4.6神奇的眼睛

第六节神奇的“眼睛”
【教学目标】
1、知识与技能：
1、了解眼睛的构造，知道眼睛是怎样看见物体的
2、了解近（远）视眼的成因，知道眼镜是怎样矫正视力的
3、了解显微镜、望远镜的基本结构。

4、知道显微镜、望远镜里的物镜、目镜的作用。

5、了解透镜在日常生活中的应用。

6、了解照相机、投影仪的构造及各部分的作用。

2、过程与方法：
1.了解眼睛看物体的机理
2.
3.经历制作模型照相机的过程，了解照相机的成像原理。

3、情感态度与价值观：
1.初步认识科学技术对于社会发展和人类生活的影响。

2.使学生具有眼保健意识。

3.具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。

4.初步建立将科学技术应用于实际的意识。

【教学重点】
1、眼睛成像的机理
2、放大镜、显微镜、望远镜及照相机的原理。

3、放大镜、显微镜、望远镜的用途
【教学难点】
1.认识近（远）视眼
2.放大镜、照相机、摄影仪的成像原理。

3．放大镜、显微镜、望远镜的用途。

【教具准备】放大镜、光屏、显微镜、照相机、多媒体投影仪。

【教学过程】
（一）引入新课
同学们，我们一起来看一篇文章《假如给我三天光明》
我多么渴望看看这世上的一切，如果说我凭我的触觉能得到如此大的乐趣，那么能让我亲眼目赌一下该有多好。

奇怪的是明眼人对这一切却如此淡漠！那点缀世界的五彩缤纷和千姿百态在他们看来是那么的平庸。

也许人就是这样，有了的东西不知道欣赏，没有的东西又一味追求。

在明眼人的世上，视力这种天赋不过增添一点方便罢了，并没有赋予他们的生活更多的意义。

请你思考一下这个问题：假如你只有三天的光明，你将如何使用你的眼睛？想到三天以后，太阳再也不会在你的眼前升起，你又将如何度过那宝贵的三日？你又会让你的眼睛停留在何处？
（二）进行新课
1.眼睛的构造
师：我们先来了解一下眼睛的构造（幻灯片：眼球剖面图），大家看，A是什么
生：睫状体
师：后面呢，依次是……
生：角膜、晶状体、视网膜、视神经
师：那我们的眼睛究竟是怎样看见物体的呢？
2.眼睛成像的机理
生：物体发出的光经过晶状体的折射成像在了视网膜上
师：哎，这是不是和我们前面刚学过的凸透镜成像很像啊。

我们来看一下，在凸透镜成像中，远处的物体经过凸透镜折射后在光屏上成了一个倒立、缩小的实像。

同样的对于我们眼睛，远处的物体经过晶状体折射后在视网膜上成了一个倒立、缩小的实像，这样我们就看见了清晰的物体，所以晶状体和视网膜就分别相当于什么
生：晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏
师：那它们是不是完全一样呢？是不是没有区别呢？
生：不是
师：那他们究竟有什么区别呢，我们来看一下（播放凸透镜成像规律动画），在凸透镜成像中，当物距发生变化时，像距怎样
生：也在变化
师：但对于我们眼睛大家注意，我们之所以能看清远近不同的物体是因为像成在了视网膜上，这样视网膜到晶状体的距离就是像距，而又因为视网膜到晶状体的距离是保持不变的，所以对于眼睛当物距发生变化时，像距是不变的，那我们眼睛是怎样做到这个的呢？我们看一下下面的情况，物体发出的光经凸透镜折射后成像于S’,如果我们将物距减小，这时像距就应该S S’
生：增大，因为物近像远
师：如果物距增大，像距就该
生：减小，因为物远像近S S’
师：现在我们不改变物距，但要让它们的像都成在第一个像的位置，该怎么办
生：思考S S’
师：我们看一下，第二个物体它的像如果要成在这那它的折射光线相对于原来怎样
生：折射程度更大
师：嗯，所以我们应该选择一个相对于A凸透镜更怎样的凸透镜
生：更厚的B凸透镜
师：哎，很好，因为我们前面讲过凸透镜越厚，其聚光能力越强，焦距越小。

