Fyzika v 15M

Studium vlatností oka

Ačkoliv by se mohlo zdát, že studium oka je záležitost pouze biologie, není to pravda. Z fyzikálního hlediska lze oko prozkoumat také poměrně do velké hloubky. Proto jsem poté, co jsme probrali se žáky třídy 15M SPŠST Panská základní stavbu a vlastnosti oka z fyzikálního hlediska, připravil dvouhodinové cvičení věnované právě oku.

„Na dnešek jsem připravil řadu optických hrátek a aktivit, pomocí kterých si budete moci vyzkoušet, jak nás náš orgán zraku šálí. Iluze, které si vyzkoušíte, tak potvrdí to, co vám říkám od samého začátku našeho studia oka: člověk nevidí okem, ale okem a mozkem,“ říkám na úvod dvouhodinové fyziky ve čtvrtek ráno.

„Jak zde v učebně fyziky, tak v učebně S8 jsou připraveny různé aktivity, u kterých je popis, co máte dělat, na co se soustředit. Během té první hodiny si to projděte, vyzkoušejte a prozkoumejte, ve druhé hodině to zhodnotíme a pohrajeme si každý se svým okem ještě jinak.“

Žáci se rozdělili na části a začali zkoumat připravené hračky a aktivity:

tajemný obraz, který se z různé vzdálenosti sledování jevil různě;

nápis, který byl čitelný jen z určitého úhlu pohledu;

optické klamy, které zdánlivě deformovaly délky úseček či průměry kružnic;

vnímání barev v okolí jiných barev;

vnímání kontrastu bílé a černé barvy;

studium podivných textů;

přivedení oka a mozku do stavu, kdy okolní předměty byly vnímány značně rozostřeně a v jiných velikostech;

geometrické klamy hrající si s počtem zobrazených předmětů či tvarem geometrických těles;

princip vnímání filmu, který je tvořen řadou statických obrázků - a to jak pomocí krátkých „filmečků“, tak i pomocí rotujících kotoučů s různým vzorem;

netradiční brýle, které různým způsobem deformují obraz.

K některým stanovištím se žáci opakovaně vraceli, protože je daná aktivita zaujala. Velmi často se rozproudily diskuse, jak to ve skutečnosti je, kde je ukrytý případně problém, proč žáci vidí to, co vidí, … Po celou dobu ale všichni pracovali velmi soustředěně a vše si postupně zkoušeli.

Druhou hodinu jsme začali komentářem některých aktivit a zodpovězením některých dotazů či vyřešením sporů, které se během zkoušení aktivit objevily. Pak jsme přistoupili ke studiu vlastního oka.

„Vezměte si tyhle tmavé lístky, dejte si je blízko k oku a podívejte se otvorem na tabuli ozářenou světlem dataprojektoru,“ uděluji pokyny k experimentu. „A chvíli vyčkejte.“

„No fuj!“

„Co to je za hnus?“

„To mám fakt v oku?“

Tak postupně reagovali žáci, když spatřili malým otvorem podivné a někdy nevzhledné útvary.

„Právě se díváte na vyživovací části oka. Jak jsem říkal, lidské oko je poměrně nešikovně zařízeno: sítnice je až za vrstvou, která oko a sítnici vyživuje. Takže se díváte na ty cévky.“

Společně jsme si pak vysvětlili, proč cévky vidíme malým otvorem, ale při běžném pozorování svého okolí je nevidíme. Vzhledem k tomu, že žijeme v 21. století, příměry s pixely monitorů nebo displeji iVěcí chápali žáci velmi dobře.

Když jsme pak k papírku přidali ještě i špendlík, dokázali si žáci, že oko vytváří skutečně převrácený obraz (tak, jak odpovídá spojné čočce, která se nachází v oku), který pak převrací až mozek.

„Teď budu potřebovat dobrovolníka,“ říkám poté, co jsme diskutovali, za jakých podmínek vidí oko dva blízké předměty skutečně jako dva a ne jako jeden splývající.

Přihlásil se Jakub Dlouhý.

„Díky. Jdi na konec učebny a chvilku čekej,“ říkám a připevňuji magnetem na tabuli obrázek dvou svislých čar, které jsou velmi blízko u sebe.

„Co vidíš?“

„Jednu čáru,“ říká Jakub.

„Prima. Jdi uličkou k tabuli a až uvidíš něco jiného, zastav se.“

Jakub vyjde a po asi dvou nebo třech malých krocích zastavuje: „Už vidím čáry dvě?“

„Cože? Tak málo jsi toho ušel?“ divím se, neboť tento experiment dělávám se žáky již léta, a proto vím, do jaké vzdálenosti zhruba došli.

„Je to špatně?“ diví se Jakub.

„Není, jen mám s předešlými žáky jinou zkušenost,“ usmívám se.

„Jakub Varhulík si vezme teď pomocníka a změří vzdálenost mezi tabulí a Jakubem,“ usmívám se a podávám mu délkové měřidlo.

Jakub se malinko vyděsí, neboť nejen já, ale i kluci, vzpomínají na měření vzdálenosti při určování vlnové délky světla. Tentokráte byl proces měření složitější v tom, že mezi tabulí a Jakubem Dlouhým stála katedra. Ale nakonec měřiči vše zvládli a nahlášená vzdálenosti odhadem odpovídala skutečnosti.

Po rozkreslení situace na tabuli, uvědomění si vzájemných hodnot naměřené vzdálenosti a ohniskové vzdálenosti oční čočky spočítáme vzdálenost dvou světlocitlivých buněk na sítnici Jakubova oka. A vychází hodnota, která vychází standardně.

„Takže nemám žádné výjimečné oko?“ diví se Jakub.

„Nemáš, máš normální oko. Buď rád!“

Poslední částí hodiny jsou pak ukázky vnímání různých barevných vjemů nebo různě nakloněných úseček.

„Pokud máte zdravé oko a nemáte astigmatismus, vidíte při libovolném natočení hlavy stále stejně tmavé čáry,“ říkám klukům, kteří stojí u zadní části místnosti a sledují obraz několika různě skloněných úseček se společným průsečíkem promítnutý na tabuli.

„Pokud trpíte astigmatismem, vidíte ty čáry v různých odstínech šedi. A ty odstíny se změní, pokud nakloníte hlavu,“ doplňuji a kluci si vše zkoušejí.

Soudě podle pracovního nasazení a kladených dotazů se klukům hrátky s očima líbily a snad jim přinesly i nové pohledy na orgán, pomocí kterého získáváme většinu informací o okolním světě.

Studium vlastností oka zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl