Урок-семінар у 7 класі Тема. Оптика в природі та медицині. Мета


с. 1
Вчитель фізики: Кутасевіч Н. О.

Урок-семінар у 7 класі

Тема. Оптика в природі та медицині.

Мета: навчальна: систематизувати й узагальнити знання учнів з теми «Світлові явища»;

розвиваюча: у процесі підготовки до уроку розвивати навички самостійної роботи з літературою; розвивати інтелект і мову, ініціативу, активність учнів; ознайомити учнів із застосуванням оптичних приладів у лікуванні;

виховна: розвивати інтерес до навчання, до читання науково-популярної й технічної літератури.

Тип уроку: урок-семінар.

Орієнтовний план і методи проведення уроку

1. Мотивація навчальної діяльності (вступне слово вчителя).



«Природа! Ми нею оточені й охоплені непереможно, нам не вийти з неї...» (Й. В. Ґете)
2. Сприйняття й усвідомлення нового матеріалу («семінар»).

Вчитель: Світло і око. Як це починалось? Який еволюційний шлях пройшло наше око, щоб стати еталоном досконалості, вершиною творива Природи?

Можна зробити припущення, що життя виникло за участю світла. На нашій планеті майже немає істот, байдужих до світла. Навіть одноклітинні тварини, у яких немає очей, і ті відрізняють світло від темряви.

Початок органу зору дала поява спеціальних світлочутливих клітин. До цих пір на Землі збереглися живі істоти, які фіксують світло за допомогою пігментних клітин. Серед них добре відомий дощовий черв’як. У нього немає очей, проте в шкірі багато світлочутливих клітин. Ось з таких розкиданих по всій поверхні тіла клітин і виникли в процесі еволюції очі. Спочатку це були просто плямки, скупчення світлочутливих клітин. Такі очі добре розрізняють світло від темряви, але напрямок світла визначити не можуть.

Подальша історія розвитку очей така: світлочутливі клітини ховаються під прозоре покриття, з’являються екрани з пігментних клітин, які роблять неможливим освітлення зі всіх сторін. Потім світлочутливі плямки перетворюються в ямки або навіть бульбашки – перші справжні очі. Вони можуть вловлювати лише світло, що йде в певному напрямку, тому дуже легко визначають напрямок падаючого проміння. Потім з’являються світло заломлюючі системи, акомодаційні пристрої, що змінюють ступінь заломлення світлових променів, і, на кінець, око рухливий апарат, який дав змогу вести активний пошук зорової інформації.

Око людини влаштоване не гірше сучасного фотоапарату. Воно має спеціальні пристосування, що заломлюють світлові промені і фокусують їх на внутрішній поверхні задньої стінки ока, діафрагму, що регулює кількість світла, що проникає в середину, і світлочутливі елементи, збудження яких по волокнах зорового нерва транслюється в затильні області мозку, де, як на екрані телевізора, відбувається своєрідна розгортка, виникають зорові образи.

Вчитель: Навколишній світ дуже різноманітний. Кожна тваринка має свою особливість, в тому числі особливі очі різних істот.

Щоб чітко бачити навколишні предмети, необхідно дуже точно сфокусувати їх зображення на сприймаючих елементах. В сучасних фотоапаратах це досягається переміщенням об’єктиву. Точно таку ж конструкцію можна зустріти в очах деяких хребетних. Кристалик є однією з головних заломлюючих середовищ ока. У риб та амфібій кристалик може рухатися вздовж оптичної осі ока. У рептилій, птахів та деяких звірів є пристосування, які дозволяють їм здійснювати фокусування, змінюючи кривизну кристалика, і відповідно його оптичну силу.

Цікаво, що у кристалика змінюється як правило кривизна його передньої поверхні, радіус якої коливається між 6 і 10 мм. Радіус задньої поверхні змінюється не більше, ніж на пів міліметра.

В заломленні світла в основному приймають участь роговиця та кристалик. Показники заломлення роговиці та рідини, що знаходиться за нею, майже такі, як у води. Тому під водою зір людини погіршується. Світлові промені, які потрапляють в око, проходять крізь роговицю не заломлюючись, а один кристалик не в змозі сфокусувати світловий потік. У воді людина стає далекозорою. Для водолазів і аквалангістів зображення отримується цілком чітким, лиш предмети здаються на третину більшими, ніж в дійсності. (Між оком і водою шар повітря і скло.)

Роговиця риб, як і людини, нездатна у воді заломлювати світлові промені. Вона у них плоска, зате кристалик кулеподібний. У китів роговиця випукла, показник її заломлення великий, у фокусуванні приймають участь і роговиця, і кристалик.

Жуки-вітрячки живуть у воді, але є частими гостями на суші. Природа забезпечила їх двома парами очей: одна пара – для води, друга – для повітря. Аналогічно побудовані очі у чотириочки, що проживає у водоймах Центральної та Південної Америки. Фактично у неї два звичайних ока, тільки зіниці їхні витягнуті у вертикальному напрямку і розділені на дві частини спеціальною перетинкою. Заломлюючі середовища верхньої частини ока пристосовані до повітря, а нижньої – до води.

