Naravoslovje 7 - priročnik za učitelja

Pri tem je dobro vedeti, da okulisti izražajo lastnosti leč z lomnostjo, ki je enaka obratni vrednosti goriščne razdalje.Lomnost merijo v dioptrijah; 1 dioptrija = 1/m. Leča v človeškem očesu ima goriščno razdaljo okoli 1,7 cm, lomnikoličnik snovi, ki jo sestavljajo, pa je približno 1,41. Lomnost te leče je torej skoraj 58 dioptrij.Model delovanja očesa in fotoaparataV razvoju živalskih vrst so načini vidne zaznave prešli veliko razvojnih stopenj. Pri nekaterih vrstah najdemo zelopreproste oči, pri drugih pa bolj zapletene in izpopolnjene. Kljub temu pa ima večina oči podobne osnovne sestavnedele in delujejo po podobnih načelih. S stališča optike je to načelo camere obscure, ki smo jo spoznali v dvehizvedbah pri obravnavi nastanka slike (delovni zvezek, 10. naloga). Sliko, ki nastane na »zaslonu« očesa, zaznajosvetlobno občutljive celice, ki jo pretvorijo v sporočilo možganom. Ti povedo živemu bitju, kaj je videlo.Na tej učni stopnji imamo dovolj osnov, da lahko pojasnimo optični vidik delovanja očesa. Če je le mogoče, se stem ukvarjamo tudi bolj podrobno.Če povečamo vhodno odprtino (luknjico) na cameri obscuri, postane slika svetlejša in manj ostra. Za preprostorazlago tega najprej poskusimo, kaj se zgodi, če imamo namesto ene luknjice dve, tri, štiri … V ta namen lahkouporabimo preprosto camero obscuro, ki smo jo naredili po izvedbi 1. Vsaka luknjica da svojo sliko. Te slike nenastanejo na istem predelu zaslona, ampak so ustrezno premaknjene. Velika odprtina pomeni množico majhnihluknjic, zato nastane množica premaknjenih slik. Celotna slika je bistveno svetlejša, saj vsebuje svetlobo množiceslik, ker pa so te premaknjene, celotna slika ni ostra. Tak rezultat dobimo tudi z risanjem žarkov.Sliko na zaslonu, ki je nastala v cameri obscuri z večjo vhodno odprtino, izostrimo z zbiralno lečo. Pri tem moramopostaviti lečo na pravilno oddaljenost od zaslona. Pri cameri obscuri v izvedbi 1 premikamo lečo tako dolgo, da jeslika na zaslonu ostra; pri cameri obscuri v izvedbi 2 pa lečo lahko pritrdimo na škatlo in pomikamo zaslon takodolgo, da je slika na njem ostra. Camero obscuro v izvedbi 2 lahko prilagodimo tako, da namesto luknjice uporabljamorazlične zaslonke, ki jih lahko menjavamo. Pripravimo jih na primer iz neprozornega kartona in z njimiprekrijemo oziroma preoblikujemo vhodno odprtino. Z njimi lahko ugotavljamo povezavo med velikostjo odprtinein kakovostjo slike na zaslonu. Če imamo na voljo nekaj zbiralnih leč z različnimi goriščnimi razdaljami, lahkougotavljamo tudi, kakšna je slika pri enaki odprtini in pri različnih lečah. Če leče ne menjavamo in dobimo ostrosliko s pomikanjem zaslona, imamo model delovanja fotoaparata. Zaslon pri očesu je zadnja notranja stena zrkla.Spreminjanje razdalje med lečo in zaslonom zahteva spreminjanje oblike celotnega očesnega zrkla ali pa pomikanjeleče v njem. Zrklo, ki spreminja obliko, je teže dobro zaščititi. Tudi pomikanje leče v zrklu srečamo le pri zeloredkih živalskih vrstah. Najpogostejše so živalske vrste, ki spreminjajo obliko leče. Če torej na modelu pri stalnirazdalji med lečo in zaslonom izostrimo sliko z uporabo najprimernejše leče (imeti moramo torej več različnih leč),smo dobili model delovanja očesa.S camero obscuro v izvedbi 2 lahko opazujemo tudi povezavo med barvami na sliki in količino svetlobe, ki padena zaslon. Kadar je svetlobe malo (če je na primer vhodna odprtina zelo majhna ali če opazujemo slabo osvetljenpredmet), je slika, ki jo dobimo na zaslonu, v sivih odtenkih. Ko na zaslon pade dovolj svetlobe, postane slika barvna.Podobno deluje tudi (človeško) oko. V mrežnici so fotoreceptorji dveh vrst, čepki in paličice. Ko je svetlobe dovolj,jo zaznavajo čepki, kadar pa je je malo, pa paličice. Obstajajo tri vrste čepkov, delimo pa jih glede na valovnodolžino svetlobe, ki jo absorbira vidni pigment v njih: dolgovalovni (rdeči), srednjevalovni (zeleni) in kratkovalovni(modri). Čepki so torej odgovorni za barvni vid. Kadar je svetlobe malo, je čepki ne morejo več zaznati. Nasprotnopa paličice zaznajo že zelo majhne svetlobne tokove. V njih je le ena vrsta vidnega pigmenta (rodopsin). Paličicene ločijo barv, pač pa zelo dobro razlikujejo majhne svetlobne tokove. Nočno gledanje je črno-belo.Z modelom očesa lahko ugotavljamo tudi vpliv oblike zenice na sliko. V živalskem svetu imajo zenice namrečrazlične oblike.Oči nekaterih živaliRazvoj oči ima dva vrhunca, lečno oko in sestavljeno fasetno oko. Lečne oči so razvili vretenčarji in mehkužci,fasetno oko pa prevladuje pri členonožcih. Lečno oko deluje po načelu camere obscure z večjo vhodno odprtino.Leča preslika podobo okolice na mrežnico, ki je na zadnji notranji strani očesnega zrkla. Fasetno oko sestavljajofunkcionalno samostojne enote, omatidiji. Vsak omatidij deluje po načelu lečnega očesa: ima svojo lečo in preprostzaslon (retinulo), kjer nastane slika ozkega zornega polja. Število omatidijev, ki sestavljajo posamezno oko, je prirazličnih vrstah zelo različno, od nekaj enot do pet, deset tisoč in več. Vsak od obeh tipov oči ima svoje prednostiin slabosti. Če upoštevamo številčnost živalskih skupin in število osebkov, ki imajo lečni ali fasetni tip očesa, ugotovimo,da pojavnost fasetnega očesa močno prevlada nad lečnim.Opisani osnovni mehanizem delovanja očesa ima veliko prilagoditev oziroma posebnosti. Nekaj jih je povezanihs spreminjanjem oblike leče. Ptiči plenilci, npr. jastreb, sokol in orel, imajo vid prilagojen na svoj način lova – so106