成了遠(yuǎn)視眼，此時(shí)，可以戴上由適宜折光度的凸透鏡所組成的遠(yuǎn)視眼鏡予以糾正視力。人教版七年級(jí)下冊(cè)第六章“眼和視覺”這一課時(shí)的教學(xué)中，為了取得更好的教學(xué)效果，我自制了眼球成像模型，以幫助學(xué)生直觀的體驗(yàn)到眼球成像的原理及過程。一、 制作材料：硬紙板若干、正方體紙盒、凸透鏡（至

3、少是凸度差別明顯的三塊）、硫酸紙、透明膠布、訂書器二、 制作方法：1、測(cè)量各個(gè)凸透鏡的焦距及直徑。2、在紙盒的一側(cè)畫出一個(gè)與凸透鏡直徑相當(dāng)?shù)膱A并將圓挖空，將凸透鏡置于紙盒內(nèi)部圓形處并固定。3、在紙盒外多出凸透鏡厚度約0.5厘米處用刻刀沿紙盒四周將紙盒切為兩部分，之后將內(nèi)置有凸透鏡的紙盒固定好。4、截取寬約紙盒側(cè)面長(zhǎng)度，長(zhǎng)為多于凸透鏡焦距2厘米的硬紙板4塊，嵌入內(nèi)置有有凸透鏡的紙盒內(nèi)，并用訂書針與紙盒的四個(gè)側(cè)面固定。5、將之前截取的紙盒的另一端的底部切除，用透明膠帶貼上相同面積的硫酸紙作為“視網(wǎng)膜”，把紙盒的兩部分套合在一起。三、使用方法：1、用模型凸透鏡一端對(duì)準(zhǔn)光線較明亮處物體。2、通過調(diào)節(jié)硫

4、酸紙與凸透鏡之間的距離，最終硫酸紙上將會(huì)出現(xiàn)清晰倒立縮小的象。3、將硫酸紙與凸透鏡之間的距離拉長(zhǎng)或縮短時(shí)，硫酸紙上出現(xiàn)一個(gè)模糊的倒立縮小像，在進(jìn)行近視或遠(yuǎn)視成因的講解時(shí)，使用不同焦距的凸透鏡，來(lái)說明晶狀體凸度的變化而導(dǎo)致近視和遠(yuǎn)視的形成，亦能達(dá)到很好的教學(xué)效果。四、說明眼球成像可由生物活動(dòng)小組的同學(xué)制作，課堂上供各個(gè)班級(jí)小組使用，加強(qiáng)模型與眼球?qū)嶋H結(jié)構(gòu)的對(duì)比，加深學(xué)生記憶。眼睛是怎樣看見物體的要讓學(xué)生明白其中的道理, 關(guān)鍵是使學(xué)把燈泡的半個(gè)球面均勻地涂上一層黑漆，等漆快干的時(shí)候，用小刀在上面刮出一個(gè)圓形的窗口，直徑約為2厘米到3厘米。它相當(dāng)于眼睛的瞳孔，用一個(gè)瓶蓋作燈泡底座，把燈泡放在底座上。

5、再找一塊透明的塑料薄膜，用細(xì)砂紙把它打毛，使它象一塊毛玻璃。用膠布把它粘在沒有涂漆的半個(gè)球面上，代表視網(wǎng)膜。 還要有一個(gè)凸透鏡，用它來(lái)代表晶狀體。透鏡的焦距要選得合適，如果燈泡的直徑是5厘米，可以選焦距約為13厘米的透鏡；燈泡的直徑是6厘米，則選焦距約為12厘米的透鏡。 把一張桌子擺在窗戶前，注意不要讓陽(yáng)光直接照在桌子上，最好是在室內(nèi)光線比較暗的地方做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。在燈泡中灌滿清水，用木塞塞好，放在桌子上，把透鏡擺在燈泡的前面，讓它對(duì)準(zhǔn)窗外明亮的景物。如下圖6所示，調(diào)整透鏡的位置，就可以在眼睛模型的后壁上看到窗外景物倒立的像，就象彩色電影一樣。 利用這個(gè)模型，可以了解眼睛的構(gòu)造，也可以懂得眼睛為什

6、么能夠看見物體的原理。1：晶狀體演示模型，我是受了水滴放大鏡的啟示。因?yàn)榫铙w凸度可以變化，水滴大小亦可變化，我便將昆蟲盒的盒蓋口（無(wú)凸透鏡的一面）用透明橡皮膜蒙上且將橡皮膜扎緊粘牢在盒蓋外側(cè)，使其不漏水，在盒蓋外側(cè)中間用錐子扎一個(gè)眼兒，眼兒粗細(xì)能穿進(jìn)圓珠筆芯，截一段廢棄的圓珠筆芯扎進(jìn)用膠粘牢，使其不漏水，筆芯外端連中空的橡皮筋，橡皮筋另一頭連橡皮球，在封閉的昆蟲盒蓋和橡皮球內(nèi)事先注滿水，這樣，晶狀體演示模型就制成了。 演示：由于昆蟲盒蓋上一面有凸透鏡，當(dāng)我們透過模型的盒蓋部分看物體時(shí)，物體就會(huì)大一些，而如果我們用手?jǐn)D壓橡皮球，由于橡皮球、橡皮筋、覆蓋橡皮膜的昆蟲盒蓋是一個(gè)完整的封閉系統(tǒng)，橡皮