我们再看第三个，同样的要使它的像成在这，它的折射程度更
生：更小
师：也就是要选择一个比A聚光能力更弱的凸透镜，所以我们选择了更薄的凸透镜。

所以说如果当物距发生变化时要使像距不变，就可以改变凸透镜的厚度，也就是它的焦距。

现在大家来看看我们眼睛看远近不同的物体时晶状体有什么变化，是不是和凸透镜的变化一样呢？（播放动画）大家注意看当老师移动物体改变物距时晶状体的变化（先将物体移远），大家看当物距增大时晶状体怎样
生：变薄了
师：（再将物体移近）大家看当物距减小时晶状体怎样
生：又变厚了
师：所以我们正常的眼睛就是通过这样自我调节晶状体的厚度来使物体的像始终落在视网膜上以使我们能清楚地看到物体。

我们把正常的眼睛看近处物体最清晰而又不疲劳的距离叫明视距离，大约是25cm
3.近视眼成因及矫正
师：现在我们来看这幅图片，近视眼大国，我国近视眼就有近4亿人数，据调查初中生近视眼的发生率就有55.2％。

那究竟近视眼是怎样形成的呢？（PPT）大家看正常眼看远处物体时视网膜上成了清晰的像，如果近视眼看同样远的物体，视网膜上没有清晰的像，这时我们会想到怎么办
生：把物体拿近些
师：哎，很好，大家看当物体移近了后视网膜上果然呈现了清晰的像。

那大家想想近视眼看远处物体时像成在了视网膜前还是后
生：前正常眼
师：这是为什么呢，我们来作图分析一下（黑板作图讲解分析）
近视眼
师：所以近视眼看不清远处的物体就是因为晶状体变厚，对光的会聚能力增强，使像成在了视网膜前面。

那能不能验证呢？
生：能，将光屏向前移动看像能否清晰地成在光屏上
师：嗯，那我们看光屏上有没有清晰的像呢？（PPT）哎，光屏上确实出现了清晰的像。

那对于近视眼我们该如何矫正呢？
生：加凹透镜
师：因为近视眼是因为会聚能力增强，那我们就该想办法使它的会聚程度减弱，所以我们就可以加一个凹透镜，这样就可以使像成在视网膜上了。

所以近视眼的矫正方法就是：配戴合适的凹透镜。

那究竟要怎样才算合适呢？大家戴的眼镜就是凹透镜，它是不是有度数啊，那这个度数是怎样确定的呢？大家注意我们眼镜的度数与晶状体的焦距有关，它们的关系是：度数=(1/f)×100，f的单位是m。

大家计算一下如果
f=50cm,度数是多大
生：200度
4. 远视眼成因及矫正
师：既然有近视眼那肯定也有
生：远视眼远视眼
师：大家看这位老奶奶穿针时是不是拿的比较远，因为老年人一般都是远视眼，他们看不清近处的物体。

那远视眼又是怎样形成的呢？（黑板作图讲解分析）所以远视眼的成因就是：晶状体变薄，对光的会聚能力减弱，使像成在了视网膜后面。

那对于远视眼又该如何矫正呢？
生：加凸透镜
师：因为远视眼是因为会聚能力减弱，所以我们就该想办法使它的会聚程度增强，加了凸透镜后像就可以成在视网膜上了。

所以远视眼的矫正方法就是：配戴合适的凸透镜
5.透镜的应用
1．放大镜。

师：请同学们用桌面上的凸透镜靠近课本，观察课本上的字，你看到了什么现象?
生：课本上的字被放大了。

师：那么你手中的凸透镜就是什么?
生：就是放大镜。

师：对。

再请大家判断放大镜所成的像与物是在放大镜的同侧，还是异侧?是实像，还是虚像?判断依据是什么? 生：放大镜所成的像与物是在放大镜的同侧，是虚像，因为用光屏承接不到像，所以是虚像，眼睛与物在透镜的异侧，透过凸透镜观察所成的像，所以像与物在透镜同侧。

