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，從物體表面反射出來的光線，通過折光系統(tǒng)透射投影到視網(wǎng)膜的相應(yīng)部位，此時形成該物體的倒置的影像，這種生理功能與照相機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)的折光能力太強或者眼球的前后徑太長，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，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，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。人教版七年級下冊第六章“眼和視覺”這一課時的教學(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、測量各個凸透鏡的焦距及直徑。2、在紙盒的一側(cè)畫出一個與凸透鏡直徑相當(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)面長度，長為多于凸透鏡焦距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或縮短時，硫酸紙上出現(xiàn)一個模糊的倒立縮小像，在進(jìn)行近視或遠(yuǎn)視成因的講解時，使用不同焦距的凸透鏡，來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小組的同學(xué)制作，課堂上供各個班級小組使用，加強模型與眼球?qū)嶋H結(jié)構(gòu)的對比，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)把燈泡的半個球面均勻地涂上一層黑漆，等漆快干的時候，用小刀在上面刮出一個圓形的窗口，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球面上，代表視網(wǎng)膜。 還要有一個凸透鏡，用它來代表晶狀體。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實驗。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。因為晶狀體凸度可以變化，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，物體就會大一些，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完整的封閉系統(tǒng)，橡皮

7、球內(nèi)的水就會被擠壓進(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，便增加了原凸透鏡的凸度 ，透過它看物體就會更大；當(dāng)手放松時，橡皮球又會將擠壓出去的水吸回來，橡皮膜就會癟下去，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，我裝上了一個自制晶狀體演示模型。具體制作方法是：把一個玩具橡皮球開兩個圓洞，使兩個洞正好相對，一個洞安上晶狀體演示模型，讓凸透鏡朝外，另一個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。再做個磁針底座似的支架支起來，這樣就做成了眼球成像演示模型。在

8、這個裝置里，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，晶狀體對著的遠(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?？毓饴菪尚D(zhuǎn)，順時針旋轉(zhuǎn)時，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張緊，從線軸管的另一端看進(jìn)去光線就暗了，逆時針旋轉(zhuǎn)，細(xì)鋼絲自動松開，帶動棕色絲綢塊向四周退去，從線軸管看進(jìn)去光線

9、就亮了。介紹一個與眼球成像問題有關(guān)的有趣實驗 每當(dāng)講到凸透鏡的應(yīng)用照相機時，我們總是向?qū)W生介紹，人的眼睛也相當(dāng)一部自動調(diào)節(jié)功能極強的照相機。眼球中的晶狀體相當(dāng)于可以自動變焦的照相機鏡頭（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聚作用，在視網(wǎng)膜上形成清晰的縮小的倒立的實像，使視網(wǎng)膜上的神經(jīng)末梢受到刺激，通過視神經(jīng)將刺激信號傳輸?shù)酱竽X，形成視感覺，我們就會看到五彩繽紛的世界。 對此，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)膜上所成的實例是倒立的，這究竟是怎么一回事？視網(wǎng)膜上所成的實像真是倒立的嗎？實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，我們不妨通過原中國科技大學(xué)校長、

10、物理學(xué)家嚴(yán)濟慈先生在六十年代介紹過一個簡單實驗來回答學(xué)生的疑問。 一、實驗的基本思路： 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像，眼睛會自動調(diào)節(jié)其焦距，但其調(diào)節(jié)能力有一定的限度，對正常眼睛來說，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，正常眼睛就無法看清這個物體了。我們還知道，實像與影子是兩個不同的概念，其形成的原因也不同。實像是物體上各點發(fā)出的光（或反射出的光）經(jīng)過凸透鏡的會聚而形成的，它一定是倒立的，即實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。 這個實驗的基本思路就是想辦法在視網(wǎng)膜上形成某個物體的影子，看看我們有什么感受，并與我們直接觀察這個物體的感覺進(jìn)行比較，然后從中悟出點道理，以解釋上述疑惑。 二、實驗步驟及現(xiàn)象 （1）拿一張不太薄的紙片，用大頭針在上面扎一個小眼，眼要盡量小一點。用一只手把紙片放在眼前，使針眼對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大動針，直到在明亮的光斑中出現(xiàn)一條黑線為止。然后

12、再稍徽上下移動一下大頭針，就可以看到一個清晰的黑色大頭針針頭（或針尖）了。這時，你會發(fā)現(xiàn)黑色的針頭（或針尖）的方向剛好和實際相反。如果再左右上下微微移動大頭針，你還會發(fā)現(xiàn)針頭（或針尖）的移動方向和大頭針實際移動的方向也相反。 （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，你又可以清清楚楚地看到大頭針了。而此時大頭針的方向和左右上下移動大頭針的情況與平時看到的完全一樣，但和實驗中看到的現(xiàn)象剛好相反。 三、對實驗的解釋 （1）實驗中對著燈光或明亮窗戶的小針眼，相當(dāng)一個點光源，當(dāng)它放在距眼睛15毫米左右的位置時，剛好在眼睛的前焦點

13、上，“點光源”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)域放了一個障礙物，這樣在視網(wǎng)膜上就會形成一個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，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，我們感到的卻是倒立的，而且，我們感覺到影子移動的方向，也和實際移動方向相反。這就間接證明，平時我們看到的正立物體，它在視網(wǎng)膜上形成的實像是倒立的。 為什么視網(wǎng)膜上所成實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。原來我們認(rèn)識物體，并不是靠直接認(rèn)識它在視網(wǎng)膜上所成的像，而是靠由視神經(jīng)系統(tǒng)將刺激信號傳入大腦所形成的視感覺。視網(wǎng)膜上形成倒立實像是事實，大腦產(chǎn)生正立物體的感覺也是事實。這是因為人從出生后，對周圍物體的認(rèn)識就是通過眼看手摸，視覺與觸覺并用來完成的，無數(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。據(jù)報導(dǎo)，一位尋求刺激的美國人，給自己特制了一付能使物體在視網(wǎng)膜上所成的倒立實像變?yōu)檎⒌难坨R。剛戴上時，整個世界都發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，所有物體都是倒立的，一切極不方便。但他堅持戴下去，經(jīng)過相當(dāng)長的一段時間的手眼并用，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