Баклани можуть дуже сильно змінювати кривизну кристалика. У бакланів оптична сила кристалика 40-50 діоптрій, тому вони однаково добре бачать і дуже близькі, і дуже далекі предмети.

Очі тварин іноді досягають велетенських розмірів: у глибоководних молюсків до 20 см в діаметрі, у глибоководних риб і молюсків очі мають телескопічну, подовжену форму і дуже велику зіницю. Все це напрямлене на те, щоб зібрати всередині ока як можна більше світла. В глибоководних риб та наземних хижаків внутрішня поверхня ока має блискучий шар, так зване дзеркальце, яке відображає падаюче на нього проміння. Дякуючи цьому дзеркальцю світяться вночі котячі очі. Такі очі здатні максимально використовувати потрапляюче у них світло.

Людське око здатне зберігати на сітчатці зображення протягом 1/18 секунди. Дякуючи тому, що під час демонстрації кінострічок окремі діапозитиви змінюються з частотою 24 кадри за 1 секунду, ми бачимо неперервне зображення. Птахи і літаючі комахи так довго зоровий образ на сітчатці не зберігають. Це допомагає їм бачити навколишній світ при швидкому польоті. Зате вони позбавлені задоволення дивитися кінострічки. Для того, щоб комахи побачили єдине зображення, необхідно було б пропускати не менше 200 кадрів за 1 секунду.

Вчитель: Нас оточує цікавий і яскравий світ. Як же колір впливає на нас?

Сприйняття кольору людиною глибоко емоційне. Один з перших дослідників кольору, відомий німецький поет В.Гете, писав про здатність кольору створювати настрій: жовтий – веселить і бадьорить; зелений – умиротворяє; синій – викликає сум. Колір робить речі „важкими”, „легкими”, „холодними”, „гарячими”. Колір має величезний вплив на людину. Найбільш благо приємну дію на працездатність виявляють зелені і жовті кольори. Вони загострюють зір, прискорюють зорові реакції, понижують внутрішньо очний тиск, загострюють слух. Червоний колір збуджує; це колір революції, перемоги. „Жовте” оточення, однак, не завжди корисне. Англійські психологи помітили, що жовта кабіна літака викликає приступ „морської хвороби” навіть у досвідчених пілотів. Довготривала дія червоного кольору створює кольорову втому. Зелений колір допомагає швидко зняти больові відчуття, викликані червоним кольором. Таким чином, колір бачить не око, а людина, і це значно ускладнює теорію кольорового зору, і правий був, ймовірно, один з фізіологів, який писав, що „...око – це частина мозку, винесена на периферію для здійснення зв’язку з зовнішнім середовищем”.

Колір використовують для лікування. У Франції, поблизу Парижу, є неврологічна клініка, де лікують кольором.

Вчитель: Винайдення скла відкрило перед оптикою великі можливості. Найбільш відомий і найпростіший оптичний прилад, який використовують медики – це окуляри. Цей прилад нам добре відомий, проте, давайте узагальнимо і доповнимо наші знання.

У процесі розвитку ока можуть виникати різні відхилення від норми, внаслідок чого порушуються умови гарного зору: зображення отримується не на сітчатці (короткозорість та далекозорість). Методи усунення цих проблем – підбір відповідних лінз.

Дещо важче усунути астигматизм органів зору, який виникає за рахунок деформації кристалика. В нормі поверхні кристалика дуже близькі до поверхні кулі. Однак іноді кривизна однієї з поверхонь або одночасно двох виявляється в різних площинах різною. Тоді при роздивлянні предмета виникає астигматизм: всі горизонтальні лінії одного напряму проектуються на екран і здаються чіткими, а лінії в площині, перпендикулярній до цього напряму, здаються розмитими.

Астигматизм виправляється за допомогою так званих циліндричних лінз. Заломлююча поверхня таких лінз володіє чітко виявленим астигматизмом: в залежності від розміщення по відношенню до джерела світла вони дають зображення круглого отвору у вигляді горизонтальної лінії. Тому циліндрична лінза посилює або послаблює заломлюючу здатність кристалика тільки в одній площині і „допомагає” йому проектувати на сітчатку тільки ті лінії, які не отримувалися різкими на сітчатці ока.

Використовується велика кількість нових видів і типів медичних окулярів – контактні лінзи, циліндричні стекла, сферопризматичні окуляри Утехіних. Ці окуляри являють собою комбінації сферичних стекол, які змінюють фокусну відстань ока, та призм, що імітують роботу тієї групи м’язів, яка „зводить” очі на предмет, що розглядається. Внаслідок цього різко зменшується навантаження на всі м’язи очей і око менше втомлюється.

Вчитель: у арсеналі медиків є ще й так звані ясновидющі прилади.

