Krótkowzroczność i jej korekcja
Wprowadzenie Przeczytaj Animacja 3D Sprawdź się Dla nauczyciela
Czy to nie ciekawe?
Przychodząc na świat trafiamy do nowej, obcej nam rzeczywistości. Zaczynamy ją poznawać za pomocą zmysłów. Ile ich jest? Na to pytanie można udzielić wielu różnych odpowiedzi. Arystoteles twierdził, że istnieje pięć powszechnie znanych zmysłów – wzrok, słuch, smak, węch i dotyk (Rys. a.). Czy miał rację podając ich liczbę? Trudno powiedzieć. Nie mylił się jednak umieszczając wzrok na pierwszym miejscu.
To właśnie oczy pozwalają orientować się w świecie, oceniać zbliżające się zagrożenia, sprawnie się poruszać oraz rozwijać się intelektualnie. To one dostarczają nam więcej niż 80% informacji o otoczeniu.
Z tego względu ważne jest, aby - dbając o swój wzrok - zapobiegać powstawaniu wad, a jeśli się pojawią, dokonywać ich prawidłowej korekcji.
Rys. a. Zmysły człowieka
Twoje cele
Przeczytanie niniejszej partii materiału sprawi, że:
poznasz budowę oka;
zrozumiesz, na czym polega krótkowzroczność;
nauczysz się rozpoznawać jej podstawowe objawy;
dowiesz się, w jaki sposób dokonuje się jej korekcji;
ocenisz różnice w postrzeganiu otoczenia przez krótkowidza i przez osobę widzącą poprawnie.
Krótkowzroczność i jej korekcja
Przeczytaj
Warto przeczytać
Rozpoczynając rozważania na temat krótkowzroczności nie można pominąć najistotniejszych aspektów związanych z tym zagadnieniem, a mianowicie budowy gałki ocznej oraz przebiegu procesu widzenia. To właśnie gałka oczna (która wraz z nerwem wzrokowym tworzy narząd wzroku) jest pierwszym
elementem „układanki” prowadzącej do utworzenia i zinterpretowania wrażenia wzrokowego (Rys. 1.). Jej kształt jest zbliżony do kuli o średnicy około 24 mm. Światło, wpadając do niej, trafia najpierw na
rogówkę, która ma postać przezroczystego wycinka kuli. Tam ulega dwukrotnemu załamaniu (przy wejściu i przy wyjściu z warstwy). Kolejno, na drodze promieni staje źrenica regulująca ilość światła padającego na siatkówkę (zwiększenie średnicy źrenicy powoduje wzrost strumienia światła wpadającego do oka, zaś zwężenie źrenicy powoduje zmniejszenie jego ilości). Na rozmiar źrenicy mają wpływ również inne czynniki, na przykład: odległość (im większa odległość patrzenia, tym większa źrenica), wiek (im osoba jest starsza, tym jej źrenica jest mniejsza) czy stan emocjonalny. Po przejściu przez źrenicę promień świetlny ponownie ulega dwukrotnemu załamaniu na soczewce stanowiącej dwuwypukły, przezroczysty element optyczny. Rogówka i soczewka są odpowiedzialne za ogniskowanie obrazu na siatkówce, czyli swego rodzaju światłoczułym ekranie. Siatkówka składa się z kilku warstw komórek, wśród których wymienić można komórki receptorowe, czyli czopki i pręciki. To w nich następuje zamiana światła na sygnały elektryczne, które w postaci impulsów nerwowych są przenoszone do centralnego układu nerwowego. Czopki odpowiadają za rozróżnianie kolorów, pręciki zaś, bardziej czułe niż czopki, mogą reagować nawet na pojedyncze fotony. Pozwalają więc widzieć przy słabym oświetleniu.
Rys. 1. Schemat budowy oka
Znając budowę gałki ocznej, zastanówmy się, jak działa wzrok. Pierwsza faza widzenia polega na zobrazowaniu oglądanej rzeczywistości przez układ optyczny oka na siatkówce. Odbywa się to analogicznie jak w przypadku soczewki ustawionej pomiędzy przedmiotem a ekranem. Następnie
zachodzi detekcja światła (zamiana zaabsorbowanej energii w impulsy nerwowe). Sygnał jest odpowiednio kodowany i przesyłany do ośrodków wzroku w mózgu, gdzie ma miejsce proces czysto neurologiczny.
Mózg na podstawie pamięci, kontekstu, a także i woli interpretuje obraz łącząc jego poszczególne elementy w konkretne obiekty. Wynika z tego, że bez doświadczenia zdobytego w pierwszych etapach życia wzrok pozostawałby bezużyteczny. Dowodem na to jest już fakt, że obraz tworzący się na siatkówce oka jest odwrócony zarówno w pionie, jak i w poziomie. Mimo to widzimy go prawidłowo, bo mózg na podstawie pamięci i doświadczenia, decyduje, gdzie jest góra, a gdzie dół obserwowanego przedmiotu.
Promień świetlny, przechodząc przez gałkę oczną, czterokrotnie ulega załamaniu. W oku zdrowym (nazywanym również miarowym) wiązka promieni świetlnych może zostać zogniskowana na siatkówce.
Wówczas człowiek może widzieć ostro przedmioty znajdujące się w odległości większej niż 20 cm – nie powinno sprawiać mu problemu zarówno przeczytanie tekstu znajdującego się na biurku, jak i oglądanie gwiazd na niebie. Tak szeroki zakres zdolności do ostrego widzenia jest możliwy dzięki procesowi akomodacji, polegającemu na dopasowaniu zdolności skupiającej (ogniskowej) soczewki oka do odległości oglądanego przedmiotu. W momencie, gdy załamanie światła jest zaburzone, powstają wady wzroku.
Wśród najczęściej występujących defektów wymienić można: krótkowzroczność (myopia), dalekowzroczność (hyperopia) czy astygmatyzm (niezborność).
Rozglądając się pośród naszych znajomych możemy zauważyć, że u wielu z nich występują wspomniane wady. Część osób nosi okulary na co dzień. Dodatkowo niektórzy mrużą oczy próbując przeczytać znajdujący się w oddali tekst, czekając na przystanku nie widzą numerów zbliżających się autobusów, a czytając książkę lub gazetę przysuwają ją coraz bliżej. Te osoby mają wadę zwaną krótkowzrocznością.
Krótkowzroczność to wada wzroku polegająca na tym, że równoległa wiązka światła, pochodząca od bardzo odległego przedmiotu, zostaje skupiona przed siatkówką. Dzieje się tak pomimo maksymalnego
dostępnego obniżenia zdolności skupiającej oka. Krótkowzroczność jest wynikiem zbyt dużych
rozmiarów przednio‑tylnych oka (czyli - mówiąc prostym językiem – gałka oczna jest zbyt długa) lub zbyt dużej minimalnej zdolności skupiającej soczewki (Rys. 2.). Skutkiem tego jest nieostre widzenie obiektów odległych; wrażenie to krótkowidz próbuje zniwelować zbliżając oglądany przedmiot, jeśli jesst to możliwe. Chcąc lepiej zrozumieć ten proces, zapoznaj się z animacją dołączoną do niniejszego materiału.
Rys. 2. Uproszczony schemat oka krótkowzrocznego (pomimo maksymalnego dostępnego obniżenia zdolności skupiającej równoległa wiązka światła, pochodząca od bardzo odległego przedmiotu, zostaje skupiona przed siatkówką)
Taki stan krótkowzroczności ma swój początek zwykle w dzieciństwie. Z upływem czasu wada ta może stopniowo się zwiększać (zwykle do końca wieku nastoletniego lub przekroczenia dwudziestego roku życia). Mówi się wówczas o tak zwanej postępującej krótkowzroczności. Należy jednak pamiętać, że nie musi tak być w każdym przypadku.