7、球內(nèi)的水就會(huì)被擠壓進(jìn)昆蟲盒蓋里，又由于覆蓋昆蟲盒的橡皮膜有彈性，在水的壓力作用下，透明橡皮膜就鼓起來(lái)，便增加了原凸透鏡的凸度 ，透過它看物體就會(huì)更大；當(dāng)手放松時(shí)，橡皮球又會(huì)將擠壓出去的水吸回來(lái)，橡皮膜就會(huì)癟下去，恢復(fù)原凸透鏡的凸度。從而演示晶狀體的凸度變化。 2：眼球成像演示模型里，我裝上了一個(gè)自制晶狀體演示模型。具體制作方法是：把一個(gè)玩具橡皮球開兩個(gè)圓洞，使兩個(gè)洞正好相對(duì)，一個(gè)洞安上晶狀體演示模型，讓凸透鏡朝外，另一個(gè)洞安上一段縫紉線線軸管，線管安裝前在較細(xì)的一端粘貼上一塊曝光的照相膠片，將細(xì)的一頭插入橡膠球內(nèi)，直到嚴(yán)絲合縫為止。再做個(gè)磁針底座似的支架支起來(lái)，這樣就做成了眼球成像演示模型。在

8、這個(gè)裝置里，晶狀體演示模型相當(dāng)于眼睛的晶狀體，膠片相當(dāng)于視網(wǎng)膜，線管相當(dāng)于視神經(jīng)，球內(nèi)的空間相當(dāng)于眼球內(nèi)的膠狀體。當(dāng)用手?jǐn)D壓和放松控制晶狀體的橡皮球時(shí)，晶狀體對(duì)著的遠(yuǎn)近不同的物體在膠片上所成的圖像，便可從線管里面觀察到。 3：瞳孔控光演示模型，這個(gè)裝置主要由三部分組成，線軸管，凸透鏡，控光螺旋圈。將控光螺旋圈和凸透鏡固定在一起，然后將它塞進(jìn)線軸管較細(xì)的一端，用膠粘牢。控光螺旋圈可旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，便將里面的螺旋細(xì)鋼絲拉緊成小圈，與鋼絲粘接在一起的棕色絲綢塊便像幕布一樣被從四周拉起來(lái)張緊，從線軸管的另一端看進(jìn)去光線就暗了，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，細(xì)鋼絲自動(dòng)松開，帶動(dòng)棕色絲綢塊向四周退去，從線軸管看進(jìn)去光線

9、就亮了。介紹一個(gè)與眼球成像問題有關(guān)的有趣實(shí)驗(yàn) 每當(dāng)講到凸透鏡的應(yīng)用照相機(jī)時(shí)，我們總是向?qū)W生介紹，人的眼睛也相當(dāng)一部自動(dòng)調(diào)節(jié)功能極強(qiáng)的照相機(jī)。眼球中的晶狀體相當(dāng)于可以自動(dòng)變焦的照相機(jī)鏡頭（凸透鏡），視網(wǎng)膜相當(dāng)于照相底片。我們周圍豐富多彩的各種景象通過眼球的會(huì)聚作用，在視網(wǎng)膜上形成清晰的縮小的倒立的實(shí)像，使視網(wǎng)膜上的神經(jīng)末梢受到刺激，通過視神經(jīng)將刺激信號(hào)傳輸?shù)酱竽X，形成視感覺，我們就會(huì)看到五彩繽紛的世界。 對(duì)此，不少學(xué)生產(chǎn)生懷疑：我們看到的東西都是正立的，你卻說視網(wǎng)膜上所成的實(shí)例是倒立的，這究竟是怎么一回事？視網(wǎng)膜上所成的實(shí)像真是倒立的嗎？實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，我們不妨通過原中國(guó)科技大學(xué)校長(zhǎng)、

10、物理學(xué)家嚴(yán)濟(jì)慈先生在六十年代介紹過一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)來(lái)回答學(xué)生的疑問。 一、實(shí)驗(yàn)的基本思路： 我們知道，為了看清遠(yuǎn)近不同的物體，即在視網(wǎng)膜上形成清晰的倒立實(shí)像，眼睛會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)其焦距，但其調(diào)節(jié)能力有一定的限度，對(duì)正常眼睛來(lái)說，它能調(diào)節(jié)到的最小焦距大約在15毫米左右。由于最小焦距的限制，被觀察的物體距離眼睛不能太近，當(dāng)距離小于20厘米時(shí)，正常眼睛就無(wú)法看清這個(gè)物體了。我們還知道，實(shí)像與影子是兩個(gè)不同的概念，其形成的原因也不同。實(shí)像是物體上各點(diǎn)發(fā)出的光（或反射出的光）經(jīng)過凸透鏡的會(huì)聚而形成的，它一定是倒立的，即實(shí)像的上下左右與物體剛好相反。影子則是由于物體擋住了射向它的光線，在其后面形成的光線照不到的陰暗

11、區(qū)域，影子的上下左右與物體是完全一致。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本思路就是想辦法在視網(wǎng)膜上形成某個(gè)物體的影子，看看我們有什么感受，并與我們直接觀察這個(gè)物體的感覺進(jìn)行比較，然后從中悟出點(diǎn)道理，以解釋上述疑惑。 二、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象 （1）拿一張不太薄的紙片，用大頭針在上面扎一個(gè)小眼，眼要盡量小一點(diǎn)。用一只手把紙片放在眼前，使針眼對(duì)著燈光或明亮的窗戶，并慢慢將紙片移近眼睛，直到眼前出現(xiàn)一片明亮的光斑為止（此時(shí)紙片距眼睛大約15毫米左右）。 （2）用另一只手拿一枚大頭針（針頭、針尖向上都可以）。把大頭針放在針眼與眼睛的瞳孔之間，并盡可能的靠近瞳孔，耐心地上下左右移動(dòng)大動(dòng)針，直到在明亮的光斑中出現(xiàn)一條黑線為止。然后

12、再稍徽上下移動(dòng)一下大頭針，就可以看到一個(gè)清晰的黑色大頭針針頭（或針尖）了。這時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)黑色的針頭（或針尖）的方向剛好和實(shí)際相反。如果再左右上下微微移動(dòng)大頭針，你還會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭（或針尖）的移動(dòng)方向和大頭針實(shí)際移動(dòng)的方向也相反。 （3）保持大頭針的位置不變，去掉紙片，你就看不到那枚大頭針了。慢慢地把大頭針往遠(yuǎn)處移，大約移到距眼睛20厘米左右時(shí)，你又可以清清楚楚地看到大頭針了。而此時(shí)大頭針的方向和左右上下移動(dòng)大頭針的情況與平時(shí)看到的完全一樣，但和實(shí)驗(yàn)中看到的現(xiàn)象剛好相反。 三、對(duì)實(shí)驗(yàn)的解釋 （1）實(shí)驗(yàn)中對(duì)著燈光或明亮窗戶的小針眼，相當(dāng)一個(gè)點(diǎn)光源，當(dāng)它放在距眼睛15毫米左右的位置時(shí)，剛好在眼睛的前焦點(diǎn)

13、上，“點(diǎn)光源”發(fā)出的光經(jīng)過眼睛折射，成為平行光投射的視網(wǎng)膜上，我們就感到有一個(gè)明亮的光斑（圖1）。 （2）大頭針放在紙片與瞳孔之間并盡量靠近瞳孔，相當(dāng)于在光線經(jīng)過區(qū)域放了一個(gè)障礙物，這樣在視網(wǎng)膜上就會(huì)形成一個(gè)正立的大頭針的影子（圖2）。 （3）影子刺激視網(wǎng)膜上的神經(jīng)末梢，并通過視神經(jīng)向大腦中樞傳輸信號(hào)，形成視感覺，我們就看到了倒立的影子。也就是說，當(dāng)視網(wǎng)膜上形成正立的影子時(shí)，我們感到的卻是倒立的，而且，我們感覺到影子移動(dòng)的方向，也和實(shí)際移動(dòng)方向相反。這就間接證明，平時(shí)我們看到的正立物體，它在視網(wǎng)膜上形成的實(shí)像是倒立的。 為什么視網(wǎng)膜上所成實(shí)像或影子的方向總是與我們感覺到的方向相反呢？科學(xué)家們經(jīng)

14、過研究找到了答案。原來(lái)我們認(rèn)識(shí)物體，并不是靠直接認(rèn)識(shí)它在視網(wǎng)膜上所成的像，而是靠由視神經(jīng)系統(tǒng)將刺激信號(hào)傳入大腦所形成的視感覺。視網(wǎng)膜上形成倒立實(shí)像是事實(shí)，大腦產(chǎn)生正立物體的感覺也是事實(shí)。這是因?yàn)槿藦某錾?，?duì)周圍物體的認(rèn)識(shí)就是通過眼看手摸，視覺與觸覺并用來(lái)完成的，無(wú)數(shù)次的手眼并用，反復(fù)把視覺與觸覺聯(lián)系和統(tǒng)一在一起，最終才得到“視網(wǎng)膜上的倒像是正立物體”的正確認(rèn)識(shí)。據(jù)報(bào)導(dǎo)，一位尋求刺激的美國(guó)人，給自己特制了一付能使物體在視網(wǎng)膜上所成的倒立實(shí)像變?yōu)檎⒌难坨R。剛戴上時(shí)，整個(gè)世界都發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，所有物體都是倒立的，一切極不方便。但他堅(jiān)持戴下去，經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間的手眼并用，逐漸適應(yīng)并養(yǎng)成了新的習(xí)慣，他再不感到物體是倒立