师：你观察得很仔细，讲得很好，放大镜的焦距是较短，还是较长?
生：我猜放大镜的焦距较远。

师：对。

隔着放大镜看物体总是放大的吗?
生：隔着放大镜看较近的物体，物体是正立、放大的，隔着放大镜看远处物体，物体是倒立、缩小的。

师：你知道这是什么原因吗?
生：因为放大镜是凸透镜，隔着放大镜看远处物体，u<f，所成的像是正立、放大的像，隔着放大镜看远处物体，u>2f，所以所成的像是倒立、缩小的像。

师：讲得很好。

用放大镜观看近处的物体，物距小于焦距时才是放大的。

因此，物体应放在离放大镜小于焦距的位置才合适，在什么位置所成的像最大?请大家观察。

生：物体离放大镜的距离接近于焦距时，所成的像最大。

师：对，请全班同学都进行观察。

板书：1．放大镜：焦距短的凸透镜，u<f，成正立、放大虚像。

2．显微镜
师：用放大镜能观察细胞吗?怎么办?
生：不能，用显微镜。

学生分组实验：用显微镜观察植物细胞。

师：课前我已要求大家查资料，关于显微镜你知道什么?请大家踊跃举手起来向全班同学交流。

生甲：显微镜的目镜和物镜都是凸透镜，用显微镜可以观察微生物细胞等人眼无法看见的物体。

生乙：随着科学技术的发展，人们又研制了电子显微镜和隧道显微镜。

目前通用电子显微镜的放大倍数可达50万倍。

借此人类能观察到许多物体的细微结构；用隧道显微镜甚至可以看到金属原子，因此显微镜被广泛应用于科学研究、工农业生产技术等方面。

师：两位同学讲得很好，还有吗?
生丙：还有超声显微镜。

这是利用超声显示物体微细结构的装置，又称声学显微镜，又简称声镜。

原理是利用物体声学特性的差异来显示物体，所谓物体声学特性指的是声阻抗率和声衰减，它们与物质的弹性和黏性有关。

超声显微镜给出的是物体的声学像或弹性像。

超声显微镜不需透光，对样本片不需染色，不要损坏样品表面即可进行内层观察，适合于大规模集成电路的检验等。

生丁：我还知道场离子显微镜。

一种分辨率极高(2—3nm)，能直接用于观察金属表面原子的分析装置，简称FIM。

FIM是一种点投影的显微镜，它与通常的高分辨率电子显微镜不同，它成像时不使用磁或静电透镜，是由所谓成像气体的“场电离”过程来完成的。

师：以上几位同学讲得很好，大家以掌声鼓励。

下面请大家看课件播放的动画及配文。

画面一：显微镜构造成像过程
配文：显微镜是增大观察微小物体视角的。

显微镜的目镜和物镜都凸透镜。

物镜的焦距f物短，目镜的焦距f 目较长。

物体放在物镜焦点与两倍焦距之间、接近焦点，物镜所成的实像在目像的焦平面上，目镜中看到的是虚像。

显微镜的物镜焦距要短的原因之一是取得较大的放大率，镜筒也可做得短一些，用起来方便；原因之二是物镜可以更接近物体，因此进入镜筒的光通量可以增多，像容易看到清楚一些。

显微镜的目镜焦距要大于物镜的焦距，但不可过大，因为焦距过大将降低显微镜的放大率，而且要用较长的镜筒，使用起来不够方便。

画面二：电子显微镜和隧道显微镜的构造及成像
配文：电子显微镜一般是利用电子透镜聚焦电子束，形成放大倍数很高的物体图像的设备，属于电子光学仪器。

由于电子的德布罗意波披长比光波要低几个量级，所以有高分辨成像的能力。

一种透镜式的电子显微镜的分辨能力可达到0.3nm。

为解决纳米级检测与加工等问题，美国IBM公司的G. Binnig等人于1982年制出了扫描隧道显微镜(STM)，于1986年又相继制出可用于绝缘材料检测的原子力显微镜(AFM)。

