Опыты со зрением в школе и дома [Джеймс Р. Грегг] (pdf) читать онлайн

ИЗДАТЕЛЬСТВО
«М И Р»

EXPERIMENTS IN VISUAL SCIENCE FOR HOME AND SCHOOL
James R. Gregg
Los Angeles College of Optometry
1966

Джеймс Грегг

ОПЫТЫ
со

ЗР Е Н И Е М
В ШКОЛЕ И ДОМА

Перевод с английского
и послесловие
А. И. КОГАНА

ИЗДАТЕЛЬСТВО «М И
МОСКВА 1970

Р»

Scan AAW

Г79
5 А 2 .2

Грегг Дж.
Г 79 Опыты со зрением в школе и дома. Пер.
с англ. А. И. Когана, М., «Мир», 1970.
200 с. с илл. (В мире науки и техники), 45 к.
Прочитав книгу Дж. Грегга, любой человек сможет
понять, как устроен глаз человека, узнать основные фено­
мены зрительного восприятия, познакомиться с теми особен­
ностями зрения, которые известны лишь специалистам. Вто­
рая часть книги разделена на 39 небольших глав, в каждой
из них дано описание эксперимента, демонстрирующего
какой-либо феномен зрения или свойство глаза. Книга пред­
ставляет интерес для всех любознательных, независимо от
возраста и профессии.

5А2.2

5 -5
152-70

Редакция научно-фантастической и научно-популярной
литературы

ПРЕДИСЛОВИЕ
Нет более интересной области науки, чем та, что
изучает зрительные функции. Ее предмет — зрение —
чрезвычайно важен для любого человека. Тем не менее
начинающему исследователю, да и его наставнику
трудно найти вводный материал, достаточно ясный
для того, чтобы знакомство с наукой о зрении было
увлекательным и относительно простым: обычные
учебники слишком сложны, а научно-популярные кни­
ги о зрении и оптике в большинстве своем слишком
элементарны.
Эта книга рассчитана на читателей с самым различ­
ным уровнем подготовки. Некоторые опыты предельно
просты, по и они заинтересуют любого читателя, даже
взрослого, потому что касаются чуда, которое зовется
зрением. Иные, напротив, требуют понимания сложных
теоретических положений и потому заинтересуют глав­
ным образом тех, кто пошел дальше основ. Многие за­
дания могут быть выполнены школьниками средних
классов; старшеклассники охотно займутся и более
сложными экспериментами. Учителя могут использо­
вать материал книги для классных и внеклассных за­
нятий— не только по разделу оптики, но и в качестве
иллюстрации к другим темам. Некоторые опыты поз­
волят обогатить интересными экспонатами школьные
выставки.
Более того, опыты должны увлечь читателя. Для
пытливых людей они окажутся особенно заниматель­
ными.
Ответов на все вопросы в книге не будет. В некото­
рых случаях объяснений пока вообще не найдено. Экс­
периментатору придется эксплуатировать собствен­
5

ное воображение, рыться в других книгах и справочни­
ках, чтобы расширить свои познания. Может быть,
тайны, окутывающие процесс зрения, станут менее не­
проницаемыми благодаря читателям этой книги. Пе­
ред теми, кто посвятит свою жизнь науке о зрении,—
широкое поле деятельности и много разных дорог.
Нужны теоретики, исследующие, каким образом осу­
ществляется процесс зрения. Нужны ученые, изыски­
вающие способы применения известных фактов для
улучшения зрительной работоспособности человека.
Нужны, наконец, преподаватели науки о зрении.
Автор надеется, что эта книга окажется полезной
для занятий и приятной для заполнения досуга, а
главное — она будет способствовать углублению науки
о зрении тем, что привлечет к ней внимание будущих
ученых...
Д ж е й м с Р . Грегг

ЧАСТЬ I

ВВЕДЕНИЕ

КОЕ-ЧТО О СВЕТЕ
Вы гораздо лучше воспримете учение о зрении, ес­
ли ближе познакомитесь со светом и узнаете, как на
него влияют линзы. Внимательно прочтите эту малень­
кую главу, прежде чем начнете экспериментировать.
Свет несет в себе энергию; это значит — он спосо­
бен совершать работу. Он может, например, нагре­
вать тела и вызывать химические реакции. В глазу
свет так воздействует на определенные химические
вещества (зрительные пигменты), что в результате
высвобождаются порции особой энергии, называемые
нервными импульсами. По зрительному нерву эти им­
пульсы идут от глаза к мозгу.
Поток света состоит из мельчайших частиц (фото­
нов), движущихся с огромной скоростью, причем час­
тицы, несущие разную энергию, движутся с различны­
ми интервалами — имеют разную длину волны. Белый
свет, излучаемый любым источником — Солнцем или
простой лампочкой накаливания, — движется со ско­
ростью около 300 000 километров в секунду. Это зна­
чит, что за время скачка секундной стрелки на одно
деление свет успевает более чем семь раз обежать во­
круг Земли. Такова скорость света в воздухе. Прозрач­
ные вещества плотнее воздуха (стекло, вода) замедля­
ют свет. В стекле свет движется лишь со скоростью
около 200 000 километров в секунду.
Свойство стекла замедлять свет обусловливает и
изменение направления движения света в стекле. Луч
света, падающий на поверхность стекла под некото­
рым углом к ней, меняет свое направление, когда он
входит в стекло, так как здесь скорость света умень­
7

шается. Выходя из стекла, луч снова меняет направ­
ление, скорость света опять возрастает.
На схеме 1 показано, как стеклянная пластина с
параллельными поверхностями смещает луч света.
Падающий на нее луч X отклоняется в пластине к
нормали N \ N то есть к линии, перпендикулярной по­
верхности пластины. Выходя из стекла, луч снова от­
клоняется на такой же уюл, но на этот раз от нор­
мали Л/3Л/4. Линия ХХ\ параллельна линии выходя­
щего луча У1У2: луч сместился, но направление его
осталось прежним.
Поверхности призмы преломляют, как плоские
стеклянные поверхности, но расположены они не па­
раллельно друг другу, а под углом. Падающий луч от­
клоняется в призме к нормали N\N2 на некоторый
угол, поскольку в стекле скорость света уменьшается;
луч, выходящий из призмы, отклоняется от нормали
jV3/V4 на такой же угол, но эти нормали не параллель­
ны друг другу; в результате призма меняет направле­
ние проходящих через нее лучей.
С любым лучом, проходящим через линзу, происхо­
дит то же, что и с лучом, проходящим через призму,—
направление его меняется. Направление выходящего
луча зависит от угла, под которым луч вошел в линзу
и вышел из нее. Особенность линз состоит в том, что
поверхности у них кривые, и потому каждый луч вхо­
дит в линзу и выходит из нее не совсем под тем же уг­
лом, что соседний, то есть преломляется не так, как ос­
тальные.
Нарисуйте собирательную и рассеивающую линзы.
Проверьте, хорошо ли вы разобрались в том, как со­
бирательная линза фокусирует свет, и поняли ли, как
рассеивающая линза развертывает пучок света (кажет­
ся, будто лучи, составляющие его, выходят из одной
фокусной точки).
Насколько меняет стекло направление света, зави­
сит, во-первых, от угла падения луча на поверхность
стекла и, во-вторых, от плотности стекла. Меняя эти
параметры, можно изменить направление лучей света,
выходящих из стекла, а значит, свет можно фокусиро­
вать.
Рассмотрите внимательно обыкновенную лупу. Это
самая простая из линз. Обычно изогнуты обе ее по8

Стеклянная
пластика

Схема

I.

верхности. На изогнутую поверхность параллельные
лучи света падают не под прямым углом 1. Обратите
внимание, что в центре лупа толще, чем по краям. Это
собирательная линза. Выходящие из нее лучи собира­
ются в пучок, конвергируют. О лупе говорят, что она
собирает лучи в фокус. Любая линза с таким действи­
ем (ее называют также выпуклой) увеличивает рас­
сматриваемые сквозь нее предметы.
Линза, тонкая в центре и утолщающаяся к краям,
называется рассеивающей. Выходящие из нее лучи
расходятся, дивергируют. Линзы с таким действием
называют еще вогнутыми. Рассматриваемые сквозь
нее предметы кажутся уменьшенными.
Существует третий тип линз, к которому название
«линзы», строго говоря, неприменимо, потому что их
поверхности не изогнуты — лучи света, выходящие из
них, не конвергируют и не дивергируют, а лишь меня­
ют направление. Это призмы.
Призма — брусок стекла в форме клина. Лучи све­
та, падающие под углом к одной из поверхностей приз­
мы, не фокусируются, а отклоняются в одном направ­
лении. Но, так как не все частицы света движутся с
одинаковой скоростью, они отклоняются по-разному:
красный свет отклоняется меньше всего, голубой —
больше всего. Призма разделяет белый свет на состав­
ляющие, каждая из которых имеет иную длину волны,
свой цвет. Этим же свойством в малой степени облада­
ют почти все линзы. Свет замедляется в стекле тем
сильнее, чем меньше длина его волны. Именно поэто­
му красный свет отклоняется призмой меньше, чем, на­
пример, голубой.
Это основные типы прозрачных стекол, преломля­
ющих свет. Сложные оптические системы, включая оп­
тику глаза, представляют собой различные комбинации
трех простых типов линз. Очки, телескопы, фотоаппа­
раты, оптические следящие системы используют те же
три типа линз.
Можно измерить силу каждой линзы; чем больше
меняет линза схождение лучей света, тем она сильнее.
1 Кроме луча, проходящего точно через центр лупы и через
середины обеих поверхностей; этот луч не меняет направления. —
Здесь и далее прим, перев.

Ю

Единицей измерения является диоптрия. Эта единица
относится к той же системе мер, что килограмм, метр,
минута. Так, линза, собирающая параллельные лучи
света в точку (фокус) на расстоянии метра от ее по­
верхности, имеет силу в +1 диоптрию.
Свет излучают различные источники, например
Солнце. Страница книги, которую вы читаете, не излу­
чает собственного света, тем не менее вы видите бук­
вы, напечатанные на ней/ Как это происходит? Очень
немногие из окружающих нас вещей испускают собст­
венный свет. Все остальные мы видим в отраженном
свете. Большинство предметов способно отражать свет.
Одни отражают света больше, другие — меньше. Очень
сильно отражают свет блестящие предметы, очень сла­
бо — тусклые. Количество отраженного света зависит
от структуры поверхности предмета. Чем больше света
отражает поверхность, тем более ярким кажется пред­
мет.
Огромное значение имеет также направление све­
та, падающего на глаз. По этому направлению мы су­
дим о том, где находится предмет, отражающий свет.
Собирательные и рассеивающие линзы не меняют на­
правления, в котором мы видим предметы, а призмы
меняют.
Для работы глаза важны три вещи: количество
света, длина его волны, направление света. Помните,
что основная масса видимого света попадает в глаз,
предварительно отразившись от различных предметов.
На этой основе наши глаза извлекают в процессе зре­
ния огромное число сведений об окружающем нас
мире.
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОПЫТОВ

Главное в опыте — его принцип, а не оборудование.
Все наши занятия рассчитаны на использование мини­
мального количества аппаратуры. Вы должны проя­
вить свою изобретательность скорее в наблюдениях,
иллюстрирующих работу механизма зрения, чем в по­
строении схем и различных приспособлений.
Но прежде необходимо одно предостережение. Д а­
же если вы можете проверить какую-либо функцию
глаза с помощью дырочки, проделанной булавкой в
куске картона, это вовсе не означает, что исследуемая
11