Jeśli oprócz niewymiarowości oko „działa” prawidłowo, to uzyskanie prawidłowej ostrości wzroku jest możliwe poprzez zastosowanie korekcji okularowej. Krótkowzroczność można „korygować” za pomocą soczewek rozpraszających (Rys. 3.). Słowo „korygować” zostało napisane w cudzysłowie, gdyż soczewki pozwalają osobie noszącej je widzieć obraz wyraźnie tylko w czasie korzystania z nich. W trakcie dopasowywania szkieł dobiera się soczewkę o najmniejszej (co do wartości bezwzględnej) zdolności skupiającej, która pozwala na uzyskanie najlepszej ostrości widzenia dali.
Rys. 3. Uproszczony schemat korekcji oka krótkowzrocznego soczewką rozpraszającą
Warto tutaj również wspomnieć, że zdolność skupiająca (nazywana również mocą optyczną) jest rozumiana jako odwrotność ogniskowej danej soczewki (układu optycznego):
gdzie: – zdolność skupiająca, – ogniskowa. Jednostką podstawową zdolności skupiającej jest , czyli dioptria. W przypadku soczewki rozpraszającej ogniskowa jest ujemna ( ), zatem przypisana jej zdolność skupiająca jest również ujemna ( ).
Korekcja okularowa to tylko jedno z dostępnych rozwiązań. Ostatnio coraz częściej słyszy się
o operacjach laserowych oczu, które pozwalają na pozbycie się wad wzroku. Jednym z takich zabiegów jest metoda LASIK. Istotą zabiegu jest zmiana krzywizny rogówki. W przypadku krótkowzroczności mówimy tutaj o jej spłaszczeniu. Odbywa się to poprzez odparowanie za pomocą lasera nieprawidłowo zbudowanych warstw rogówki. Zabiegom mogą zostać poddane jedynie osoby, które ukończyły
dwudziesty pierwszy rok życia (wcześniej bowiem wady wzroku mogą się rozwijać wraz z rozwojem gałki ocznej). Dodatkowo ich wada wzroku musi być stabilna – od co najmniej sześciu miesięcy nie powinna ulegać zmianom. Po zakwalifikowaniu do zabiegu pacjenci przechodzą badania, które pozwalają zaprogramować przebieg operacji. Następnie ma miejsce obliczenie docelowego kształtu rogówki. Nie każda wada może być jednak skorygowana w ten sposób - LASIK na przykład koryguje wady mieszczące się w zakresie od -0,75 do -13 dioptrii. Metoda ta zastąpiła zabieg chirurgiczny polegający na nacięciu rogówki nożem diamentowym.
Ciekawostka (ważna dla krótkowidzów): Nosisz okulary? Może czasem sięgasz po soczewki kontaktowe i zastanawia Cię, jaką powinny mieć zdolność skupiającą? Czy taką samą jak szkła okularowe? Okazuje się, że nie. Przy założeniu, że wierzchołek rogówki znajduje się w odległości 12 mm (Rys. 3.) od
płaszczyzny okularowej oraz że tylna powierzchnia soczewki kontaktowej styka się ze szczytem rogówki, w celu ustalenia zdolności skupiającej soczewki kontaktowej należy skorzystać ze wzoru:
gdzie: – zdolność skupiająca soczewki kontaktowej, – zdolność skupiająca soczewki okularowej, – odległość między soczewką okularową a rogówką.
Osoba nosząca okulary o zdolności skupiającej –6,00 dioptrii powinna nosić zatem soczewki kontaktowe o zdolność skupiającej:
W sprzedaży dostępne są jednak wyłącznie soczewki o zdolnościach skupiających zmieniających się co 0,25 dioptrii, zatem pacjent powinien zakupić soczewki –5,50 dioptrii.
Słowniczek
akomodacja oka
(ang. accommodation) – zmiana długości ogniskowej soczewki ocznej; służy dostosowywaniu się oka do widzenia przedmiotów znajdujących się w różnych odległościach od niego.
LASIK
(ang. Laser‑Assisted in situ Keratomileusis) – jeden z typów laserowej korekcji wad wzroku; metoda ta nie wymaga usunięcia nabłonka, dzięki czemu nie jest bolesna, a rany szybciej się goją.
Animacja 3D
Korekcja krótkowzroczności
Obejrzyj animację, w której schematycznie przedstawiono, na czym polega krótkowzroczność.