两镜均可达到原子级的分辨率(十分之一纳米)，并于1986年获得诺贝尔奖金。

扫描电子隧道显微镜的基础是量子力学揭示的隧道效应。

继后，又有人研制出磁力显微镜(MFM)与静电力显微镜(EFM)等等，形成了扫描探针显微镜(SPM)族。

扫描探针显微技术在此后的发展是由表面几何形体的检测到表面微观物理量的检测，从表面检测又发展到对表面进行原子级的加工和修整。

在探针上施加一定的偏压，它可以从工作表面“浮获”一个原子，然后将其移动到适当的位置，再予以释放。

因此，就可以按照人们的意图，进行原子操作，或分子组装。

有人曾以STM针尖移动被吸附在Ni原子表面的Xe 原子，组成“IBM”三个字，每个字母的长度仅为4nm。

我国科学家在隧道显微镜下，成功地将24个铜原子在铁厚子表面围成一圈。

纳术技术就是在隧道显微技术的基础上才得以发展。

3．望远镜。

师：下面请同学们用望远镜观察远处物体。

学生分组实验：用望远镜观察远处物体。

师：你们观察到了什么现象?
生：远处物体被放大了。

师：远处的物体真的被放大了吗?
课件演示动画：望远镜的构造及成像过程。

配文：有一种望远镜也是由两组凸透镜组成的。

靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫做物镜。

物镜的作用是使远处物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。

师：有疑问吗?
生：物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，根据前面探究的结果，这样所成的像是缩小的!为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了?
师：我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小：十分重要。

望远镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，用加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。

望远镜物镜的直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮。

这一点在观测天空中的暗星时非常重要。

现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以求观测到更暗的星。

除了凸透镜外，天文望远镜也常用凹面镜作物镜。

你们还知道哪些望远镜?
生甲：哈勃望远镜。

生乙：射电望远镜。

板书：3．望远镜
4．照相机和投影仪。

让学生观察照相机的构造。

师：你能说说照相机的构造吗?
生：镜头、机壳、调焦装置、取景窗、快门按钮……
师：照相机的“像”是怎么形成的?
生：照相机的镜头就相当于一个凸透镜，来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶卷上，形成一个缩小的像。

胶卷上涂着一层对光敏感的物质，它在曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶卷亡，经过显影、定影后成为底片，再用底片洗印就可以得到相片。

师：讲得很好，下面请看课件演示。

课件演示照相机的构造、成像过程。

师：照相机的成像是凸透镜成像规律中的哪一条?
生：当u>2f，成倒立、缩小的实像、像与物在透镜的异侧。

师：你知道有哪些照相机吗?
生：傻瓜机、数码照相机……
板书：4．照相机和投影仪
教师向学生介绍投影仪，并用课件演示投影仪的构造和成像过程。

师：投影仪成像是凸透镜成像规律中的哪一条?
生：当f<u<2f时，成倒立、放大的实像，像与物在透镜的异侧。

师：这节课大家都很认真，积极发言，特别是积极查资料，这种习惯要保持，可以大大扩大你们的知识面，提高学习能力。

【课堂小结】
通过本节课学习，我们学习了眼睛的成像原理及近视眼与远视眼的成像原理，了解了神奇的“眼睛”——放大镜、显微镜、望远镜、照相机、投影仪的用途。

以及放大镜、照相机、投影仪的工作原理。

【板书设计】
第七节神奇的“眼睛”
1.近视眼成因及矫正
2.远视眼成因及矫正
3．放大镜：焦距短的凸透镜，u<f，成正立、放大、虚像。

4．显微镜。

5．望远镜。

6．照相机和投影仪。

照相机工作原理：u>2f，成倒立、缩小、实像。

投影仪工作原理：f<u<2f成倒立、放大、实像。