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帮助学生理解是觉得形成，并能协助解释近视、远视的形成，制作方法简单、成本低。关键词：眼球成像、模型、教具、制作方法眼球成像的折光系统是由角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体所组成。当眼前物体出现时，从物体表面反射出来的光线，通过折光系统透射投影到视网膜的相应部位，此时形成该物体的倒置的影像，这种生理功能与照相机的成像原理完全一样。视网膜的感光功能，将影像传入到大脑皮层的视觉功能代表区，经过大脑皮层的分析和综合功能，把倒置的影像纠正为物体的正立影像，此时产生了正确的视觉。 眼球折光系统功能正常的人，视网膜上能够聚焦成清晰的物体倒置影像，所以我们可以看

2、清眼前的事物，表示视力正常；如果由于眼球折光系统的折光能力太强或者眼球的前后径太长，造成了聚焦成像于视网膜之前，在视网膜上的物体影像不够清晰形成了近视眼，此时，可以戴上由适宜折光度的凹透镜所组成的近视眼镜予以纠正视力；如果由于眼球折光系统的折光能力太弱或者眼球的前后径太短，造成了聚焦成像于视网膜之后，在视网膜上的物体影像不够清晰形成了远视眼，此时，可以戴上由适宜折光度的凸透镜所组成的远视眼镜予以纠正视力。人教版七年级下册第六章“眼和视觉”这一课时的教学中，为了取得更好的教学效果，我自制了眼球成像模型，以帮助学生直观的体验到眼球成像的原理及过程。一、 制作材料：硬纸板若干、正方体纸盒、凸透镜（至

3、少是凸度差别明显的三块）、硫酸纸、透明胶布、订书器二、 制作方法：1、测量各个凸透镜的焦距及直径。2、在纸盒的一侧画出一个与凸透镜直径相当的圆并将圆挖空，将凸透镜置于纸盒内部圆形处并固定。3、在纸盒外多出凸透镜厚度约0.5厘米处用刻刀沿纸盒四周将纸盒切为两部分，之后将内置有凸透镜的纸盒固定好。4、截取宽约纸盒侧面长度，长为多于凸透镜焦距2厘米的硬纸板4块，嵌入内置有有凸透镜的纸盒内，并用订书针与纸盒的四个侧面固定。5、将之前截取的纸盒的另一端的底部切除，用透明胶带贴上相同面积的硫酸纸作为“视网膜”，把纸盒的两部分套合在一起。三、使用方法：1、用模型凸透镜一端对准光线较明亮处物体。2、通过调节硫

4、酸纸与凸透镜之间的距离，最终硫酸纸上将会出现清晰倒立缩小的象。3、将硫酸纸与凸透镜之间的距离拉长或缩短时，硫酸纸上出现一个模糊的倒立缩小像，在进行近视或远视成因的讲解时，使用不同焦距的凸透镜，来说明晶状体凸度的变化而导致近视和远视的形成，亦能达到很好的教学效果。四、说明眼球成像可由生物活动小组的同学制作，课堂上供各个班级小组使用，加强模型与眼球实际结构的对比，加深学生记忆。眼睛是怎样看见物体的要让学生明白其中的道理, 关键是使学把灯泡的半个球面均匀地涂上一层黑漆，等漆快干的时候，用小刀在上面刮出一个圆形的窗口，直径约为2厘米到3厘米。它相当于眼睛的瞳孔，用一个瓶盖作灯泡底座，把灯泡放在底座上。

5、再找一块透明的塑料薄膜，用细砂纸把它打毛，使它象一块毛玻璃。用胶布把它粘在没有涂漆的半个球面上，代表视网膜。 还要有一个凸透镜，用它来代表晶状体。透镜的焦距要选得合适，如果灯泡的直径是5厘米，可以选焦距约为13厘米的透镜；灯泡的直径是6厘米，则选焦距约为12厘米的透镜。 把一张桌子摆在窗户前，注意不要让阳光直接照在桌子上，最好是在室内光线比较暗的地方做这个实验。在灯泡中灌满清水，用木塞塞好，放在桌子上，把透镜摆在灯泡的前面，让它对准窗外明亮的景物。如下图6所示，调整透镜的位置，就可以在眼睛模型的后壁上看到窗外景物倒立的像，就象彩色电影一样。 利用这个模型，可以了解眼睛的构造，也可以懂得眼睛为什