Людське око при всій своїй складній будові не може побачити все, що хоче. Не дивлячись не те, що його сітчатка сприймає зорову інформацію за допомогою більш ніж 100 мільйонів елементів – паличок та колбочок, не дивлячись на те, що в корі головного мозку при обробці цієї інформації приймають участь мільярди нейронів, людське око не бачить дуже малих предметів (на допомогу прийшов мікроскоп), не розрізняє предметів, віддалених на великі відстані (тут помічниками виявились зорові труби та телескопи), не може погляд проникнути і через непрозоре середовище та предмети.

Дати очам можливість побачити те, що недоступне їм з природних властивостей, розширити вікно, через яке людина сприймає навколишній світ, - завдання, від вирішення якої залежить розвиток дуже багатьох наук, в тому числі біології та медицини.

Розглянути стан внутрішніх органів (стравохід, шлунок та ін.) – давня мрія лікарів. Перша людина, у якої медики намагались побачити внутрішню поверхню шлунку, був шпагоковтач. Більш, як сто років тому, німецький лікар Куссмауль ввів йому в гортань металеву трубку довжиною 47 см і товщиною 13 мм. Але дослід не вдався: апарат був далеким від ідеалу і освітлення від зовнішнього джерела явно не вистачало.

Перший гастроскоп (прилад, за допомогою якого розглядається поверхня шлунку) сконструював відомий хірург Микулич у 1882 році. Йому вдалося побачити внутрішню поверхню шлунку. Пізніше були виготовлені прилади з внутрішнім освітленням. З малюнку видно дію гастроскопу. Аналогічно влаштовані цистоскоп (для дослідження сечового міхура), ректоскоп (для дослідження кишківника) та інші прилади. У всіх цих приладах світлові промені передаються по гнучким каналам – світловодам. По такому каналу-світловоду світло може йти по звивистому шляху. Світловий промінь іде по дуже тонкому скляному волокні, показник заломлення якого більший за показник заломлення навколишнього середовища.

Винайдено ще один прилад, який працює на волокнистій оптиці, -фіброскоп. Він дозволяє діагностувати захворювання жовчних шляхів і підшлункової залози.



В
читель: Чи лише лінзи використовують лікарі? Звісно, ні. Наступна розповідь про сферичні дзеркала в арсеналі медиків.

Одним з перших приладів такого роду був запропонований Гельмгольцем офтальмоскоп, який застосовується для дослідження дна ока. Світло від джерела направляється сферичним дзеркалом на око хворого, і через отвір в центрі дзеркала діаметром близько 2 мм лікар спостерігає освітлене очне дно. Розмістивши між оком хворого і дзеркалом лінзу, можна отримати збільшене зображення очного дна.



Б
ільш зручним є прилад, який використовують для дослідження вуха, горла, носу ларингоскоп. Тут джерелом світла може бути закріплений безпосередньо у ввігнутому дзеркалі, а сам прилад – на голові.
Важливим фізико-технічним завданням медицини є освітлення операційного столу. Світло не повинне спотворювати колір тканин, втомлювати хірурга, утворювати тіні; воно повинне забезпечувати гарну освітлюваність при мінімальному тепловому ефекті і т.д.

Усім цим вимогам відповідає безтіньова лампа. Джерело світла потужністю 300-500Вт розміщене у фокусі параболічного відбивача, діаметром близько 1 м. Відбивання світла на операційному столі відбувається в основному від бокової кільцевої області рефлектора, що практично виключає утворення тіні на операційному столі. Останнім часом у відбивачах встановлюють декілька джерел світла. Тепловий ефект джерела світла виключається двома шляхами: перекриттям прямого пучка спеціальним щитком і застосуванням світлофільтрів, які поглинають теплову (червоно-жовту) частину спектру, що, крім того, наближує спектральний склад світла до природного.

Н
овіші конструкції безтіньових ламп передбачають їх встановлення на рухомих шарнірах, які переміщаються на роликах, а це допускає здійснення бокового освітлення, наближення і віддалення лампи і т.д. Використання в якості джерела люмінесцентної лампи денного світла, наявність аварійного акумулятора і т.д. роблять такі лампи дуже зручними для хірургічної практики.
3. Підсумок уроку та домашнє завдання (анкетування).

Учитель. Пропоную оцінити результати уроку шляхом анкетування. Дайте письмову відповідь на поставлені запитання анкети.

Анкета

Що нового ви дізналися на сьогоднішньому уроці?

Яка інформація вас вразила більше за все?

Чи сподобався вам спосіб, за допомогою якого ви отримали цю інформацію?



Що могло б бути організовано краще, корисніше?
Домашнє завдання:підготуватися до тематичного оцінювання.
Література:

Е.А.Безнадежных, И.С.Брикман Физика в живой природе и медицине. – К.;Радянська школа, 1976.-200с.
с. 1

скачать файл

Смотрите также: