文长沙市麓山国际实验学校G1404 朱艺峰

眯眼为何让物像更清晰

文长沙市麓山国际实验学校G1404 朱艺峰

近视是指眼睛在不用调节的情况下，较远的光线经眼睛内的屈光系统屈折后，聚集在视网膜前，在视网膜上不能形成清晰的物像，导致远方物体看不清楚。近视主要的形成原因是晶状体屈光度降低或眼球前后径变长。

患上近视的人喜欢眯眼看事物，以减少视网膜上物像的模糊程度，这是为什么？

资料显示，眯眼能减少物像模糊程度的原因有如下几点：减少弥散光线，改善视敏；使角膜改变屈光度；使晶状体改变屈光度。

根据以上结论，我将实验分成两部分。

实验一

1.器材

光具座、光屏、蜡烛、火柴、焦距为5cm的凸透镜，带小孔的不透明纸板。

2.步骤

（1）将凸透镜固定在光具座上。

（2）将光屏置于离透镜距离为2f=10cm处，将蜡烛置于距透镜位置11cm（＞2f）处，并使透镜、蜡烛、光屏位于同一直线上，如图1。

（3）点燃蜡烛，此时光屏上所成的像为倒立、缩小的模糊实像，将带小孔的不透明纸板置于凸透镜前，同时移动距离，观察光屏上的成像情况，并记录。

经过实验可发现，将带小孔的不透明纸板置于透镜前0.5cm至1.5cm处成像效果最好，与实际情况相符。

3.结论分析

凸透镜前放一个有小孔的不透明纸板可减少弥散光线并起到一定的小孔聚焦作用，使模糊的像变清晰，近视眼眯眼时所起到的作用与其相似。

实验二

人在眯眼时睫状体收缩，使晶状体屈光度减小（焦距增大），同时对角膜产生相同的作用。为验证此观点，我进行了实验二。

1.器材

光具座、光屏、蜡烛、火柴，f=5cm的凸透镜，f=10cm的凸透镜。

2.步骤

（1）将光屏、蜡烛、凸透镜依次安装，使其位于同一直线上，如图2。

（2）使用不同焦距的凸透镜分别进行实验，改变物距（u）、像距（v），并使u≥2f，f＜v≤2f，进行实验，记录结果。

根据实验数据发现，对于同一物距，不同焦距的凸透镜成像的位置不同，焦距越大，同一物距成像的位置离凸透镜距离越大。但f、u、v这三个量之间有什么关系？

三、公式推导与分析

如图3，f为凸透镜焦距，u为物距，v为像距，c为物体长度，d为物体成的像的长度。

为方便用函数法解决此问题，将凸透镜的主光轴与平面直角坐标系的横坐标轴（x轴）关联，将凸透镜的理想折射面与纵坐轴（y轴）关联，将凸透镜的光心与坐标原点关联，则点A坐标为（-u，c），F（f，0），A'（v，-d）C（0，c）。

设AA'、A'C分别位于直线l1、l2上。

设l1解析式为y=k1x，l2的解析式为y=k2x+b，将A（-u，c），A'（v，-d），F（f，0），C（0，c）代入相应解析式得：

∴l1解析式为解析式为

将A'（v，-d）代入两方程得：

将实验结果所得的数据代入公式，由计算结果可知，实验结果与理论结果大致相同，排除实验误差的影响，实验结论可靠。

四、总结

根据以上实验所得到的结论可知，近视眼在眯眼时能减少视网膜上物像模糊程度的主要原因有两个。

1.眯眼时眼睑形成的小孔使通过瞳孔的光线减少，减少了弥散光线，起到小孔成像的作用。

2.眯眼时由于眼轮匝肌的收缩，使角膜、晶状体的焦距增大，根据公式可知，当物距u不变，f增大时，v也会随之增大，使物体成像在视网膜上（或成的像与视网膜距离减小），从而使视网膜上物像的模糊程度降低，看到的物体也就更清晰。