функция совсем простая. Ваш подлинный рабочий при­
бор — человеческий глаз, и работа, которую этот при­
бор выполняет, поистине чудесна.
Не следует думать, однако» что несложное оборудо­
вание для опытов может быть приготовлено наспех.
Напротив, готовьте его с величайшим тщанием, со всей
точностью и аккуратностью, на которые вы способны.
Инструкции по подготовке аппаратуры довольно
лаконичны. Рассмотрите внимательно иллюстрацию и
затем решайте, как вы будете ставить опыт. В боль­
шинстве случаев его можно осуществить разными спо­
собами. Помните, главное — принцип планируемого
опыта. Но, если вы готовите экспонат для выставки,
добейтесь того, чтобы аппаратура не только безупреч­
но работала, но и была хорошо оформлена.
Лишь немногие детали, которые вам понадобятся,
придется искать специально. Для нескольких опытов
необходима большая лупа, почти во всех опытах необ­
ходим хороший источник света — карманный или
проекционный фонарь, а в опытах с цветом понадо­
бятся два или три таких источника 1. Для двух-трех
опытов будет полезен электромоторчик.
Некоторые эксперименты совсем просты, другие —
много сложнее. Порядок их изложения не случаен, и
лучше выполнять их последовательно. Однако лишь
немногие опыты находятся в прямой зависимости от
предыдущих.
Задачи наших опытов не ограничены строго, так
как главное их назначение — возбудить интерес к ис­
следовательской работе. Остальное — ваше дело. В не­
которых случаях указаны пути дальнейшего самосто­
ятельного изучения проблемы.
Ваш школьный учитель будет, конечно, хорошим
советчиком. По всей вероятности, вы сможете консуль­
тироваться у специалиста по физиологической оптике,
то есть по той науке, к которой непосредственно отно­
1 Обычные карманные фонари не могут быть использованы
для опытов со зрением, так как они не дают хорошего пучка
света. Для всех опытов применяйте диапроекторы и фильмоско­
пы. Помните только, что объекты, диафрагмы и т. п. нужно поме­
щать не перед объективом, а на место, предназначенное для
диапозитива или пленки.

12

сятся наши опыты. Этот специалист знаком со всеми
явлениями, описываемыми в книге. У него есть линзы,
фильтры, стереоскопы и книги по этому предмету, ко­
торые не так просто разыскать в обычных библиотеках.
СТРОЕНИЕ ГЛАЗА

Чтобы правильно толковать результаты исследова­
ний и верно оценивать их значение, добросовестный
исследователь, прежде чем приступить к опытам, тща­
тельно изучает прибор, с которым он будет работать.
Подобное знакомство позволяет избежать ошибок,
возникающих из-за погрешностей самого прибора.
Прибор, с которым вы собираетесь работать,— глаз
человека. Вам следует знать, из каких деталей он со­
стоит, чтобы понять, как он работает. Вы лучше выпол­
ните опыты и получите больше удовольствия, если сна­
чала внимательно прочтете эту главу.
Встаньте чуть сбоку от партнера, чей глаз вы буде­
те рассматривать (расстояние от вашего глаза до рас­
сматриваемого— примерно 15 сантиметров). Очень
хорошо, если вы найдете большую лупу — это поможет
увидеть больше деталей. Помните, что вы собираетесь
изучать зрение и вам необходимо узнать его сложный
аппарат.
Форма глазного яблока слегка яйцеобразна1; его
диаметр около 24 миллиметров. Белая часть глазного
яблока — склера. Это плотная наружная оболочка гла­
за, защищающая его и придающая ему постоянную
форму. Она как покрышка футбольного мяча, и назна­
чение ее такое ж е 12.
Передняя часть глазного яблока состоит из проз­
рачной, слегка выпуклой ткани. Это роговица. Она со­
единена со склерой, но кривизна ее несколько боль­
ше. Если рассматривать глаз сбоку, это видно лучше,
чем если смотреть спереди.
1 Глаз практически шаровиден: его поперечный диаметр в
среднем равен 23,5 миллиметра, продольный — 24 и вертикаль­
ный — 23 миллиметрам.
2 Склера защищает внутренние ткани глаза, и именно поэтосравнение ее с покрышкой пустотелого мяча неудачно.

13

Роговица совершенно прозрачна: свет легко прохо­
дит сквозь нее. Она действует как лупа, и очень силь­
на я — первая живая линза глаза. Роговица обеспечи­
вает около 75% фокусирующей способности глаза. Лу­
чи света, падающие на глаз, например те, что отраже­
ны от книжной страницы, входя в глаз, преломляются
роговицей. Это значит, что роговица собирает лучи
света, входящие в глаз.
Цветная подвижная ткань, которую вы видите за
роговицей, — раружка. Она бывает коричневой, голу­
боватой, серой и разных оттенков названных цветов
(глаза карие, светло-карие, голубые, серые и др.).
Рассмотрите ее получше. Это красивейшая ткань слож­
ной структуры, состоящая из множества тонких нитей
и волокон, с замысловатым цветовым узором.
Круглое отверстие в центре радужки — зрачок. Это,
собственно, просто дырка — сквозь нее свет проходит
внутрь глаза.
Радужка содержит пучки мышц, которые способны
удлиняться и укорачиваться. Когда кольцевые волок­
на, окружающие зрачок, сокращаются, зрачок
суживается
и в
глаз
проникает
меньше
света, а когда сокращаются радиальные мышеч­
ные волокна, зрачок расширяется и света в глаз
попадает больше.
Радужка и зрачок регулируют количество света,
проникающего в глаз. Этот механизм работает очень
эффективно. Он автоматически реагирует на изме­
нения количества света; считается, что управляют
этим механизмом сигналы, посылаемые световоспри­
нимающими клетками глаза.
Радужка представляет собой плоскую поверхность,
роговица же выгнута вперед, так что между ними есть
пространство; это пространство называют передней ка­
мерой.
Вряд ли вы хоть на мгновение подумали, что
это пространство ничем не заполнено, и правильно.
Передняя камера заполнена жидкостью, которой вы
не видите просто потому, что она прозрачна; это водя­
нистая влага, вырабатываемая в самом глазу. Не будь
она прозрачной, свет не прошел бы к зрачку. Как и
кровь, эта влага переносит питательные вещества, но
в отличие от крови лишена клеток. Она постоянно отте­
14

кает из передней камеры через проток — шлеммов
канал.
КоУда вы смотрите в зрачок другого человека, ваш
взгляд падает на поверхность второй живой линзы,
называемой хрусталиком. Вы не видите хрусталика —
он также прозрачен. Внутренность глаза почти не
отражает света наружу, поэтому зрачок кажется
черным и лежащий за ним прозрачный хрусталик
не виден.
Хрусталик — столь же подлинная линза, как и те,
что сделаны из стекла или прозрачной пластмассы. Его
сила составляет около 25% всей светопреломляющей
способности оптической системы глаза К Замечательно
свойство хрусталика автоматически менять свою пре­
ломляющую силу — в результате изображение предме­
та на дне глаза (на сетчатке) остается четким, когда
этот предмет приближается или удаляется по отноше­
нию к глазу наблюдателя. Как только изображение на
сетчатке становится расплывчатым, возбуждается не­
кий механизм, заставляющий хрусталик изменить фор­
му таким образом, что изображение снова ста­
новится четким.
Посмотрите снова на живой глаз, вглядитесь глубо­
ко в зрачок — помните, вы смотрите в хрусталик глаза.
Теперь взгляните на схему 2. Найдите склеру, роговицу,
переднюю камеру, радужку, зрачок, хрусталик. Мыс­
ленно отметьте эти элементы на живом глазу. На схеме
глаз показан так, как будто он разрезан вдоль глазной
щели через середину роговицы и вы смотрите сверху на
нижнюю половину правого глаза. Разберитесь во всем
и хорошо запомните устройство этого замечательного
прибора.
На схеме глаз много больше, чем в действи­
тельности.
На самом деле „толщина хрусталика около б мил­
лиметров, а поперечник его примерно 11 миллиметров*
Хрусталик управляется цилиарной мышцей и прикреп-1

1 Эта система состоит из двух живых линз — роговицы и хру­
сталика (разделенных передней камерой),— из диафрагмы (то
есть радужки, с отверстием в ней — зрачком) и стекловидного
тела.

15

лен к ней особой цинновой связкой. При напряжении
или расслаблении мышцы хрусталик становится либо
менее, либо более выпуклым, и таким образом меняет­
ся фокусировка глаза; этот процесс, конечно, далеко
не так прост, как он здесь описан. Цилиарная мышца

Зрительный

нерв

Хрусталик
Зрачок

С х е м а . 2. Горизонтальный разрез глазного яблока.

работает весь день. Это не значит, что она не утомляет­
ся. Напротив, во многих случаях людям надо носить
очки именно потому, что цилиарной мышце нелегко
поддерживать нужную фокусировку хрусталика.
За хрусталиком — большое пространство, заполнен­
ное прозрачной студенистой массой, называемой
стекловидным телом. Стекловидное тело поддер­
живает постоянство формы глаза; без него глаз спался
бы, как мяч, из которого выпустили воздух. Задняя
поверхность стекловидного тела плотно соприкасается
с сетчаткой глаза.
Сетчатка, вероятно, самая замечательная ткань
в организме человека. По размеру и толщине ее
можно сравнить с почтовой маркой, но в ней отчетливо
различимы десять слоев, каждый из которых играет
особую роль. Сетчатка связана непосредственно с моз­
гом; фактически это ткань мозга, специально приспо­
собленная к переработке энергии света и вынесенная
туда, где свет может достичь ее.
16

В сетчатке около 130 миллионов светочувствитель­
ных клеток. От 6 до 10 миллионов из них — клетки, на­
зываемые колбочками— служат для различения мел­
ких деталей предметов, а также участвуют в восприя­
тии цвета; функционируют они при дневном свете. Ос­
тальные светочувствительные клетки — около 120 мил­
лионов— называются палочками.
Обычно палочки
длиннее и тоньше колбочек, да и функционируют ина­
че: они не дают возможности различать ни цвет, ни
мелкие детали, по зато палочки высокочувствительны
к слабому свету (с их помощью зрение работает в су­
мерках и ночью).
Колбочки и палочки распределены по поверхности
сетчатки неравномерно. Поэтому не все участки сетчат­
ки одинаковы. В этом легко удостовериться: чтобы хо­
рошо разглядеть предмет, вам надо «прицелиться» в
него глазом, то есть установи гь свой глаз так, чтобы
изображение предмета попало на центральную ямку
«желтого пятна». Именно этот маленький участок сет­
чатки обеспечивает наиболее острое зрение. Он битком
набит колбочками, и у каждой есть свое отдельное
нервное волокно, проводящее импульсы в мозг. Пало­
чек на этом участке практически нет 1.
Рассмотрите получше на схеме, где, находится
центральная ямка. Чтобы понять некоторые опыты,
очень важно знать ее положение и функцию. Промежу­
точные нервные волокна и нервные клетки в сетчатке
служат, по-видимому, для того, чтобы сжать информа­
цию, собранную всеми 130 миллионами колбочек и па­
лочек,— иначе ее не передашь всего лишь миллиону
волокон, по которым нервные импульсы уходят вдоль
зрительного нерва в мозг. Представьте себе, какая ги­
гантская работа должна быть проделана для этого!
Ведь/число колбочек и палочек более чем в 100 раз
превышает число волокон в зрительном нерве.
1 Когда говорят, что глаз «фиксирует» предмет, подразуме-'
вается именно тот случай, когда изображение предмета проеци­
руется на центральную ямку сетчатки. Это происходит практиче­
ски во всех случаях, когда вы смотрите «прямо на предмет».
«Луч зрения», «зрительная линия», «линия фиксации» и т. Д. —
все это воображаемые линии, соединяющие точку на предмете
с центральной ямкой сетчатки.
17

