Природничі науки. 1 частина. 11 клас. Гільберг

Розширюємо можливості наших сенсорних систем

З різних причин функції сенсорних систем можуть зазнавати порушень. Для відновлення їхніх функцій, або й для розширення використовують різні технічні пристрої.

Найпоширенішими є засоби, що корегують функції зорової системи.

Коли світлові промені, пройшовши крізь оптичну систему ока, фокусуються не на сітківці, розвивається або короткозорість, або далекозорість. Ще одне порушення зору — астигматизм — пов’язане з нерівномірним заломленням світла рогівкою або кришталиком (мал. 7.13).

Косоокість — захворювання очей, пов’язане з порушенням бінокулярного зору внаслідок порушення роботи окорухових м’язів.

Мал. 7.13. Порушення зору: 1 — короткозорість; 2 — астигматизм

Для виправлення коротко- та далекозорості використовують оптичні лінзи: окуляри, контактні лінзи. Контактні лінзи працюють за тим самим принципом, що й окуляри, однак є відмінності. Між ними й поверхнею очей немає зазору, тому промені світла, що входять в отвір зіниці, усі проходять крізь лінзи, і спотворень зображення немає. Крім того, лінза рухається разом з очним яблуком (мал. 7.14). Тож у який бік не дивилася б людина, оптична сила лінзи буде та сама.

Мал. 7.14. Контактні лінзи

Контактні лінзи класифікують за матеріалом, з якого вони виготовлені, за частотою заміни, режиму носіння (денний, гнучкий, пролонгований, безперервний), дизайну, ступенем прозорості (прозорі, кольорові, декоративні) та способом носіння. Власне, контактні лінзи поділяють на дві великі групи: м’які та жорсткі (15 %) контактні лінзи.

До головних характеристик матеріалу лінз належать уміст води та кисневе проникнення. Для гідрогелевих контактних лінз що більшим є вміст води, то більше вони пропускають кисню до рогівки ока, що позитивно позначається на здоров’ї очей. Проте зі збільшенням умісту води гідрогелеві лінзи стають надто м’якими й ними важко користуватися. Тому максимальний уміст води в гідрогелевих лінзах не перевищує 70 %. Для силікон-гідрогелевих лінз пропускання кисню не пов’язане з умістом води.

На відміну від м’яких лінз, що накривають райдужну оболонку й частину білка ока, жорсткі накладають тільки на райдужну оболонку. Матеріал, з якого вони виготовлені, не здатний поглинати воду, зволожувати. Їхня структура така, що між молекулами існують проміжки, що пропускають кисень. Жорсткі контактні лінзи застосовують, переважно, для корекції зору в складних випадках (наприклад, у разі сильного астигматизму).

Нічні лінзи (Орто-К лінзи, або OK-лінзи) застосовують для виправлення короткозорості. Їх надягають на ніч, а вранці знімають. За цей період відбувається контактна корекція форми рогівки. Завдяки цьому зростає гострота зору в денний час і зникає необхідність носити контактні лінзи та окуляри протягом дня.

Нині користуються й лінзами без діоптрій — для здорових очей. Вони змінюють колір очей, надають їм блиску й містять різні зображення.

Мал. 7.15. Доповнена реальність

Доповнити реальний світ певними віртуальними об’єктами дає змогу технологія доповненої реальності (англ. Augmented reality, AR — «доповнена реальність»). Для цього користувачам потрібен один з електронних пристроїв, що має екран та камеру, а також встановлене спеціальне програмне забезпечення для перегляду відповідного контенту (мал. 7.15).

Є безліч програмних продуктів для мобільних пристроїв, які дають змогу, використавши технологію доповненої реальності, отримати необхідні відомості про навколишній світ: браузери доповненої реальності та спеціалізовані програми для окремих сервісів, компаній або навіть єдиних моделей. Обчислювальна потужність і набір датчиків в апаратних платформах для смартфонів і планшетів-комп’ютерів дають змогу накладати будь-які цифрові дані на одержувані в реальному часі зі вбудованих у пристрої камер зображення. Частина рішень у цій області втілюється у вигляді натільних комп’ютерів (зокрема як елементи розумного одягу) для постійного контакту із середовищем доповненої реальності.

У медицині, у сучасних лапароскопічних операціях зображення на ендоскопі доповнене зображенням, отриманим під час інтраоперативної ангіографії. Це дає змогу хірургу точно визначити, де розташована пухлина всередині органу, і мінімізувати втрати здорової тканини органа пацієнта під час операції з видалення пухлини.

У сучасних літаках часто використовують індикацію на лобовому склі або на шоломі пілота. Вона дає змогу пілоту отримувати найважливішу інформацію просто на тлі спостережуваних ним обставин, не відволікаючись на основну приладову панель. Багато подібних систем дають змогу вказувати ціль поворотом голови або рухом очних яблук.

Для візуалізації доповненої реальності можна використовувати окуляри віртуальної реальності, спеціальні шоломи, технології голограм тощо.

Шолом віртуальної реальності дає змогу частково зануритися у світ віртуальної реальності, який створює зоровий і акустичний ефект присутності в заданому керувальним пристроєм (комп’ютером) просторі.

ПОДУМАЙТЕ Й ВІДПОВІДАЙТЕ

  • 1. Поясніть: а) від чого залежить сприйняття людиною навколишнього світу; б) як відбувається обмін інформацією на різних рівнях організації живого.
  • 2. Опишіть механізми сприйняття світла, звуку, смаку, запаху, дотику.
  • 3. Висловте припущення, чому під час нежиті їжа «втрачає» смак.
  • 4. Іван Франко1 в естетичному трактаті «Із секретів поетичної творчості» зазначав: «З психологічного погляду, крім зору і слуху, найважніший власне дотик, бо він позволяє нам пізнавати такі важні прикмети зверхнього світу, як об’єм, консистенцію (твердість, гладкість і т. ін.) і віддалення тіл, тимчасом коли зір дає нам поняття простору, світла, барв, а слух — поняття тонів і часу (наступства явищ одних за одними). Смак і запах, хоч безмірно важні для фізіології нашого тіла, для психології мають далеко меншу вагу. Відповідно до сього і наша мова найбагатша на означення вражень зору, менше багата, але все-таки досить багата на означення вражень слуху і дотику, а найбідніша на означення вражень смаку і запаху. Ся мова дає нам тисячі способів на означення далечини, світла в його нюансах, цілої шкали кольорів, цілої шкали тонів, шумів і шелестів, цілої безлічі тіл, але вона досить убога на означення різних смаків, а ще бідніша на означення запахів». Проаналізуйте наведені далі цитати з літературних творів й визначте, які відчуття в них описано: а) «Ой волю я, моя мати, гіркий полин їсти, Аніж маю із нелюбом обідати сісти»; б) «Вона догадалась, що її свекруха недобра, і що під її солодкими словами ховається гіркий полин»; в) «На високих місцях поріс, як джунглі, сивий полин і п’янив повітря гіркими пахощами, густими й задушливими»; г) «На жовтих пагорбах шумлять гіркий полин, жовті трави, колюче будячиння»; д) «Чорний терен красувавсь з-під зеленого листу, а покоштував [покуштував], такий-то вже кислий прийшовся!»; е) «За нею йшов міцний запах маринованого оцту або кислого молока»; є) «Десь ревіла худоба, лементували діти»; ж) «Сад шумить... Вікно моє розкрите... Пахнуть медом яблуні в цвіту»; з) «Тихо руками до струн променистих Співець яснокрилий торкнеться»; и) «Пливу до берега в знесиллі. — Далеке світиться вікно. — Такі гіркі й солоні хвилі...»; і) «Прозорі дині наче стікали солодким медовим соком».

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

ПРАКТИЧНІ РОБОТИ

Практична робота 1. Вивчення впливу шуму на слух

1. Сформулюйте мету роботи.

2. Виконайте роботу:

  • а) до правого вуха випробуваного/випробуваної, що сидить із заплющеними очима, наблизьте наручний годинник. Зафіксуйте відстань, на якій він/ вона почув/почула цокання годинника;

1 Іван Якович Франко (1856-1916, Україна).

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

  • б) аналогічний дослід проведіть з лівим вухом (нормальною вважають відстань 10-15 см);
  • в) прослухайте гучну музику протягом 2 хвилин, а потім дослід повторіть.

3. Результати запишіть у таблицю:

№ досліду

Поріг чутливості в (см) (норма 10-15 см)

Праве вухо

Ліве вухо

Звичайне сприйняття

1

2

3

Сприйняття після впливу шуму

1

2

3

4. Порівняйте отримані результати роботи й поясніть їх.

5. Зробіть висновок.

Практична робота 2. Визначення порогів розрізнення

Дослід 1

Мета: дослідити залежність відчуття від зміни інтенсивності подразнення.

Обладнання: мірний циліндр, вода, гантель масою 2 кг.

1. Виконайте роботу:

  • а) випробуваний/випробувана бере в руку циліндр, у який налито воду об’ємом 100 мл, і заплющує очі. Повільно наповнюємо циліндр водою. Випробуваний має повідомити, у якій момент він відчує наростання тяжкості. Зазначаємо об’єм води, добавленої в циліндр до цього моменту. Повторіть дослід, щоразу заново наливши в мірний циліндр воду об’ємом 200 мл, 300 мл і 500 мл;
  • б) повторіть серії досліду, попередньо запропонувавши випробуваному потримати протягом 1-2 хв на витягнутій руці гантель масою 2 кг

2. Результати запишіть у таблицю:

№ досліду

Початкова маса води в циліндрі, г (І)

Маса води, добавлена до відчутного приросту тяжкості, г (⃤I)

Значення К (К = ⃤І/І)

До навантаження

1

100

2

200

3

300

4

500

Після навантаження

1

100

2

200

3

300

4

500

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

3. Отримані дані використайте для розрахунку константи (К):

К = ⃤І/І, де ⃤І — приріст подразнення; І — початкове подразнення; К — стала величина.

4. Порівняйте між собою сталі значення К, отримані в 1-4 дослідах (окремо до і після фізичного навантаження).

5. Зробіть висновок про те, як впливає ступінь адаптації рецепторного апарату на здатність відчувати зміни інтенсивності роздратування).

Дослід 2

Мета: порівняти суб’єктивні відчуття випробуваного за різної маси вантажу.

Обладнання: чашка Петрі, гирі, важки, випробуваний.

1. Випробуваний/випробувана сідає спиною до експериментатора й кладе руку на стіл долонею догори. Чашку Петрі, маса якої з вантажем становить 100 г, поміщають на пальці випробуваного/випробуваного. У чашку по черзі кладуть гирьки, порівнюючи відчуття випробуваного/випробуваної. Потім ці пороги визначають за різних початкових мас — 200 г, 300 с 400 г Для кожного випадку обчислюють додаткову мінімальну масу, прибавку якої випробуваний/випробувана відчуває суб’єктивно.

2. Результати запишіть у таблицю (виникнення відчуття позначте +, відсутність -):

Початкова маса вантажу, г

100

200

300

400

Приріст маси, г

Відчуття

Приріст маси, г

Відчуття

Приріст маси, г

Відчуття

Приріст маси, г

Відчуття

1

2

3

4

2

4

6

8

3

6

9

12

4

8

12

16

Практична робота 3. Вивчення функцій зіниці

Мета: вивчити реакції зіниці на світло.

Обладнання: джерело світла, олівець.

Посадіть випробуваного/випробувану обличчям до світла. Через 1-2 хвилини зазначте ширину його зіниць. Після цього виконайте досліди.

Дослід 1

Випробуваний/випробувана затуляє одне око рукою, а дослідник спостерігає за шириною зіниці відкритого ока.

Дослід 2

Випробуваний/випробувана закриває обидва ока на 30-60 секунд. Потім одночасно відкриває обидва ока, а дослідник спостерігає за шириною зіниць. Порівняйте результати спостережень у першому й другому дослідах. За результатами спостережень зробіть висновок.

Практична робота 4. Вивчення функцій кришталика

Мета: вивчити процес пристосування ока до ясного бачення (акомодація).

Обладнання: тестовий шрифт, картонна рамка з марлею.

Крізь марлю, натягнуту на картонну рамку, дивіться на друкований текст, розташований на відстані 50 см від очей. Почергово фіксуйте погляд то на сітці, то на тексті за нею. Спробуйте одночасно читати текст і розглядати сітку. Чи вдалося це вам? За результатами спостережень зробіть висновок.

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

Практична робота 5. Перевірте зір online

https://www.zir.com.ua/proverka-zreniya-online/

Практична робота 6. Роль смакового, нюхового та зорового аналізаторів під час аналізу смакових властивостей речовин

Мета: вивчити взаємодію смакового, нюхового й зорового аналізаторів для створення найповнішого уявлення про смакові властивості речовини й харчових продуктів.

Обладнання: 2 %-й розчин лимонної кислоти, 10 %-й розчин глюкози, шматочки цукру, картоплі, цибулі, яблука тощо.

Запропонуйте випробуваному/випробуваній висунути язик і послідовно наносіть на нього по кілька крапель розчину лимонної кислоти, розчину глюкози. Чи розрізняє він/вона смаки речовин? Почергово покладіть на язик випробуваному/випробуваній невеликі скибочки яблука, цибулі, сирої картоплі та інших харчових продуктів. Чи розрізняє він/вона смаки харчових продуктів?

Потім попросіть випробуваного/випробувану заплющити очі. Виконайте ті самі процедури. Чи розрізняє він/вона смаки речовин і харчових продуктів?

Затим попросіть випробуваного/випробувану з відкритими очима затиснути ніс. Чи розрізняє він/вона смаки речовин і харчових продуктів?

Нарешті попросіть випробуваного/випробувану заплющити очі й затиснути ніс. Чи розрізняє він/вона смаки речовин і харчових продуктів?

Спостереження запишіть у таблицю, використавши знаки + та - :

Розчини речовин, харчові продукти

Розплющені очі, відкритий ніс

Заплющені очі, відкритий ніс

Відкриті очі, затиснутий ніс

Заплющені очі, затиснутий ніс

Розчин лимонної кислоти

Розчин глюкози

Цукор

Яблуко

Цибуля

Зробіть висновок про значення взаємодії різних аналізаторів для повноцінного сприйняття смакових подразнень.

ЗАХИСТ НАВЧАЛЬНИХ ПРОЄКТІВ

  • Як працювати з джерелами інформації?
  • Сучасні інформаційні війни.
  • Чи є мережа Інтернет ноосферою?
  • Еволюція органів чуття тварин.
  • Сприйняття світу людиною.
  • Сенсорні системи людини й тварин.
  • Хімічні процеси під час сприйняття світла.
  • Ілюзії сприйняття.
  • Технічні засоби, що розширюють можливості природних органів чуття.