Przedstawiono także schemat korekcji tej wady za pomocą soczewki rozpraszającej.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Polecenie 1
Ala, cierpiąca na krótkowzroczność, nosi okulary. Ula cieszy się zdrowym wzrokiem. Jak opisze swoje wrażenia po założeniu okularów Ali?
Wszystkie przedmioty wydają mi się nieostre, bez względu na odległość.
Najbliższe przedmioty, które widzę ostro bez okularów, stały się nieostre.
Przedmioty tak bliskie, że nie widzę ich ostro bez okularów, teraz widzę ostro.
Sprawdź się
Ćwiczenie 1
W jakiej kolejności promień świetlny przechodzi przez oko? Ułóż poniższe elementy gałki ocznej w odpowiedniej kolejności.
siatkówka rogówka ciało szkliste źrenica soczewka Ćwiczenie 2
Kasia jest krótkowidzem. Który schemat przedstawia sposób ogniskowania równoległej wiązki światła pochodzącej od bardzo odległego przedmiotu w oku Kasi?
A B C Ćwiczenie 3
Z poniższej listy objawów wybierz te, które będzie zgłaszała osoba cierpiąca na krótkowzroczność.
Rozmywa Ci się tekst na ulotce reklamowej.
Mrużysz oczy czytając tekst na bilbordzie reklamowym.
Oczy stale Cię pieką, odczuwasz zmęczenie i ciężkość powiek.
Patrząc na źródła światła widzisz wokół nich jasne obwódki.
Masz kłopot z nawleczeniem igły, bo nie widzisz oczka.
Nie widzisz numeru nadjeżdżającego autobusu miejskiego.
Gdy patrzysz na jakiś przedmiot, brakuje skrajnych części obrazu.
Ćwiczenie 4
W pomieszczeniu, w połowie drogi między ścianą a czterema szarymi kolumnami, umieszczono białe pudło. Które z poniższych zdjęć najlepiej oddaje wrażenia wzrokowe krótkowidza?
A B C
Ćwiczenie 5
Którą soczewkę przepisałbyś osobie cierpiącej na krótkowzroczność, by skorygować nieostre widzenie przedmiotów w dali?
A B
Ćwiczenie 6
Uzupełnij zdania wybierając poprawne zwroty.
Mój kolega twierdzi, że wygodniej mu nosić okulary, które są opuszczone na czubek nosa. Mogę więc powiedzieć, że jego okulary mają za małą / za dużą zdolność skupiającą. Przesuwając soczewkę na czubek nosa „osłabia ją” / „wzmacnia ją”.
Ćwiczenie 7
Pacjent nosi na co dzień okulary o zdolności skupiającej -4,5 dioptrii. Chciałby jednak kupić sobie soczewki kontaktowe. Jaką zdolność skupiającą powinny one mieć? Przyjmij, że odległość między soczewką okularową a rogówką wynosi 12 mm. Zapisując wynik pamiętaj, że ze względów
produkcyjnych dostępne są wyłącznie soczewki, których zdolności skupiające różnią się o 0,25 dioptrii.
Wynik wprowadź z dokładnością zgodną z informacjami podanymi w treści zadania.
Odpowiedź: ... dioptrii.
Ćwiczenie 8
Jaką zdolność skupiającą powinny mieć szkła okularowe osoby, która nosi soczewki kontaktowe -6,50 dioptrii? Przyjmij, że odległość między soczewką okularową a rogówką wynosi 12 mm. Zapisując wynik pamiętaj, że ze względów produkcyjnych dostępne są wyłącznie szkła o dokładności 0,25 dioptrii.
Wynik wprowadź z dokładnością zgodną z informacjami podanymi w treści zadania.
Odpowiedź: ... dioptrii.
Dla nauczyciela
Imię i nazwisko autora: Ewelina Kędzierska
Przedmiot: Fizyka
Temat zajęć: Krótkowzroczność i jej korekcja.
Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzający zapis podstawy programowej dla kształcenia rozszerzonego
Podstawa programowa:
Cele kształcenia‑wymagania ogólne
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
Treści nauczania- wymagania szczegółowe I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
18) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
X. Fale i optyka. Uczeń:
18) rysuje konstrukcyjnie obrazy wytworzone przez soczewki;
stosuje do obliczeń równanie soczewki.
Kształtowane kompetencje kluczowe:
Zalecenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r:
kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji, kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,
kompetencje cyfrowe,
kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.
Cele operacyjne:
Uczeń :
1. omówi budowę oka.
2. omówi proces powstawania obrazu na siatkówce.
3. zanalizuje jak przebiega proces widzenia.
4. omówi najczęściej występującą wadę refrakcji, jaką jest krótkowzroczność.
5. zobaczy, jak widzą osoby cierpiące na krótkowzroczność.
6. dowie się, jakimi sposobami można korygować krótkowzroczność.
Strategie nauczania: strategia kształcenia wyprzedzającego
Metody nauczania: merytoryczna dyskusja wprowadzająca, obserwacja, doświadczenia, podsumowująca rozmowa kierowana.
Formy zajęć: - praca w grupach,
- praca indywidualna.
Środki dydaktyczne: - model budowy oka,
tablica multimedialna/rzutnik.
Materiały pomocnicze: -
PRZEBIEG LEKCJI Faza wprowadzająca:
Pierwszym celem, jak i kluczowym aspektem działań nauczyciela, jest zaciekawienie uczniów poprzez odniesienie do życia codziennego, np. poprzez zadanie pytania, kiedy urodziły się osoby mające omawianą wadę wzroku - nawiązanie do badań statystycznych, które sugerują, iż dla większości osób krótkowzrocznych wiek 0,5 roku przypadł na miesiące zimowe, a brak (lub ograniczony czas trwania) spacerów spowodowały niedobór bodźców dalekich i nieprawidłowy rozwój gałki ocznej.
Nauczyciel ma za zadanie rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów w kontekście realizowanego tematu oraz nawiązanie do tej wiedzy w merytorycznej dyskusji wprowadzającej. W tej części powinien sprowokować uczniów do samodzielnego podania przykładów problemów, z którymi zmagają się osoby krótkowzroczne.
Faza realizacyjna:
• Konstruowanie wiedzy z zakresu nowego tematu:
- nauczyciel prezentuje uczniom informacje o budowie ludzkiego oka (z użyciem modelu budowy oka - jeśli jest dostępny bądź atlasu anatomicznego) oraz drodze, jaką pokonuje promień świetlny
przechodząc przez gałkę oczną,
- uczniowie analizują przebiegu procesu widzenia na przykładzie zaprezentowanego przez nauczyciela fragmentu książki O. Sacksa „Antropolog na Marsie”,
- nauczyciel przedstawia uczniom mechanizmy powstawania wad wzroku,
- uczniowie zapoznają się z symulacją - i na jej podstawie próbują własnymi słowami wytłumaczyć, czym jest krótkowzroczność,
- nauczyciel prowadzi rozmowę kierowaną z uczniami na temat korekcji krótkowzroczności, - nauczyciel wspólnie z uczniami przelicza zdolność skupiającą soczewek okularowych
i kontaktowych - ten fragment lekcji (w zależności od klasy) może odbywać się w parach lub w małych grupkach - nauczyciel podchodzi wówczas do każdego z zespołów i indywidualnie wyjaśnia
niezrozumiałe aspekty zajęć.
• Rekonstruowanie wiedzy uczniów poprzez wspólne wykonanie dołączonych do materiału ośmiu zadań sprawdzających.
Faza podsumowująca:
Przeprowadzenie rozmowy, podczas której uczniowie będą odpowiadali na krótkie pytania dotyczące materiału przedstawionego na bieżącej lekcji.
Praca domowa:
Ponowne zapoznanie się uczniów z symulacją w celu utrwalenia omawianych zagadnień, a także polecenie uczniom, aby w dostępnych źródłach wyszukali informacje na temat korelacji pomiędzy wykształceniem i nauką szkolną a krótkowzrocznością.
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:
Multimedium bazowe może być wykorzystane jako wstęp do przeprowadzenia lekcji- praca domowa poprzedzająca lekcje o krótkowzroczności.