Глаз салг по себе не видит. Глаз превращает в сиг­
налы падающий на него свет, как-то преобразует эти
сигналы и посылает их в мозг. «Видит» на самом деле
наш мозг. Как возникают сигналы, когда свет попада­
ет на сетчатку? Как мозг преобразует эти сигналы в
зрительные образы?
Полных ответов на эти вопросы наука не знает. Од­
нако кое-что о работе сетчатки теперь известно. Свет
можно представить как поток мельчайших частиц, дви­
жущихся с огромной скоростью, несущих энергию. Эти
частицы врываются в сетчатку, как дробинки из ружья
незадачливого охотника, выпалившего в глубь леса.
Одни частицы ударяют в плотные молекулы вещества,
содержащегося в зрительных клетках, другие пролета­
ют мимо.
Как ни странно, колбочки* и палочки обращены
в глубь сетчатки, прочь от света; они утыкаются в
ткань, которая поглощает частицы света, пролетевшие
мимо зрительных клеток. Возможно, это способствует
формированию четкого изображения на сетчатке. Па­
лочки и колбочки немного похожи на миниатюрные
электробатареи. Когда в молекулы содержащихся в
них веществ попадают частицы света, светочувстви*
тельная клетка посылает электрический разряд. Сила
разряда зависит от того, сколько света попадает на ак­
тивные молекулы. Свет высвобождает энергию, кото­
рая уже содержится в зрительном веществе, j
Но если бы глаз в самохм деле работал просто как
электробатарейка, он постепенно истощился бы. Этого
не происходит, так как имеется механизм «подзаряд­
ки». Под действием света химическое равновесие нару­
шается. Для его восстановления, конечно, необходима
энергия. Она подается в виде питательных веществ по
системе кровеносных сосудов и межклеточных прост­
ранств. Обильное кровоснабжение осуществляется че­
рез сосудистую оболочку, лежащую между сетчаткой
и склерой.
Зрительные клетки сетчатки посылают нервные им­
пульсы в виде электрохимических изменений, которые
передаются по зрительному нерву, представляющему
собой как бы линию связи глаза с мозгом. Зрительный
нерв каждого глаза содержит около миллиона волокон,
18

несущих нервные импульсы к высшим зрительным
центрам.
Взгляните еще раз на схему и запомните место, где
зрительный нерв выходит из глаза. Там же в глаз вхо­
дят кровеносные сосуды. Со стороны сетчатки этот
участок называется диском зрительного нерва. Диск
имеет форму вертикального овала, слегка вытянутого.
Состоит он только из нервных волокон и кровеносных
сосудов — ни палочек, ни колбочек в этом месте сетчат­
ки нет.
Положите пальцы на затылок чуть выше шеи и над
краем черепа вы легко прощупаете шишку. Главные
зрительные участки мозга находятся в этом месте. Сю­
да в конце концов приходят нервные импульсы из сет­
чатки.
Мозг разделен на две половины. Каждая имеет соб­
ственную зрительную зону. Правая половина мозга по­
лучает сигналы от правой половины сетчатки каждого
глаза, левая половина мозга — от левой половины обе­
их сетчаток. Мы не знаем, как и где обе половины еди­
ного образа точно объединяются в мозге.
Нервные импульсы из глаза попадают в миллионно­
клеточные структуры мозга. Здесь выполняется множе­
ство операций, подобных тем, которые происходят в
электронных машинах: отбор, классификация, усиле­
ние, просеивание импульсов. Нервные импульсы от
сетчатки идут и к другим частям мозга. Сокращение
многих мышц тела в конечном счете происходит в от­
вет на световое раздражение сетчатки глаза^Например, когда вы видите летящий на вас мяч, вы старае­
тесь поймать или отбить его.
Зрение — чрезвычайно сложный процесс. Химиче­
ские и электрические явления в сетчатке, передача
нервных импульсов по зрительному нерву и его ответв­
лениям, деятельность клеток в зрительных зонах моз­
г а — все это составные части единого процесса. Никто
не знает точно всех его звеньев.
Когда речь идет о человеческом зрении, надо пом­
нить еще вот о чем. В зрении участвуют два глаза. Гла­
за снабжены мышцами, которые работают согласован­
но при движениях обоих глаз. Вы смотрите на один
предмет, но получаете два изображения — по одному
19

для каждого глаза. Оба они сливаются в один образ.
Это сложный процесс, зачастую дающий удивительные
результаты, называется он слияние, или фузия.
Экспонат для выставки
Чтобы лучше разобраться в устройстве человеческо­
го глаза, соберите пластмассовую модель. Образец
можно также отыскать в магазинах учебных пособий
для медицинских вузов.
ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ

Лишь немногие из опытов, описываемых в нашей
книге, дают объективные результаты, запечатленные в
изменениях материальных объектов. Вы, вероятно, про­
делали много подобных опытов в школьных лабора­
ториях— результаты их не зависели ни от ваших зна­
ний, ни от реакций ваших органов чувств.
Большинство опытов со зрением дает чисто субъек­
тивные результаты, которые зависят не только от ха­
рактера наблюдаемых материальных явлений, но и от
собственных реакций наблюдателя, от его впечатле­
ний, ощущений, представлений. Они связаны с дея­
тельностью организма наблюдателя, с его восприни­
мающими сенсорными механизмами.
Например, вы освещаете глаза наблюдателя крат­
ковременной яркой вспышкой света. В наступившей
затем темноте он видит цветные пятна—последователь­
ные образы — и сообщает вам об этом, но сами вы их
не видите. Результат эксперимента чисто субъекти­
вен— и субъектом является наблюдатель. Вы можете
вызвать последовательные образы в собственном гла­
зу; результат и в этом случае субъективный, только
субъектом в данном случае являетесь вы сами.
Важно помнить, что субъективные результаты мо­
гут быть разными у разных людей — люди не всегда
воспринимают одни и те же предметы и явления одина­
ково. И в опытах со зрением не у всех будут одинако­
вые результаты. Следует быть очень осторожными в
выводах о «недостатках» зрения, если кто-либо не смог
получить определенных результатов в тех или иных
опытах. Цель опытов совсем иная, хотя в отдельных
20

случаях они могут быть проведены для того, чтобы
выявить дефекты зрения.
Все задания рассчитаны на нормальное зрение. Тем
не менее для большинства опытов очень малое значение
имеют такие дефекты оптики глаз, как близорукость,
дальнозоркость или астигматизм. Все, кто привык но­
сить очки, исправляющие недостатки зрения, должны
пользоваться ими и при выполнении опытов1; впрочем,
если зрение вдаль нормально или почти нормально, оч­
ки вообще не понадобятся.
Таким образом, при выполнении опытов даже на­
блюдатель, имеющий дефекты зрения, может получить
хорошие результаты. Если кто-либо сомневается в от­
ношении нормальности своего зрения, он должен об­
ратиться за советом к специалисту, а не полагаться на
результаты наших опытов.
Ни один из описываемых опытов не может причи­
нить зрению ни малейшего ущерба, но после слишком
долгих занятий глаза утомляются. Впрочем, упражне­
ния глазных мышц и фузии в ходе опытов скорее, на­
оборот, могут дать благоприятный эффект, хотя
опыты и не рассчитаны специально для лечения глаз­
ных дефектов. Правда, некоторые из них используются
для тренировки зрения, для повышения точности и ско­
рости зрительного восприятия.
При проведении многих опытов необходима полная
согласованность работы обоих глаз. Для некоторых эти
опыты, безусловно, окажутся трудными, к тому же
здесь не миновать расхождений в точной оценке ре­
зультатов. Особенно внимательно нужно подходить к
выполнению тех заданий, где вы будете изучать одно­
временное зрение обоими глазами в специальных ус­
ловиях; вероятно, потребуется специальная трениров­
ка — иначе во время опыта один глаз будет как бы «от­
ключаться». Точно так же, возможно, придется практи­
коваться для того, чтобы при других условиях суметь
различать двойные изображения. Во всех случаях не
торопитесь с оценкой результатов.
В опытах, где большое значение имеет фокусировка
глаза на близкое расстояние, важен возраст наблюда­
1 За исключением случаев, специально оговариваемых в даль­
нейшем.

21

теля. Люди моложе 40 лет, как правило, проделывают
такие опыты легко, но для тех, кто старше, не исключе­
ны затруднения при попытке рассмотреть очень близ­
кие предметы. Поэтому имейте в виду, что в опытах с
фокусировкой нельзя ожидать одинаковых результа­
тов у молодых и пожилых людей.
Кроме того, запомните — не существует «неправиль­
ных» ответов. Каждый человек видит то, что видит,—
больше ничего об этом и не скажешь. Для каждого
собственное восприятие «правильно». Конечно, боль­
шинство людей видит в основном одинаково, но не все
соответствуют некой искусственной «средней норме».
Проделывая опыты, вы узнаете многие важные
принципы научного исследования. В некоторых случа­
ях, направляя действия наблюдателя, вам следует по­
вторить опыт несколько раз (может быть, пять или де­
сять), а затем усреднить результат (например, уста­
навливая колышки в опыте с восприятием глубины)*
Некоторые принципы и приемы будут пояснены в соот­
ветствующих местах.
Поскольку опыты в большинстве своем имеют субъ­
ективную природу, необходимо научиться точно фикси­
ровать свои ощущения и впечатления. Досконально со­
блюдайте все указания. По мере тренировки вы будете
получать все более точные результаты. Постарайтесь
приблизиться к идеальным условиям каждого опыта.
Здесь потребуется подлинно научный подход.
Старайтесь отметить мельчайшие изменения види­
мых вами объектов и изображений. Записывайте свои
наблюдения. Помните, что результат зависит не только
от объектов, меняющихся по строгим физическим зако­
нам, но и от самого наблюдателя.
Знаете ли вы, что значит раздражитель? Это то, что
вызывает возбуждение в чувствующих (сенсорных)
системах организма. Раздражителем для глаза являет­
ся свет или любой предмет, отражающий свет,— вооб­
ще все, что способно вызвать зрительное ощущение.
При описании опытов мы будем часто употреблять сло­
во «раздражитель» либо равнозначное ему слово сти­
мул, Вы будете наблюдать субъективные результаты
действия зрительных раздражителей.
Во время опыта не следует торопиться. Пусть гла­
за привыкнут к условиям опыта. Постарайтесь устра­
22

нить все отвлекающие раздражители — зрительные и
слуховые. Насколько это в ваших силах, создайте ров­
ный фон для рассматриваемых предметов. Работайте
с той же точностью, с какой ученый выполняет свои
эксперименты в настоящей лаборатории. Ваш главный
рабочий инструмент — человеческий глаз — один из
тончайших приборов, существующих в природе,

ЧАСТЬ

II

ОПЫТЫ

ОПЫТ 1. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА
Оборудование:
лучевой ящик

картон,

кусок стекла,

зеркало,

Включите фонарь в затемненной комнате. Пучок
света от фонаря вы увидите особенно отчетливо, если
в воздухе есть немного пыли или дыма. Края пучка
ограничены прямыми линиями. В фонаре без линз
ширина пучка и степень его расширения зависят от
кривизны рефлектора, отражающего свет лампочки
фонаря вперед.
Поставьте поперек пучка света кусок черного кар­
тона. Вас не удивляет, конечно, что картон «отрезает»
свет. Но почему это происходит? Частицы, несущие
световую энергию, ударяются в молекулы картона
или другого какого-либо твердого материала и оста­
навливаются. В таких случаях говорят, что свет по­
глощается.
Поставьте поперек светового пучка кусок стекла.
Что происходит? Почему на этот раз свет не отрезан?
Впрочем, внимательно оглядев комнату, вы заметите
свет, отраженный от стекла; измените наклон стекла,
и вы увидите: в зависимости от наклона пятна отра­
женного света перемещаются по стенам, полу, потол­
ку. Но отраженный свет гораздо слабее, чем проходя­
щий сквозь стекло.
Вы увидели, что такое частичное отражение света.
Как показано на рис. 1. 1, часть пучка света отбрасы­
вается от поверхности тел, другая — проходит наск­
возь.
24

Р и с . 1. 1. Отражение света. Падающий луч (1) отскакивает от
поверхности, превращаясь тем самым в луч отраженный (2). Еслн
луч падает перпендикулярно поверхности от N\ и N 2, то и отра­
женный луч пойдет по тому же направлению, только в противо­
положную сторону — от N2 к N\. Насколько отличается от пер­
пендикулярного направление падающего луча, настолько же от­
клонится от перпендикуляра и отраженный луч, идущий в про­
тивоположном направлении; углы X и Y всегда равны.

Р и с . 1. 2. Щели в передней стенке ящика позволяют получить
лучевые тени для демонстрации принципов отражения света.

А теперь поставьте в пучок света зеркало. Повер­
ните его так, чтобы пятно света оказалось на потолке.
Это пятно ярче того, что было отражено простым
стеклом. Здесь происходит не частичное, а полное от­
ражение света; сквозь зеркало свет не проходит. За­
помните— любая блестящая поверхность отражает
свет. Это относится и к линзам, и к гладкой поверхно­
сти человеческого глаза.
Экспонат для выставки
Возьмите картонную коробку размером около 30
сантиметров в длину, 20 в ширину и 10 сантиметров в
высоту. В узкой стенке коробки вырежьте окошко. К
нему приклейте (вертикально) полоски черного карто­
на или плотной бумаги так, чтобы получилась «гре­
бенка». Свет от любого фонаря с рефлектором (или
солнечный свет) нарисует лучевые узоры на дне ко­
робки (рис. 1. 2). Вы можете менять узоры, устанавли­
вая внутри коробки перегородку непрозрачную,—либо отражающую свет частично, или полностью. Легко
заметить, как меняется лучевой узор, когда вы повора­
чиваете перегородку, варьируя угол падения и угол
отражения света.
Существует множество способов выполнения этого
опыта. Постарайтесь использовать несколько источни­
ков света; можно также окрасить дно коробки не в
белый, а в другие цвета.
ОПЫТ 2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ГЛАЗОМ
ЧЕЛОВЕКА
Оборудование: картонные диски — черно-белые и
цветные, лупа
Пусть ваш партнер смотрит прямо перед собой, а
вы смотрите на его глаз сбоку. Заметьте, что передняя
часть глаза — роговица — состоит
из прозрачной
ткани и выгнута вперед. Она работает как мощная
линза, пропускающая и фокусирующая свет.
Большая часть света, падающего на глаз, проходит
сквозь роговицу внутрь глаза, но часть света от нее
26

Р и с . 2. 1. Через отверстие в центре диска можно наблюдать от­
ражение диска на роговице глаза.

Р и с . 2. 2. Экспериментатор располагается в 20—30 сантиметрах
.от партнера, глаз которого он рассматривает через отверстие в
центре диска.

отражается. Подобрав соответствующую «картинку»
и выбрав расстояние от нее до глаза, можно опреде­
лить оптическую силу роговицы по тому, как отража­
ется в ней эта картинка.
Сделайте черно-белую мишень — диск диаметром
около 12,5 сантиметра (рис. 2.1). В центре прорежьте
дырочку диаметром 3—5 миллиметров. Прикрепите
ручку. Смотрите прямо через отверстие в диске на
глаз вашего партнера на расстоянии примерно 25 сан­
тиметров (рис. 2.2). Мишень должна быть хорошо ос­
вещена. Следите за отражением мишени на роговице
глаза — когда вы перемещаете мишень, движется и ее
изображение на роговице.
Укажите кончиком пальца на какое-либо место в
верхнем краю диска, и пусть ваш партнер смотрит
на это место. Как изменилась теперь форма отраже­
ния мишени на роговице? Попробуйте то же самое,
указывая пальцем на правую, левую половину диска,
нижнюю часть. Вы убедитесь, что роговица на самом
деле не шаровидна, а слегка конусообразна. Проверь­
те теперь, как изменится изображение диска на рого­
вице, если мишень будет цветной. Как выглядит изоб­
ражение при разных цветах мишени?
Сейчас вы работаете с роговицей не как с линзой,
а как с зеркалом. Изображение мишени видно не
очень ясно именно потому, что часть света проходит
сквозь роговицу. Главное назначение роговицы — пре­
ломлять свет и формировать изображение внутри гла­
за. Светопреломляющая сила глаза примерно на три
четверти зависит от роговицы. Как любая другая лин­
за, роговица не только преломляет, но и отражает
свет. Возьмите в одну руку лупу и посмотрите на нее,
приставив к глазу мишень. Если вы правильно подбе­
рете расстояние, вы увидите на поверхности лупы Ьтражение мишени.
Экспонат для выставки
Изготовьте различные мишени и сделайте модель
роговицы, глядя на которую посетители смогут уви­
деть отражение мишеней. Для демонстрации отражен­
ных изображений используйте самые разнообразные
28

изогнутые поверхности — металлические или мрамор­
ные шарики, лупы, стекла очков — любые блестящие
поверхности.
ОПЫТ 3. ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА
Оборудование: лучевой ящик, источник
лупа, небольшой картонный экран

света,

Прежде чем приступить к этому опыту, убедитесь
еще раз в том, что вы хорошо понимаете законы пре­
ломления света.
Используйте ту же коробку, что и в предыдущем
опыте. Можно повернуть ее окошко к яркому лучу
солнечного света — получится великолепный лучевой
узор. Обратите внимание на то, что лучевые тени при
очень далеком источнике света (а Солнце практически
можно считать бесконечно удаленным источником1)
параллельны.
Поставьте перед окошком большую лупу (рис. 3.1).
Подберите такое расстояние между лупой и окошком,
чтобы получился хороший лучевой узор. Итак, что же
получается? Почему образуется такой лучевой узор?
Вы видите, что лучи света пересекаются в опреде­
ленной точке— фокусной точке линзы (лупы). Ее уда­
ленность от линзы зависит от оптической силы послед­
ней. Можно использовать не Солнце, а обычный ис­
точник, но тогда лучи света не будут вполне парал­
лельными (рис. 3.2).
Изучите получше вашу лупу. Вы сразу видите, что
в середине она толще, чем по краям. Это собиратель­
ная линза. Вспомните, что сделала она с лучами света:
преломила их так, что лучи сблизились, конвергиро­
вали к одной точке — фокусу. Как вы думаете, почему
это произошло?
Если у вас есть линзы разной силы, поработайте с
каждой из них. Возможно, вы сумеете найти линзу
1 Далеко не во всех случаях. Например, если вы заслоните
рукой часть освещенной солнцем стены, то тень руки на стене
будет резкой только вблизи от стены. Отодвиньте руку — и по­
явятся полутени; еще увеличьте расстояние — тень пропадет вов­
се. Будь лучи параллельны — тень была бы резкой на любом
расстоянии.

29

Р и с , 3. 1. Если на лупу падает параллельный пучок лучей све­
та, то расстояние от лупы до той точки, где прошедшие сквозь
нее лучи собираются воедино, и есть фокусное расстояние лупы.

Р и с. 3. 2. Когда опыт ставится в затемненной комнате, лучевые
узоры хорошо видны на задней стенке ящика, если свет от како­
го-либо источника проходит сквозь лупу и щели в передней стен­
ке. На рисунке эти узоры не видны, так как при фотографирова­
нии комната была освещена яркой вспышкой.

Р и с. 3. 3. В затемненной комнате подберите такое расстояние меж­
ду источником света, лупой и экраном, при котором на экране полу­
чается наиболее резкое изображение.

рассеивающую, дивергирующего действия. Лучше если
это будут достаточно сильные линзы. И отверстие в
коробке вам придется уменьшить, потому что ваши
линзы в большинстве будут, вероятно, небольшого ди­
аметра.
Лупа, как и любая собирательная линза, дает ис­
тинное изображение. Приблизьте линзу к отверстию—
и на листе бумаги, который служит экраном, вы полу­
чите изображение отдаленных предметов. Прямое это
изображение или перевернутое? Объясните, почему.
Установите источник света, большую лупу и экран,
как показано на рис. 3. 3. Вырежьте из картона звез­
дочку и прикрепите ее к источнику света.
Перемещая лупу, вы узнаете многое о фокусировке
и преломлении света. Используйте самые различные
предметы. Что происходит, если предмет приблизить
к лупе? Надо ли при этом приближать или отодвигать
экран, чтобы получить четкое изображение? А если у
вас есть лупы разной силы, то какую надо взять лупу,
чтобы получить четкое изображение более близкого
31

к лупе предмета (при постоянном расстоянии от лупы
до экрана), сильнее или слабее? Что вы узнали о фор­
мировании изображений, работая с этой установкой?
Экспонат для выставки
Возможности здесь очень разнообразны. Подготовь­
те различные линзы в сочетании с одним и тем же лу­
чевым ящиком. Соберите систему из нескольких линз.
Экспериментируйте и наблюдайте. Идея «оптической
скамьи», состоящей из источника света, линзы и экра­
на, может быть использована во многих вариантах.
Пусть поработает ваше воображение.
ОПЫТ 4. ПРЕЛОМЛЕНИЕ
ЧЕЛОВЕКА

СВЕТА

Оборудование: источник света, лупа,
экран, маска для линзы

В ГЛАЗУ
картонный

Проекционный фонарь — прекрасный источник
света для некоторых опытов. Установите лупу и эк­
ран, как на рис. 4. 1. Вместо проекционного можно, ко­
нечно, использовать и хороший карманный фонарь.
Вырежьте кусок картона того же размера, что и лупа.
Эту маску надо либо прикрепить к лупе лентой, либо
просто придерживать возле нее, когда это потребует­
ся.
Сначала прорежьте в картоне два отверстия
(очень удобен дырокол для подшивки бумаг) так, что­
бы оба оказались в пределах светового круга, проек­
тируемого через лупу на экран. Вы получите перфо­
рированную маску. Сначала отложите маску и найди­
те положение лупы и экрана, при котором изображе­
ние источника света будет не в фокусе.
А теперь приложите к лупе перфорированную мас­
ку. Что получается на экране? Два крошечных изоб­
ражения расположены далеко друг от друга, пото­
му что система не сфокусирована. Передвиньте экран
так, чтобы изображения обоих отверстий полностью
совпали.
Это произойдет, когда расстояние от экрана до
лупы станет равным фокусному расстоянию лупы.
32

Р и с . 4. 1. Два отверстия в картонной маске, закрывающей лупу,
следует поместить так, чтобы расстояние между ними было мень­
ше диаметра светового пятна, проектируемого на экран. Это пят­
но будет тем больше, чем дальше экран от проектора.

Если экран слишком близко — расстояние до него
меньше фокусного, значит, лупа недостаточно силь­
на:
система «дальнозоркая». ^Дальнозоркий глаз
имеет недостаточно сильную оптику; без напряжения
дальнозоркий глаз не получает четкого изображения,
причем последнее тем менее четко, чем ближе рас­
сматриваемый предмет, — зрение вдаль лучше, чем
вблизи (отсюда и название дальнозоркий). Но между
вашей установкой и оптикой глаза есть существенная
разница: последняя регулирует свою фокусировку ав­
томатически.
Отодвиньте экран на расстояние, большее фокус­
ного. Вы снова получите удаленные друг от друга
изображения двух отверстии. Оптическая сила лупы
теперь слишком велика; система «близорука» — по­
добно тому, как близорук глаз, оптическая система ко­
торого слишком сильна: фокусное расстояние меньше,
чем расстояние до сетчатки.
2 Зак. № 3GI

33

Помните — это всего лишь аналогия. Для того
чтобы лучше „моделировать условия преломления све­
та в глазу, надо проделать еще ряд действий с вашей
установкой.
Не меняя расстояния между лупой и экраном (по­
следний находится точно на фокусном расстоянии),
двигайте объект (источник света), то приближая его
к лупе, то отдаляя от нее. В первом случае расхожде­
ние отверстий показывает, что система «дальнозор­
кая» (объект находится слишком близко), во втором
случае система «близорука» — объект слишком отда­
лен.
Что произойдет, если, сохраняя неизменным поло­
жение объекта и экрана, перемещать лупу? Что вы уз­
нали об изображениях и оптических системах при та­
кой постановке опыта? Какому элементу оптической
системы глаза соответствует подвижная лупа?
В квадратном куске плотного черного картона (сто­
рона квадрата около 5 сантиметров) тонкой булавкой
сделайте две дырочки на расстоянии примерно
2,5 миллиметра одна от другой — расстояние между
дальними краями дырочек должно быть меньше, чем
диаметр вашего зрачка. Не огорчайтесь если с первой
попытки у вас это не получится. Обязательно просле­
дите, чтобы края дырочек были четкими и правиль­
ными.
На куске белого картсна нарисуйте прямую линию
и повесьте его на стену так, чтобы линия была горизон­
тальной на уровне ваших глаз. Станьте примерно в 120
сантиметрах от стены и смотрите на линию одним
глазом через обе дырочки в черном картоне, располо­
жив их вертикально. Если ваш глаз точно сфокусиро­
ван к расстоянию, с которого вы ведете наблюдение,
вы увидите одну линию, если нет, то две.
Булавку держите примерно в 30 сантиметрах перед
глазом, как показано на рис. 4.2; посмотрев на нее, вы
заметите, что горизонтальная линия на стене как бы
раздвоилась. Поверните картон так, чтобы дырочки
расположились горизонтально. Посмотрите на гори­
зонтальную линию. Булавка «раздвоилась». Поче'му?
Как вы думаете, близорук или дальнозорок ваш глаз
по отношению к расстоянию до булавки, когда вы
34

s

*

Р и с . 4. 2. Полоску картона с двумя булавочными отверстиями
держите как можно ближе к глазу (второй глаз закрыт).

смотрите на булавку, и наоборот? Опыт получится хо­
рошо лишь у человека не старше 40 лет. Помните,
что смотреть надо через обе дырочки сразу.
По тому, как двоится отдаленный предмет, можно
определить фокусировку глаз к данному расстоянию.
Прикройте одну из дырочек и обратите внимание, ка­
кое из двух изображений пропадет. Это не так-то про­
сто. Надо помнить, что изображение предмета на
сетчатке глаза перевернуто и нижней части предмета
соответствует верхняя (на сетчатке) точка изображе­
ния 1. Проверьте это на установке объект — лупа —
экран, собранной вами ранее.
Экспонат для выставки
С помощью лупы и маски с двумя отверстиями мо­
жно очень эффектно демонстрировать некоторые оп­
тические явления, приложимые и к оптике глаза,—
1 Разобраться помогает простая схема, приведенная в конце
книги (рис. П, 1: «Опыт Шейнера»).

2*

35

главным образом соотношение объекта и его изобра­
жения. Хорошо дополнить экспонат рисунками, на
которых показаны результаты ваших опытов с описан­
ными приборами.
ОПЫТ 5. ДИАФРАГМЫ
Оборудование: источник света, фигурные
лупа, картонный экран, диафрагмы

маски,

Установите источник света, лупу и картонный эк­
ран, как показано на рис. 5. 1. Прикрепите маску —
черную фигуру — к источнику света так, чтобы она
оказалась в центре светового пучка.
Работайте в затемненной комнате. Расстояние
между источником, лупой и экраном подберите таким
образом, чтобы изображение фигуры на экране было
как можно более четким. Внимательно изучите полу­
ченное изображение. Четкие ли у него края? Вместо
простой фигуры поставьте фестончатую. Различаете

Р и с . 5. 1. Черное изображение на экране очень
такой четкости не получится.
35

четкое — у вас

ли вы все детали изображения? Обратите внимание на
.его яркость в центре и по краям.
Прорежьте в картоне несколько отверстий разных
размеров: с 5-, 2-, 1-копеечную монету и с булавочную
головку; кусок картона с одним из указанных отвер­
стий будет служить диафрагмой. Ставьте перед лупой
разные диафрагмы и смотрите, как меняется изобра­
жение.
У большинства линз края оптически менее совершен­
ны, чем центральная часть. Но чем меньше отверстие
диафрагмы, тем меньше количество света; а булавоч­
ное отверстие может оказаться даже помехой для по­
лучения четкого изображения. Зато при иной поста­
новке опыта булавочное отверстие само фокусирует
свет и дает изображение без всякой линзы. Правда, эго
изображение хуже того, которое получается с лупой.
Возьмите круглую картонную коробку (вроде тех, в
каких продают конфеты «Лимонные дольки»). От­
крытый конец затяните бумагой и закрепите ее апте­
карской резинкой. В донышке коробки, по возможно­
сти в центре, толстой булавкой или иголкой проткните
отверстие.
Направьте отверстие на пламя свечи (рис. 5. 2).
Подберите расстояние до свечи так, чтобы получить
изображение пламени на бумаге. Разберитесь, почему
изображение перевернуто и как вообще получается
изображение без линзы. Это простое устройство— ка­
мера-обскура. Теперь вы познакомились с очень важ­
ным фактором: диафрагмы улучшают фокусировку.
Это верно для всякой оптической системы, в том числе
и для оптики глаза.
Вы можете увеличить четкость собственного зрения,
используя диафрагму с булавочным отверстием; это
особенно заметно, если без диафрагмы ваш глаз видит
предмет нечетко. Проверьте себя и членов вашей
семьи; те из них, кто при чтении пользуется очками,
пусть попробуют читать без очков, глядя через була­
вочное отверстие.
Два картонных кружка с булавочными отверстия­
ми— ваши картонные очки; в каждом кружке проде­
лайте по нескольку отверстий. Попробуйте носить та­
кие очки на улице. Посмотрите вдаль, приложив к
37

Р и с. 5. 2. В совершенно темной комнате рассмотрите изображе­
ние пламени свечи, которое получится в вашей камере-обскуре.

глазу лупу,— вы все видите нечетко; теперь посмотри­
те через ту же лупу, приложив ее снаружи к вашим
дырчатым картонным очкам.
Экспонат для выставки
Можно подготовить установку со сменными диаф­
рагмами и демонстрировать влияние размера отвер­
стия на качество изображения. Легко организовать
опыт так, чтобы его наблюдала целая группа людей
одновременно и зрители могли самостоятельно менять
диафрагму.
ОПЫТ 6. ЖИВАЯ ДИАФРАГМА — ЗРАЧОК
Оборудование: картон с малым отверстием, лупа,
фонарь

В слабоосвещенной комнате рассмотрите зрачок
глаза вашего партнера. Обратите внимание на шири­
ну зрачка; встаньте поближе, чтобы ясно видеть зра­
38

чок (очень помогает при этом лупа). А теперь включи­
те лампу либо осветите фонарем другой глаз, как
показано на рис. 6. 1. Что произошло?
Внимательно следит* за краем зрачка — вы заме­
тите его тонкие движения. Обратите внимание на то,
что изменение освещения одного глаза вызывает оди­
наковые изменения обоих зрачков: усиление света
приводит к сужению, ослабление — к расширению
зрачков. Внимательно изучите эти зависимости1. Срав­
ните ширину зрачка одного и того же человека, когда
он находится под открытым небом и в затемненной
комнате.
Понаблюдайте за тем, как ваш собственный зрачок
изменяет размер. В полоске картона толстой булавкой

Р и с. 6. I. Свет, направленный на левый глаз, заставляет сужи­
ваться не только левый зрачок (прямая реакция зрачка), но и
правый (содружественная реакция зрачка). После отключения
дополнительного освещения зрачки обоих глаз расширяются.
В комнате не должно быть слишком светло, иначе дополнитель­
ное освещение от фонаря не даст ярко выраженной зрачковой
реакции.
1 Начертив особую линейку на прозрачной пленке или плас­
тинке, как показано на рис. П. 2, вы можете даже измерить диа­
метр зрачка; очень интересно также установить диапазон изме­
нений ширины зрачка в зависимости от освещенности.
39

проколите дырочку на расстоянии 2,5 сантиметра от
края. Затемните комнату, оставив лишь щель у одно­
го из окон, чтобы можно было смотреть на небо. Сна­
чала побудьте несколько минут в полумраке комнаты,
чтобы ваши глаза привыкли к полутьме.
Прикройте левый глаз ладонью (рис. 6. 2), а к
правому приложите полоску картона и через дырочку
в ней смотрите на ясный участок неба. Картон при­
жмите поплотнее к лицу, чтобы отверстие было перед
самым глазом. Запомните, каким вам кажется отвер­
стие. Отнимите ладонь от левого глаза — вы заметите,
что величина отверстия изменяется. Уменьшается оно

Р и с . 6. 2. Понаблюдайте размер собственного зрачка, глядя одним глазом через малое отверстие. Смотрите в окошко на ярко
освещенную улицу.

40

или увеличивается? Снова прикройте левый глаз. Что
происходит — как меняется величина отверстия?
. Видимая величина отверстия меняется потому, что
сужается или расширяется зрачок. Он работает как
диафрагма, регулирующая количество света, поступа­
ющего в глаз.
Сделайте очень маленькое треугольное отверстие
в том же месте картонной полосы, что и раньше. Смо­
трите через него одним глазом. Поднесите картон
вплотную к глазу — отверстие кажется круглым; круг­
лая форма отверстия в этом случае определяется тем,
что сам зрачок круглый.
Экспонат для выставки
Можно сделать зарисовки зрачка при различном
освещении. Разъясните, как работает зрачок и каково
его значение для зрения. Очень наглядна пластмассо­
вая модель глаза.
ОПЫТ 7. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА
(ХРОМАТИЧЕСКАЯ ДИСПЕРСИЯ)
Оборудование: зеркало, плоский тазик с водой
Призма— это клиновидный кусок стекла. Свет,
проходящий через призму, отклоняется (см. схему 1).
Но не всякий свет отклоняется одинаково. Чем мень­
ше длина волны, тем больше замедление света в стек­
ле, тем сильнее свет отклоняется призмой. Поэтому
призма «разворачивает» белый свет, разлагает его на
разные цвета спектра.
В качестве призмы можно использовать край стек­
лянного листа, зеркало или даже кусок прозрачной
пластмассы. Возможно, вы разыщете где-нибудь насто­
ящую призму. Чтобы увидеть, как призма отклоняет
свет, используйте лучевой ящик; обратите внимание —
призма не фокусирует света.
Налейте в плоский тазик воды и положите зеркало
так, чтобы один конец его опирался на край тазика, а
другой был под водой (рис. 7. 1). Тогда масса воды
над зеркалом, имеющая форму клипа, будет работать
как призма. Устройте так, чтобы луч солнечного света
41

Р и с . 7. 1. Слой воды над зеркалом образует призму. Отклонен­
ный свет, разложенный призмой на составляющие, отражается в
зеркале и выходит в воздух в виде радужного спектра.