6、么能够看见物体的原理。1：晶状体演示模型，我是受了水滴放大镜的启示。因为晶状体凸度可以变化，水滴大小亦可变化，我便将昆虫盒的盒盖口（无凸透镜的一面）用透明橡皮膜蒙上且将橡皮膜扎紧粘牢在盒盖外侧，使其不漏水，在盒盖外侧中间用锥子扎一个眼儿，眼儿粗细能穿进圆珠笔芯，截一段废弃的圆珠笔芯扎进用胶粘牢，使其不漏水，笔芯外端连中空的橡皮筋，橡皮筋另一头连橡皮球，在封闭的昆虫盒盖和橡皮球内事先注满水，这样，晶状体演示模型就制成了。 演示：由于昆虫盒盖上一面有凸透镜，当我们透过模型的盒盖部分看物体时，物体就会大一些，而如果我们用手挤压橡皮球，由于橡皮球、橡皮筋、覆盖橡皮膜的昆虫盒盖是一个完整的封闭系统，橡皮

7、球内的水就会被挤压进昆虫盒盖里，又由于覆盖昆虫盒的橡皮膜有弹性，在水的压力作用下，透明橡皮膜就鼓起来，便增加了原凸透镜的凸度 ，透过它看物体就会更大；当手放松时，橡皮球又会将挤压出去的水吸回来，橡皮膜就会瘪下去，恢复原凸透镜的凸度。从而演示晶状体的凸度变化。 2：眼球成像演示模型里，我装上了一个自制晶状体演示模型。具体制作方法是：把一个玩具橡皮球开两个圆洞，使两个洞正好相对，一个洞安上晶状体演示模型，让凸透镜朝外，另一个洞安上一段缝纫线线轴管，线管安装前在较细的一端粘贴上一块曝光的照相胶片，将细的一头插入橡胶球内，直到严丝合缝为止。再做个磁针底座似的支架支起来，这样就做成了眼球成像演示模型。在

8、这个装置里，晶状体演示模型相当于眼睛的晶状体，胶片相当于视网膜，线管相当于视神经，球内的空间相当于眼球内的胶状体。当用手挤压和放松控制晶状体的橡皮球时，晶状体对着的远近不同的物体在胶片上所成的图像，便可从线管里面观察到。 3：瞳孔控光演示模型，这个装置主要由三部分组成，线轴管，凸透镜，控光螺旋圈。将控光螺旋圈和凸透镜固定在一起，然后将它塞进线轴管较细的一端，用胶粘牢。控光螺旋圈可旋转，顺时针旋转时，便将里面的螺旋细钢丝拉紧成小圈，与钢丝粘接在一起的棕色丝绸块便像幕布一样被从四周拉起来张紧，从线轴管的另一端看进去光线就暗了，逆时针旋转，细钢丝自动松开，带动棕色丝绸块向四周退去，从线轴管看进去光线

9、就亮了。介绍一个与眼球成像问题有关的有趣实验 每当讲到凸透镜的应用照相机时，我们总是向学生介绍，人的眼睛也相当一部自动调节功能极强的照相机。眼球中的晶状体相当于可以自动变焦的照相机镜头（凸透镜），视网膜相当于照相底片。我们周围丰富多彩的各种景象通过眼球的会聚作用，在视网膜上形成清晰的缩小的倒立的实像，使视网膜上的神经末梢受到刺激，通过视神经将刺激信号传输到大脑，形成视感觉，我们就会看到五彩缤纷的世界。 对此，不少学生产生怀疑：我们看到的东西都是正立的，你却说视网膜上所成的实例是倒立的，这究竟是怎么一回事？视网膜上所成的实像真是倒立的吗？实践是检验真理的唯一标准，我们不妨通过原中国科技大学校长、

10、物理学家严济慈先生在六十年代介绍过一个简单实验来回答学生的疑问。 一、实验的基本思路： 我们知道，为了看清远近不同的物体，即在视网膜上形成清晰的倒立实像，眼睛会自动调节其焦距，但其调节能力有一定的限度，对正常眼睛来说，它能调节到的最小焦距大约在15毫米左右。由于最小焦距的限制，被观察的物体距离眼睛不能太近，当距离小于20厘米时，正常眼睛就无法看清这个物体了。我们还知道，实像与影子是两个不同的概念，其形成的原因也不同。实像是物体上各点发出的光（或反射出的光）经过凸透镜的会聚而形成的，它一定是倒立的，即实像的上下左右与物体刚好相反。影子则是由于物体挡住了射向它的光线，在其后面形成的光线照不到的阴暗

11、区域，影子的上下左右与物体是完全一致。 这个实验的基本思路就是想办法在视网膜上形成某个物体的影子，看看我们有什么感受，并与我们直接观察这个物体的感觉进行比较，然后从中悟出点道理，以解释上述疑惑。 二、实验步骤及现象 （1）拿一张不太薄的纸片，用大头针在上面扎一个小眼，眼要尽量小一点。用一只手把纸片放在眼前，使针眼对着灯光或明亮的窗户，并慢慢将纸片移近眼睛，直到眼前出现一片明亮的光斑为止（此时纸片距眼睛大约15毫米左右）。 （2）用另一只手拿一枚大头针（针头、针尖向上都可以）。把大头针放在针眼与眼睛的瞳孔之间，并尽可能的靠近瞳孔，耐心地上下左右移动大动针，直到在明亮的光斑中出现一条黑线为止。然后

12、再稍徽上下移动一下大头针，就可以看到一个清晰的黑色大头针针头（或针尖）了。这时，你会发现黑色的针头（或针尖）的方向刚好和实际相反。如果再左右上下微微移动大头针，你还会发现针头（或针尖）的移动方向和大头针实际移动的方向也相反。 （3）保持大头针的位置不变，去掉纸片，你就看不到那枚大头针了。慢慢地把大头针往远处移，大约移到距眼睛20厘米左右时，你又可以清清楚楚地看到大头针了。而此时大头针的方向和左右上下移动大头针的情况与平时看到的完全一样，但和实验中看到的现象刚好相反。 三、对实验的解释 （1）实验中对着灯光或明亮窗户的小针眼，相当一个点光源，当它放在距眼睛15毫米左右的位置时，刚好在眼睛的前焦点

13、上，“点光源”发出的光经过眼睛折射，成为平行光投射的视网膜上，我们就感到有一个明亮的光斑（图1）。 （2）大头针放在纸片与瞳孔之间并尽量靠近瞳孔，相当于在光线经过区域放了一个障碍物，这样在视网膜上就会形成一个正立的大头针的影子（图2）。 （3）影子刺激视网膜上的神经末梢，并通过视神经向大脑中枢传输信号，形成视感觉，我们就看到了倒立的影子。也就是说，当视网膜上形成正立的影子时，我们感到的却是倒立的，而且，我们感觉到影子移动的方向，也和实际移动方向相反。这就间接证明，平时我们看到的正立物体，它在视网膜上形成的实像是倒立的。 为什么视网膜上所成实像或影子的方向总是与我们感觉到的方向相反呢？科学家们经

14、过研究找到了答案。原来我们认识物体，并不是靠直接认识它在视网膜上所成的像，而是靠由视神经系统将刺激信号传入大脑所形成的视感觉。视网膜上形成倒立实像是事实，大脑产生正立物体的感觉也是事实。这是因为人从出生后，对周围物体的认识就是通过眼看手摸，视觉与触觉并用来完成的，无数次的手眼并用，反复把视觉与触觉联系和统一在一起，最终才得到“视网膜上的倒像是正立物体”的正确认识。据报导，一位寻求刺激的美国人，给自己特制了一付能使物体在视网膜上所成的倒立实像变为正立的眼镜。刚戴上时，整个世界都发生了翻转，所有物体都是倒立的，一切极不方便。但他坚持戴下去，经过相当长的一段时间的手眼并用，逐渐适应并养成了新的习惯，他再不感到物体是倒立