упал на поверхность воды в тазике. Пройдя сквозь
воду, свет отражается от зеркала, и вы видите это от­
ражение на потолке или на стене.
На какое явление природы похоже разложение
солнечного света, прошедшего сквозь призму? Разбе­
ритесь в этом как следует. Запомните, в каком поряд­
ке следуют друг за другом цвета. Какой цвет прелом­
лен сильнее всех, какой — слабее всех?
Поверните водяную призму на 180 градусов (то
есть на половину окружности тазика). Переменили
цвета свою последовательность? Красный цвет по-пре­
жнему совпадает с вершиной (тонким концом) приз­
мы?
Изучаемое нами явление называется дисперсией
света, или хроматической дисперсией. Ее можно было
бы заметить и раньше, в опыте 3. Если в качестве ис­
точника света вы использовали Солнце, скорее всего
вы получили не четко фокусированную точку, а просто
пятно с разными цветовыми оттенками. Повторите
опыт 3 и проверьте это. У многих линз довольно боль­
шая хроматическая аберрация1, и вы легко заметите
разницу в фокусировке красного и голубого цветов,
причем остальные спектральные тона окажутся меж­
1 Объяснение хроматической аберрации и других терминов
см. в Послесловии.

42

ду ними. Передвигая экран то ближе к призме, то
дальше, вы ясно обнаружите это.
Выясняется, что не только призмы, но и линзы
разлагают белый свет. Величина хроматической дис­
персии зависит от того, какими линзами вы пользуе­
тесь. Оптические системы обычно рассчитаны так, что­
бы как можно полнее устранить хроматическую абер­
рацию. Для этого комбинируют линзы из разного стек­
ла и разной преломляющей силы так, чтобы оттенки
света, имеющие разную длину волны, фокусировались
в одной и той же точке.
Экспонат для выставки
Сделайте призму для иллюстрации эффекта хрома­
тической дисперсии света. Можно устроить так, чтобы
одна призма разлагала белый свет на цвета, а другая
вновь восстанавливала белый свет. Для этого необхо­
дим узкий пучок белого света.
ОПЫТ 8. ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ
ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГЛАЗА
Оборудование: источник света, кусок картона
Оптике человеческого глаза также свойственна
хроматическая аберрация. Попробуйте обнаружить,
как луч белого света разлагается на цвета в вашем
глазу.
Вам необходим яркий точечный или щелевой источ­
ник света. Для этого перекройте световой пучок фона­
ря или проектора непрозрачным экраном (черный
картон, жесть, фольга), в котором прорезана щель
или просверлено точечное отверстие.
В темной комнате смотрите одним глазом на исто­
чник света. Видите ли вы цветные края светового пят­
нышка? Прямоугольным куском картона прикройте
глаз, которым вы смотрите на источник света, но не
полностью, а так, чтобы закрыть часть зрачка
(рис. 8. 1). Плавно передвигайте картон от виска, по­
степенно закрывая все большую часть глаза, пока не
увидите цветной ореол вокруг светового отверстия*
На что похож сейчас источник света?
43

Р и с . 8. 1. Так наблюдается хроматическая аберрация глаза.

Результат зависит от тонкости субъективного вос­
приятия. К тому же не все одинаково наблюдательны.
Чтобы разглядеть цветовой эффект, надо очень при­
стально смотреть на источник.
Проделайте то же, но теперь закрывайте глаз, дви­
гая картон от носа. Меняется ли порядок расположе­
ния цветов в направлении слева направо? Почему?
Чтобы найти объяснение, вспомните опыт с водяной
призмой.
Как вы думаете, оптическая система вашего глаза
подобна двум призмам, сложенным основаниями?
Экспонат для выставки
Эффект хроматической аберрации можно показать
на схематическом рисунке глаза. С помощью описан­
ной выше установки можно показать желающим эф­
фект хроматической аберрации на их собственном
глазу.
41

ОПЫТ 9. АККОМОДАЦИЯ ГЛАЗА
Оборудование: кусок картона с отверстием и бук­
вами
Роговица глаза не меняет своей преломляющей си­
лы, но хрусталик, окруженный цилиарной мышцей, мо­
жет это делать. Обратитесь еще раз к схеме 2. Чтобы
поддерживать четкость зрения на разных расстояниях,
хрусталик автоматически меняет свою толщину, а
значит, и преломляющую силу. Автоматическая фоку­
сировка оптической системы глаза называется акко­
модацией.
В центре куска картона прорежьте круглое отвер­
стие и вокруг него нарисуйте или наклейте буквы
(рис. 9. 1.). Держите каргон примерно в 30 сантимет­
рах от лица против одного глаза и смотрите через от­
верстие, например, на картину, висящую на противо­
положной стене комнаты. Буквы по краям отверстия
видны нечетко. Теперь смотрите прямо на буквы. Они
видны четко. А картина? Как видите, ваш глаз меня-

Р и с. 0 1. Если смотреть через отверстие на отдаленный предмет,
буквы по краям отверстия будут смазаны.
45

ет свою фокусировку в зависимости от расстояния.
Это работает хрусталик глаза. Повторите опыт нес­
колько раз, чтобы не осталось сомнений.
Вы наблюдаете одну из важнейших функций гла­
за — аккомодацию. С возрастом способность глаза к
аккомодации постепенно уменьшается. К сороковым
годам жизни (при отсутствии близорукости) трудно
видеть четко на малых расстояниях. Поэтому людям
старше сорока лет обычно требуются очки для чтения.
Полную преломляющую силу вашего глаза можно
установить, измерив наименьшее расстояние, на кото­
ром вы еще способны прочесть колонку мелкого га­
зетного шрифта. Проверьте себя и нескольких товари­
щей или членов вашей семьи. Читать надо каждым
глазом в отдельности. Те, кто носит очки постоянно,
должны читать, не снимая очков. Чем «старше» глаз,
тем меньше способность к аккомодации.
Экспонат для выставки
Для демонстрации фокусирующей системы глаза
сделайте рисунки или модель. Используйте то же при­
способление, какое вы применяли в опыте. Можно из­
мерить предел аккомодации у каждого желающего.
ОПЫТ

10. ПЕРЕВЕРНУТОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

НА СЕТЧАТКЕ ГЛАЗА
Оборудование: кусок картона с булавочным отвер­
стием, булавка
В опыте 3 мы видели, что любая лупа*дает пере­
вернутое изображение; его называют еще «обратное»
в противоположность «прямому». Оптика глаза тоже
дает обратное изображение. Конечно, вы видите «пря­
мые» предметы, и, вероятно, предполагаете, что на
сетчатке также получается прямое изображение. На
самом деле глаз устроен так, что верхние части пред­
метов проецируются на нижнюю часть сетчатки, и,
наоборот, «выпрямление» предметов для вас столь
естественно, что даже не осознается.
46

Как вы помните, перевернутое изображение дает
камера-обскура. Любая лупа, в том числе оптическая
система глаза, делает то же самое. Вы можете эго
проверить, спроецировав на сетчатку своего глаза те­
невое изображение и (с помощью булавочного отвер­
стия) избавившись от «выпрямления» изображения,
которое неизбежно произошло бы в высших отделах
зрительной системы.

Р и с . 10. 1. Держите булавку и полоску картона с отверстием, как
показано на рисунке. В этом случае теневое изображение булагжи
на фоне отверстия будет перевернутым.
47

Картонную карту с булавочным отверстием в цен­
тре держите примерно в 7 сантиметрах от глаза. Вот­
кните в палочку (рис. 10. 1) острый конец булавки.
Медленно поднимайте булавку головкой вверх, держа
ее как можно ближе к глазу (чтобы касалась ресниц),
пока она не подойдет к краю отверстия, на которое вы
все время смотрите. Внимательно ожидайте появления
образа— тени булавки. Куда обращена головка бу­
лавки— вверх или вниз?
Вы знакомитесь с очень важным принципом рабо­
ты зрения. Тень булавки падает на нижнюю часть сет­
чатки вашего глаза — и потому воспринимается ввер­
ху. Вы увидите, что тень булавки движется сверху
вниз, хотя на самом деле булавка перемещается сни­
зу вверх.
Можете проверить это иным способом. Правым
глазом посмотрите (не поворачивая головы) влево.
Левый глаз прищурьте (вы видите в это время свой
нос). Слегка нажмите на правый глаз пальцем у вис­
ка сквозь веки. Появляется пятнышко близ носа — в
стороне, противоположной месту давления. Давлени­
ем вы раздражаете сетчатку, а образ, возникающий
вследствие раздражения сетчатки глаза, всегда виден
во внешнем пространстве в том направлении, куда
проецируется раздражаемый участок сетчатки.
Экспонат для выставки
На модели глаза можно показать «перевернутость»
изображения на сетчатке. Лупа или система линз так­
же хорошо иллюстрирует это явление.
ОПЫТ 11. ЭНТОПТИЧЕСКИЕ ФЕНОМЕНЫ
Оборудование: кусок картона с булавочным отвер­
стием
Энтоптические означает «возникающие внутри гла­
за». Явления, которые вы будете наблюдать, возника­
ют от того, что клетки, нити и другие элементы тканей
'лаза отбрасывают тени на световоспринимающие
клетки сетчатки.
Роговица. Посмотрите на умеренно яркую область
зеба. Легче вести наблюдение каждым глазом в от­
18

дельность. Отметьте участки неба, где равномерность
цвета или яркости нарушается; часть нарушений воз­
никает из-за несовершенства ткани роговицы и пленки
слезы, постоянно покрывающей роговицу. Капельки
слезной жидкости проецируются на небо в виде ярких
пятнышек, окруженных темным кольцом. Моргните —
пятнышки тоже колыхнутся.
Прищурьтесь. Что изменилось? Сквозь веко наж­
мите пальцем на роговицу и наблюдайте за измене­
ниями видимой картины.
Водянистая влага и стекловидное тело. Тканевые
клетки, плавающие в водянистой влаге и стекловид­
ном теле, заметны в виде пятен неправильной формы,
плавающих на фоне неба. Прикройте один глаз и, гля-

Р и с. II. 1. Глядя на яркое небо через маленькое отверстие
листе плотной бумаги, вы увидите энтоптические образы.

в
49

дя на небо, проверьте эго. Посмотрите вниз, а затем
быстро вверх (не поворачивая головы). Видите ли вы
медленно проплывающие тени? Проделайте то же,
глядя другим глазом.
Возьмите карточку из плотной бумаги с отверсти­
ем, проделанным толстой булавкой. Подвигайте кар­
точку вправо — влево перед одним глазом. Старай­
тесь обнаружить пятна и тени. Они бывают нитевид­
ными либо в виде кружков. Те, кто помоложе, обычно
видят меньше плавающих клеток и нитей, чем люди
пожилые. Иногда плавающие тени кажутся огромны­
ми. Наблюдаемые тени свойственны совершенно нор­
мальным глазам и не являются какими-либо «симпто­
мам и».
Клетки кровеносных сосудов сетчатки. Вы можете
обнаружить клетки крови, путешествующие по капил­
лярам сетчатки вашего глаза. Снова посмотрите на
небо одним глазом. Замечаете ли вы мелкие «танцу­
ющие» пятнышки? Это яркие кружки на темном фоне,
и следуют они друг за другом по извилистым линиям,
повторяющим форму капилляров, и, кроме того, со­
вершают самостоятельные движения.
Чтобы отличить клетки крови от тканевых клеток
водянистой влаги и стекловидного тела, нужно наб­
людать очень внимательно. Меняйте освещение. Пов­
торяйте опыт до тех пор, пока не найдете наилучшие
условия для наблюдения энтоптических явлений.
ОПЫТ 12. КРОВЕНОСНЫЕ СОСУДЫ
СЕТЧАТКИ
Оборудование: небольшой круглый фонарик
Кровеносные сосуды входят в глаз через диск зри­
тельного нерва (см. схему 2). В основном сетчатка
снабжается кровью через сосудистую оболочку, но
часть сосудов проникает и в саму сетчатку. Развет­
вления кровеносных сосудов можно увидеть в глазу
другого человека, если осматривать глазное дно с по­
мощью специального инструмента — офтальмоскопа.
Но в собственном глазу сосуды сетчатки можно уви­
деть гораздо проще, хотя и менее отчетливо, — в виде
теней. Почему мы не видим этих теней постоянно? По50

Р и с . 12. I. Свет, проникающий в глаз сбоку сквозь закрытое ве­
ко, дает теневое изображение сосудов сетчатки; вы увидите это
изображение, если будете очень внимательны.

чему они не мешают нам видеть окружающее? Дело
в том, что световоспринимающие клетки, на которые
всегда падают тени от сосудов, «привыкли» к этому.
Но если осветить глаз сбоку так, чтобы тени упали на
соседние, «непривычные» клетки, сосуды станут
видны1.
В затемненной комнате осветите глаз сбоку сквозь
сомкнутые веки тонким пучком света (рис. 12. 1).
Слегка подвигайте фонарик из стороны в сторону.
Где-то «перед собой» вы увидите сосуды сетчатки.
Продолжайте двигать источник света над веком. По­
явятся древоподобные ветвящиеся фигуры крупных
сосудов сетчатки. Попытайтесь проследить разветвле­
ние до их «ствола» — вы получите теневой образ дис­
ка зрительного нерва, от которого и отходят ветви со1 Далеко не всем этот опыт удается сразу. Иногда
необходим очень яркий маленький источник света, колеблющийся
и вспыхивающий у виска. Опь/т лучше повторить не два-три, а де­
сять-пятнадцать раз.

51

Р и с . 12. 2. Таков основной узор, образуемый кровеносными со­
судами сетчатки; освещая п а з сбоку через закрытое веко, вы
увидите тень этого узора.

судов. На рис. 12. 2 показан узор, образуемый сосу­
дами сетчатки.
Экспонат для выставки
Сделайте рисунки или модели «сосудистого древа»
сетчатки.
ОПЫТ 13. ПОЛЕ ЗРЕНИЯ
Оборудование: указка с белым кружком на конце
Закройте один глаз, а другим смотрите на метку,
прикрепленную к противоположной стене комнаты.
Заметьте, какую часть стены вы видите, если не дви­
гаете глазом. Область, которую вы видите, когда не­
подвижно фиксируете метку, называется вашим полем
зрения. Теперь фиксируйте метку другим глазом. Ту
же область вы видите? Смотрите на метку обоими гла52

зами — намного ли увеличилась видимая вами об­
ласть? Как, по-вашему, большими ли преимуществами
обладает поле зрения обоих глаз по сравнению с по­
лем зрения одного глаза?
Лист бумаги сверните в трубку. Смотрите сквозь
трубку на точку на стене. Велика ли область, видимая
вокруг точки? Точка видна хорошо, но представьте се­
бе, что значит постоянно иметь «трубочное поле зре­
ния». Походите по комнате, приставив к каждому гла­
зу по трубке. Теперь вы понимаете, насколько ценно
большое поле зрения?
Глядя одним глазом прямо перед собой (другой
глаз закрыт), вы замечаете предметы, удаленные от
фиксируемой точки примерно до 60 градусов в сто­
рону носа, 100 градусов к виску, 65 градусов вниз и
примерно 50 градусов вверх. Предметы в стороне от
фиксируемой точки видны тем менее четко, чем даль­
ше они от нее отодвинуты (боковое, или перифериче­
ское зрение), но все же присутствие предметов вос­
принимается хорошо, и это очень важное свойство
зрения. При некоторых заболеваниях, при сильной
усталости, при отравлении определенными вещества­
ми (в том числе содержащимися в табаке) поле зре­
ния уменьшается.
Сделайте черную указку из дерева или проволоки
и на конце ее укрепите белый кружок из плотной бу­
маги диаметром примерно 6 миллиметров. Усадите
вашего партнера на расстоянии метра от гладкой,
ровно окрашенной стены и исследуйте поле зрения
его глаз (рис. 13. 1). Один глаз завяжите. Точно про­
тив другого закрепите на стене черную точку — ее он
должен фиксировать во время исследования. Указку
с белым кружком ведите по стене к точке фиксации
(начинайте примерно с 1—1,5 м^гра); в момент, когда
наблюдатель скажет: «Вижу»,— остановитесь и от­
метьте это место на стене мелом; повторите ту же про­
цедуру по всей окружности через примерно 15-градус­
ные интервалы. Вы получите наружные границы поля
зрения.
Будьте осторожны в оценке полученных результа­
тов. Техника вашего исследования поля зрения очень
несовершенна и годится только для демонстрации, но
не для диагностики.
53

Р и с . 13. 1. Наблюдатель смотрит, не двигая глазом, на черную
метку (второй глаз лучше завязать). Эскпериментатор переме­
щает белую метку — от края к центру — до точки, в которой ее
замечает наблюдатель. Голова наблюдателя неподвижна.

Экспонат для выставки
Начертите схемы поля зрения, характерные для
нормального зрения одним и двумя глазами. Можно
связать их с моделью или схематическим
рисунком
глаза. Укажите преимущества зрения двумя глазами.
ОПЫТ 14. СЛЕПОЕ ПЯТНО
Оборудование: небольшая проволочная указка с
белым кружком на конце, лист черной бумаги ,
цветной мелок

В том месте сетчатки, где находится диск зритель­
ного нерва, нет светочувствительных клеток. Посмот­
рите на схему 2. Диск зрительного нерва занимает не
так уж мало места на сетчатке (6—8 угловых граду­
сов). В вашем поле зрения есть соответствующая дис­
ку овальная зона, где вы не видите,— слепое пятно.
54

Сделайте указку из тонкой проволоки, насадите на
ее кончик белый кружок диаметром около 3 миллимет­
ров. В центре листа черной бумаги размером не менее
20 на 24 сантиметра поставьте белую фиксационную
точку. Прикрепите бумагу к стене.
Вашего партнера усадите так, чтобы один его глаз
(другой завязан) был точно против фиксационной
точки на расстоянии 30—35 сантиметров от нее
(рис. 14.1). Пусть он смотрит неподвижно на цент­
ральную белую точку; белым кружком указки ведите
по листу черной бумаги. Сначала наблюдатель видит
его, потом кружок исчезает; это место отметьте и ве­
дите указку дальше—кружок снова появится. Это ме­
сто отметьте мелком. Повторите процедуру в несколь­
ких направлениях— вы получите овальный контур
слепого пятна.
Таким образом, предмет не виден, когда он прое­
цируется на диск зрительного нерва. Измерьте отме­
ченную вами область слепого пятна. А теперь подсчи*

Р и с . 14. 1. Белая точка не видна наблюдателю, неподвижно гля­
дящему правым глазом в центр черного экрана; метка находится
в зоне слепого пятна. Левый глаз наблюдателя завязан, голова
неподвижна.

55

тайте величину соответствующей области на расстоя­
нии 100 метров от глаза. Можно скрыть целый авто?
мобиль, не правда ли? Как вы думете, почему мы не
обнаружим слепое пятно, если просто закроем один
глаз? Почему слепое пятно не мешает видеть?
Экспонат для выставки
Сделайте рисунок глазного дна с диском зри­
тельного нерва. Покажите посетителям выставки,
как обнаруживается и измеряется слепое пятно.
ОПЫТ 15. ОСТРОТА ЗРЕНИЯ
Оборудование; черные буквы на белых картонных
кругах
Термин острота зрения обычно означает способ­
ность глаза различать мелкие детали предметов. На
самом деле функция, обозначаемая этим термином, го­
раздо сложнее, и следует помнить, что этот опыт—
лишь иллюстрация к теме, но не исследование ее в
полном объеме.
Расстояние, с которого ведется
Острота зрени : = наблюдение______________________
Расстояние, с которого наимень­
шая из правильно прочтенных
букв видна под углом 5 минут

Для наших целей не требуется знать, почему взя­
та величина 5 минут (5А>о градуса). Достаточно пони­
мать, что именно величина угла, вершина которого
лежит в исследуемом глазу, должна определять ост­
роту зрения, когда ее измеряют по наименьшей пра­
вильно читаемой букве. Надо научиться измерять этот
угол.
Поскольку речь идет об угле, можно измерять ост­
роту зрения либо при постоянном расстоянии, меняя
размер букв, либо при постоянном размере букв, ме­
няя расстояние. В обоих случаях остроту зрения выра­
жают углом, под которым видна наименьшая из про­
читанных букв.
Б6

Р и с . 15. 1. Точная величина букв для провед&шя опыта, иллю­
стрирующего остроту зрения/

Р и с . 15. 2. Наблюдатель медленно приближается, пока ему
удастся обнаружить, в какую сторону направлена буква.

не

Вырежьте из черной бумаги три буквы Ш точно
такого размера, как на рис. 15.1. Каждую наклейте в
центре белого картонного круга диаметром около
30 сантиметров (рис. 15.2). Сзади прикрепите петлю
для того, чтобы ваша рука не была видна. Наимень*»
шая из букв видна под углом 5 минут с расстояния 5,
средняя— 10 метров, самая большая видна под тем
же углом с расстояния 25 метров.
Ваш партнер отходит примерно на 6 метров, а вы
поворачиваете диск с маленькой буквой Ш на любой
угол. Пусть он медленно подходит, пока не сможет
правильно показать (например, тремя пальцами),
куда направлена Ш. Опыт нужно проделать трижды:
при наблюдении правым глазом, левым и обоими
глазами вместе.
Каждый раз измеряйте расстояние (в метрах), с
которого правильно прочтена буква. Поделив эту вели­
чину на число 5, вы получите остроту зрения (в долях
условной единицы). Так, если расстояние 4 метра, ост*
рота зрения равна 4/s = 0,8, а если буква правильно
прочтена с расстояния 6 метров, острота зрения равна
6/ б = 1,2.
Расстояние можно сокращать лишь до 3 метров;
если с 3 метров наблюдатель не различает малень­
кую Ш, повторите все сначала, используя диск с бук­
вой средней величины. Считайте по тому же принци*
пу, но в знаменателе теперь берите не 5, а 10. Если по­
лучите больше чем один знак после запятой, округляй­
те по общим правилам арифметики.
Каждого, кто носит очки, проверяйте в очках и без
них. В последнем случае вам может понадобиться са­
мая большая буква. Правила те же, но в знаменателе
число 25.
Не исключено, что вы обнаружите пониженную
остроту зрения у людей, не знавших об этом раньше.
Не пытайтесь выяснять или устранять причины. Прос­
то посоветуйте обратиться к окулисту. Наш опыт
предназначен только для ознакомления с тем, что та­
кое острота зрения, и принципом ее измерения.
Вы уже знаете, что только центр сетчатки имеет
высокую остроту зрения. Это можно легко показать с
помощью буквы Ш. Попросите наблюдателя смотреть
одним глазом (другой закрыт) на ваш палец, находя­
58

щийся у самого края диска с большой буквой Ш.
Пусть он медленно приближается, глядя все время на
ваш палец, пока не увидит букву отчетливо. Подсчи­
тайте теперь остроту зрения.
Измерьте остроту зрения участков сетчатки, более
далеких от центра. В качестве объекта фиксации возь­
мите карандаш и отодвигайте его в сторону от буквы
Ш. Какая у вас острота периферического зрения? По­
чему в обычных условиях все предметы, которые на­
ходятся в стороне от линии вашего зрения, видны до­
статочно четко?
Не следует переоценивать значение только высо­
кой остроты зрения. Высокая острота-^лишь одно из
многих условий хорошей работы зрения. В этой книге
мы коснемся других функций и возможностей меха­
ники зрения. Периферическое зрение, движения глаз,
видение в сумерках (адаптация к темноте), аккомода­
ция и многое другое также необходимы для хорошего
зрения. Ни одна из этих функций не измеряется остро­
той зрения. И «единица» вовсе не означает, что у че­
ловека прекрасное зрение1.
Экспонат для выставки
Изготовьте схемы, показывающие, что такое остро­
та зрения, и рисунок глазного дна с указанием на
то место сетчатки, которому соответствует наиболее
острое зрение. Проиллюстрируйте способы исследова­
ния остроты зрения. Объясните различные обстоятель­
ства, способные снизить остроту зрения.
ОПЫТ 16. АДАПТАЦИЯ К ТЕМНОТЕ
Оборудование: квадрат черного картона, круг и
квадрат из белой бумаги размером около 2,5 санти­
метра
В яркий солнечный день, когда вы входите в не­
освещенную комнату с улицы, вам кажется, что в доме
1 Нормальная острота зрения человека больше единицы, она
примерно равна 1,4 (то есть светлый промежуток между двумя
черными точками виден даже в тех случаях, когда его угловая
величина всего 40 секунд). Столь часто применяемое в быту вы­
ражение «стопроцентное зрение» практически лишено смысла.
В послесловии об этом будет сказано подробнее.

59

царит глубокая ночь. Но вскоре вы уже прекрасно
ориентируетесь, несмотря на относительно малую ос­
вещенность: ваши глаза приспособились — произошла
адаптация к темноте. Сущность этого процесса состо­
ит в том, что сетчатка становится более чувствитель­
ной к свету, потому что количество особого химическо­
го вещества — родопсина, содержащегося в ней, авто­
матически увеличивается с уменьшением освещен­
ности.
Родопсин содержится в палочковых клетках сет­
чатки. В первые пять минут после изменения освещен­
ности количество родопсина меняется очень быстро, а
затем медленно еще примерно в течение часа. В ре­
зультате адаптации чувствительность глаза к свету
возрастает в миллион раз. При идеальных условиях
глаз, полностью адаптированный к темноте, может
заметить свет от обыкновенной свечки, удаленной на
20 километров!
Наблюдать процесс адаптации очень просто: вече­
ром перейдите из хорошо освещенной комнаты в тем­
ную. Заметьте, сколько времени понадобится вам для
того, чтобы различить цифры, на часах со светящим­
ся циферблатом или прочесть заголовок газеты, если
из окна или из приоткрытой двери идет слабый свет.
Очень слабый свет лучше виден, если смотреть чуть
мимо него. Причина — отсутствие палочек в центре
сетчатки. Так, неяркая звезда в небе покажется ярче,
если посмотреть немного в сторону от нее. Проверьте
это, когда представится удобный случай.
Возьмите квадрат черного картона размером 20 на
25 сантиметров. По обе стороны от центра на расстоя­
нии 5 сантиметров приклейте к картону кружок и
квадрат. Держите картон, как книгу во время чтения
(рис. 16. 1).
Пусть ваш партнер внезапно погасит свет. Ваши
глаза постепенно приспособятся к'темноте, и вы уви­
дите белые пятна (на невидимом картоне). Обратите
внимание — кружок виден лучше, если смотреть не на
него, а на квадратик. Можете ли вы объяснить, по­
чему?
Если вы внимательно прочли начало описания это­
го опыта, то сможете правильно объяснить его ре­
зультаты.
60

Р и с . 16. 1. Подсчитайте, сколько времени пройдет с момен­
та, когда в ярко освещенной комнате выключат свет, погрузив
ее в почти полную темноту, до момента, когда вы сможете
различить белый круг и квадрат. Возьмите в руки картон (до то­
го, как погасят свет), но обратите его фигурами от себя и еще
повращайте, чтобы не знать, где расположены белый круг и квад­
рат; когда свет погасят, поверните картон к себе той стороной,
где должны быть фигуры.

Экспонат для выставки
Сделайте схематические рисунки сетчатки, обозна­
чив на ней плотность расположения колбочек и пало­
чек. Начертите диаграмму процесса адаптации к тем­
ноте. Перечислите на диаграмме функции палочек и
колбочек.
61

О П Ы Т 17.

СМЕНА ЦВЕТОВ

Оборудование; фонарь с картонной маской
Когда свет падает на глаз, начальная его фокуси­
ровка производится роговицей, зрачок пропускает оп­
ределенное количество сходящихся лучей, хрусталик
доводит фокусировку до совершенства, но только в
сетчатке начинается собственно процесс зрения.
В этом опыте вы можете получить некоторое пред­
ставление об электрохимической деятельности сет­
чатки.
Вырежьте к>сок плотного картона по размеру
стекла вашего фонаря. В центре сделайте маленькое
отверстие и закрепите полученную маску на стекле
фонаря. В результате ваш фонарь дает тонкий, но
очень яркий пучок света 1. Опыт проводите в совер­
шенно темной комнате, и прежде, чем начать, по­
будьте 5—10 минут в темноте, чтобы ваши глаза адап­
тировались.
Один глаз закройте. Другим смотрите на светя­
щееся отверстие в маске фонаря (рис. 17. 1), прибли­
зив его к глазу на 2,5—5 сантиметров; смотрите, не
отрываясь, пока не сосчитаете (очень медленно) до
40. Теперь погасите фонарь, закройте оба глаза и
прикройте их ладонью, не нажимая. Несколько секунд
подождите, а затем вы заметите яркое пятно. Внима­
тельно «рассмотрите» его; торопиться не надо — оно
сохраняется довольно долго, иногда — несколько
минут.
Вы видите образ, возникший вследствие долгого
раздражения участка сетчатки ярким раздражите­
лем; такой образ называют послеобраз, или последо­
вательный образ. Наблюдайте, как он меняет цвет.
С первого раза опыт, возможно, вам не удастся —
повторите его. Вероятно, надо продлить время «смот­
рения»на свет фонаря, чтобы затем лучше различить
смену цветов в центральной части послеобраза.
Процесс, приводящий к возникновению последо­
вательного образа, сосредоточен главным образом в
1 Если вы пользуетесь проектором (например,
пом), нужно вставить маску в рамку для кадра.

62

фильмоско­

Р и с . 17. 1. Если глядеть неподвижно на маленькое яркое пят­
нышко, то затем в полной темноте можно увидеть смену цветов.

сетчатке. Однако, вы видите этот образ, значит, в
процессе участвует весь нервный аппарат зрения от
сетчатки до мозга включительно. Подумайте, почему
виден сначала один цвет, затем другой и так далее.
Экспонат для выставки
Изучите детальнее вещества, содержащиеся в сет­
чатке. Начертите схемы некоторых химических реак­
ций и покажите, как глаз реагирует на свет.
63

О П Ы Т 18.

П О СЛЕО БРАЗЫ

Оборудование: разноцветная бумага, равномерно
серая поверхность — экран
Число послеобразов, которые вы можете наблю­
дать, бесконечно. Термин послеобраз означает, что
образ остается после того, как вызвавший его раздра­
житель перестает действовать. Послеобраз называет­
ся положительным, когда он содержит такое же рас­
пределение ярких и темных участков, как и сам раз­
дражитель, и отрицательным, когда распределение яр­
ких и темных участков противоположное.
Наиболее интересны наведенные послеобразы. Эф­
фект наведения вызывается чем-то дополнительным
к основному раздражителю — например, фоном, на ко­
тором рассматривается послеобраз; этот фон может
представлять собой либо узор, либо серое поле, либо
цветное поле. Сначала всегда показывают основной
раздражитель — рисунок, цвет. Затем наблюдатель
смотрит на какой-либо фон. Легче всего обнаружить
наведенный послеобраз на нейтральном — сером фоне.
На рис. 18. 1 показаны рисунки, с помощью кото­
рых можно получить хорошие послеобразы. Оставьте
в поле зрения только один рисунок и смотрите на
него 30—60 секунд. Затем переведите взгляд на серый
фон. Света в комнате должно быть не слишком много
(сумеречное освещение). Вы можете увидеть птицу,
летящую по потолку, по стене, по вашей ладони К
Вырежьте любые изображения из цветной бумаги.
Экспериментируйте с фигурами разного цвета. По­
смотрев на такую фигуру, переведите взгляд па серый
фон — и вы увидите послеобраз дополнительного к
первоначальному цвета. Вы познакомились таким об­
разом с одним из основных принципов формирования
наведенных послеобразов.
Под действием основного раздражителя расходу­
ется определенный вид электрохимической энергии
зрительной системы, вследствие чего одновременно
повышается ее чувствительность к противоположному
виду той же энер1ип. Например, красный раздражи-1
1 Ваш глаз проецирует послеобраз
которую вы рассматриваете.
64

на любую поверхность,

Р и с . 18.1. Такие фигурки можно на­
клеить на серый картон. Сначала на­
до смотреть на фигурку, а затем пе­
ревести взгляд на серое поле; опыт
проводится при неярком освещении.

тель приводит к расходу «красной» энергии, отчего
глаз становится более чувствительным к энергии «зе­
леной», дополняющей красную. Такое объяснение,
конечно, не удовлетворит специалиста по зрению, но
на первых порах оно годится.
Фиксируйте правым глазом букву С в течение ми­
нуты; левый глаз закройте ладонью. Посмотрите послеобраз правым глазом. А теперь заслоните правый
глаз и откройте левый. Видите ли вы послеобраз ле­
вым глазом? О каком свойстве наведенных послеобразов говорит результат этого опыта?
«Серое» — то же самое, что белое малой яркости,
а в свете, отраженним от белой (и серой) поверхности,
скрыты все цвета. Когда основной раздражитель крас­
ный, а затем вы смогите на серую поверхность, виден
«наведенный» зеленый цвет. Объяснение простое: зе­
леное, содержащееся в сером наравне с красным, ощу­
щается сильнее, поскольку увеличилась чувствитель­
ность глаза именно к зеленому (точнее, к зелено-голу­
бому), а чувствительность к красному понизилась.
3 Зак. Л'#ш

полосы темно ■синие
и желтые,
б ж е л т ы * выреза­
ны квадрат ы

и

vfmmmmmmmm < ш
т т тж%? т п ш
т т т т т т т т ш т т тштттш ше%т

Полосы ж е л т ы е
и т емно синае.
Квадраты вырезаны

6 CUHU/ ПОЛОСР/

-

;